Chuyên đề Biến đổi khí hậu đối với sản xuất lúa

PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ Cây lúa là cây lương thực chiếm vị trí quan trọng cho các nước đang phát triển, vì vậy cây lúa đóng một vai trò rất quan trọng trong đời sống của người Việt Nam. Canh tác lúa không chỉ đóng góp quan trọng cho hoạt động xuất khẩu mà còn đóng vai trò to lớn trong việc đảm bảo an ninh lương thực quốc gia. Cây lúa cũng là một nhân tố cơ bản trong việc hình thành tính cách và nền văn hoá của Việt Nam Tuy nhiên thách thức lớn nhất đối với trồng trọt nói chung và ngành trồng lúa nói riêng ở một nước nhiệt đới như nước ta là biến đổi khí hậu toàn cầu. Nước ta chưa phát triển công nghiệp nên không phát thải nhiều khí gây hiệu ứng nhà kính. Trong khi đó suốt thế kỷ 20, các nước phát triển đã tiến hành công nghiệp hóa như vũ bão dựa vào năng lượng hóa thạch. Hậu quả là ngành công nghiệp phục vụ phát triển kinh tế xã hội đã thải ra môi trường một lượng lớn khí CO2, cùng các lọai khí khác đã gây hiệu ứng nhà kính và trái đất nóng dần lên. Các vùng trồng lúa quan trọng của Việt nam là ĐBSCL, ĐBSH và các dãy đất phù sa thấp dọc duyên hải miền Trung. Những vùng này chịu tác động nặng nề của nước biển dâng, nước mặn xâm nhập sâu do biến đổi khí hậu toàn cầu. Ở ĐBSCL lại càng nguy hiểm hơn vì là đồng bằng thấp trũng, bị ngập sâu và nước biển xâm nhập nặng nề. Nghiêm trọng hơn có rất nhiều dự án sẽ xây đập chặn dòng sông Mê công trên thương nguồn và đã có một đập đi vào vận hành trong lãnh thổ Trung Quốc làm cho nước ở thượng nguồn đổ về hạ lưu ngày càng ít hơn nhất là trong mùa nắng làm cho nước mặn xâm nhập ngày càng sâu hơn vào trong đất liền. Trước những biến đổi ngày càng nghiêm trọng đó, việc nghiên cứu tìm ra các giống lúa chống chịu tốt với khí hậu, thời tiết xấu đang được thực hiện ráo riết. Hiện tại, các nhà khoa học đang phát triển và chọn tạo các giống cây trồng chống chịu với các điều kiện ngoại cảnh khắc nghiệt, bảo tồn và giữ gìn các giống cây trồng địa phương, thành lập ngân hàng giống; xây dựng và phát triển các biện pháp kỹ thuật canh tác tiên tiến phù hợp với biến đổi của khí hậu. Xuất phát từ những vấn đề trên chúng tôi tiến hành chuyên đề: Biến đổi khí hậu đối với sản xuất lúa. PHẦN II. NỘI DUNG 2.1. Tác động của biến đổi khí hậu đối với sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam Biến đổi khí hậu Trái Đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo trong một giai đoạn nhất định từ tính bằng thập kỷ hay hàng triệu năm. Sự biển đổi có thế là thay đổi thời tiết bình quân hay thay đổi sự phân bố các sự kiện thời tiết quanh một mức trung bình. Sự biến đổi khí hậu có thế giới hạn trong một vùng nhất định hay có thế xuất hiện trên toàn Địa Cầu. Sự biến động của thời tiết nước ta không thể tách rời những thay đổi lớn của khí hậu thời tiết toàn cầu. Chính sự biến đổi phức tạp của hệ thống khí hậu thời tiết toàn cầu đã và đang làm tăng thêm tính cực đoan của khí hậu thời tiết nước ta. Việt Nam là nơi bị ảnh hưởng của hiện tượng Elninô. Mối quan hệ giữa Elninô và khí hậu thời tiết ở Việt Nam đang được nghiên cứu. Tuy nhiên, một số biểu hiện của mối quan hệ này có thể thấy rõ qua những lần thiên tai xảy ra gần đây trên diện rộng ở Việt Nam. Trong vòng nửa thế kỷ qua, hầu như toàn bộ lãnh thổ Việt Nam đều trải qua những biến đổi lớn về khí hậu và thời tiết. Nhiệt độ có chiều hướng tăng lên. Đây là nguyên nhân chủ yếu dẫn tới hiện tượng mùa đông ngày càng ngắn hơn và ấm hơn. Tương tự như nhiệt độ, số giờ nắng và lượng mưa cũng thay đổi rõ nét. Sự thay đổi nhiệt độ và lượng mưa trên toàn quốc có xu hướng giống nhau và mức độ biến đổi ngày càng trở nên phức tạp. Sự biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp đã dẫn tới hậu quả là thiên tai ngày một thường xuyên và nghiêm trọng hơn. Có thể liệt kê mấy loại thiên tai có ảnh hưởng nhiều đến sản xuất nông nghiệp: 2.1.1. Bão Không có sự gia tăng số lượng bão đổ bộ vào Việt Nam trong 10 năm gần đây nhưng sự bất thường và phức tạp của các cơn bão có thể quan sát được một cách rõ ràng. Chẳng hạn cơn bão Linda được hình thành và đổ bộ vào miền Nam rất nhanh cuối năm 1997 là cơn bão thuộc loại này, xảy ra duy nhất chỉ một lần trong suốt một thế kỷ. Mặc dù về quy mô đổ bộ vào miền Nam trong thế kỷ 20, Lin da chỉ xếp hàng thứ hai, nhưng về cường độ lại là cơn bão mạnh hơn rất nhiều lần so với cơn bão hồi đầu thế kỷ và gây ra nhiều thiệt hại nghiêm trọng. Các cơn bão liên tục đổ bộ vào miền Trung đã gây ra lụt lội nghiêm trọng ở các tỉnh ven biển miền Trung, gây ra triều cường và hiện tượng nước mặn xâm nhập sâu vào đất liền, ảnh hưởng nặng nề tới sản xuất nông lâm nghiệp tại địa bàn. Gần đây, bão có xu hướng tiến sâu về phía Nam. Hình 1: Bão kết hợp lốc xoáy 2.1.2. Lũ lụt Ở Việt Nam, trong vòng 10 năm gần đây, hầu như hàng năm đều có lũ lụt nghiêm trọng xảy ra. Nhiều trận lụt lớn xảy ra tại miền Trung và gây ra tổn thất nghiêm trọng cho sản xuất ở vùng này. Trận lụt tháng 11 năm 1999 là trận lụt ghi nhiều kỷ lục của một giai đoạn vài chục năm, đặc biệt là về lượng mưa. Trong vòng 245 giờ, lượng mưa ở Huế đạt 1384 mm, là lượng mưa cao nhất thống kê được trong lịch sử ngành thuỷ văn ở Việt Nam và chỉ đứng thứ hai sau kỷ lục thế giới là 1870 mm đo được ở Đảo Reunion ở Thái Bình Dương vào năm 1952. Ở Lũ lụt cũng gây ra trượt lở đất ở vùng ven biển dẫn tới việc biển tiến sâu vào đất liền và gây ra hiện tượng nhiễm mặn ở vùng nội đồng. Lũ lụt cũng là loại thiên tai gây ra nhiều thiệt hại nghiêm trọng đến sản xuất và đời sống đồng bào tại vùng nông thôn. Hình 2: Lũ lụt 2.1.3. Lũ quét và lũ ống Loại thiên tai này kéo theo hiện tượng trượt lở đất, phá huỷ rừng, xói mòn đất và gây ra những thiệt hại về kinh tế - xã hội ở nhiều khu vực, đặc biệt là vùng nông thôn miền núi phía Bắc. Sự xói mòn xảy ra mạnh nhất ở độ cao 1000-2000m và thường gây ra trượt lở đất, nứt đất khi có các trận mưa rào lớn. Do xói mòn mạnh, một lượng lớn các chất dinh dưỡng như nitơ, kali, canxi, magiê cùng các loài vi sinh vật bị cuốn rửa trôi. Đất dần dần mất khả năng tích nước và trở nên rắn, chặt hơn. Ngày 8/8/2008, cơn bão số 4, mưa lớn, lũ quét đã gây ra thiệt hại khá nặng nề đối với các tỉnh Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Quảng Ninh. Tính đến ngày 17 – 8 đã có 145 người chết và mất tích, 75 người bị thương, 307 ngôi nhà bị sập trôi, 4.260 nhà bị ngập, 3.700 ha lúa, hoa mầu bị ngập, nhiều công trình giao thông bị phá hỏng... Ước tính tổng thiệt hại ở các tỉnh bị lũ, lụt lần này khoảng 2.000 tỷ đồng. Hình 3: Lũ quét và lũ ống 2.1.4. Hạn hán Theo Tổ chức Khí tượng thế giới (WMO), châu Á là khu vực bị thiên tai nặng nề nhất trong vòng 50 năm qua, trong đó thiệt hại về tài sản do hạn hán gây ra đứng thứ ba sau lũ và bão. Có rất nhiều chỉ tiêu khác nhau để đánh giá hạn hán. Tuy nhiên, trên quan điểm nông nghiệp có thể thấy hạn hán thường xảy ra vào mùa khô, nắng nóng, lượng bốc hơi lớn hơn lượng mưa nhiều lần, đã làm cây trồng khô héo nhanh chóng và có thể dẫn tới làm chết cây hàng loạt. Đối với sản xuất nông nghiệp, đây là loại thiên tai tồi tệ nhất, xảy ra ngày càng nghiêm trọng hơn, với tần suất và quy mô ngày càng lớn hơn, gây nhiều thiệt hại và kéo dài dai dẳng nhất. Ở nước ta, hạn hán xảy ra ở rất nhiều nơi với những thiệt hại ngày càng lớn hơn. Theo số liệu thống kê của Trường Đại học Thuỷ lợi, có 11 vụ hạn hán nghiêm trọng xảy ra trong các năm từ 1976 tới 1998 dẫn đến những thiệt hại nặng nề cho sản xuất nông nghiệp, gây cháy rừng, làm cạn kiệt các sông suối nhỏ và các hồ chứa nước ở miền Trung, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ, miền núi và trung du Bắc Bộ, dẫn đến tình trạng biển lấn sâu vào đất liền, thiếu nước chạy các nhà máy điện...đem lại những hậu quả xấu về kinh tế xã hội và môi trường cho đất nước. Gần đây nhất là đợt hán hán kéo dài 9 tháng liền năm 2004-2005 đã gây tổn thất nhiều cho sản xuất nông lâm nghiệp. Nhiều kết quả nghiên cứu đã cho thấy trong mùa khô độ ẩm của đất ở các vùng không có cây che phủ chỉ bằng một phần ba so với độ ẩm của đất ở những nơi có rừng che phủ. Tại một số nơi không có rừng che phủ, nhiệt độ trên mặt đất có thể tăng cao tới 50 – 600 Cvào buổi trưa hè. Những đặc điểm cơ lý của đất như độ tơi xốp, độ liên kết, độ thấm, hàm lượng các chất dinh dưỡng và hàm lượng vi sinh bị giảm đi đáng kể, đất trở nên khô, cứng, bị nén chặt, không thích hợp cho trồng trọt. Hàng triệu ha đất trống, đồi trọc đã mất rừng lâu năm, đất mặt bị biến đổi cấu tượng và lý hoá tính, trở nên dễ bị xói mòn, rửa trôi mạnh, tích tụ sắt nhôm gây nên hiện tượng kết von và đá ong hóa, đất hoàn toàn mất sức sản xuất nông nghiệp. Hình 4: Hạn hán 2.1.5. Nước biển dâng Nước biển dâng gây nguy cơ ngập lụt và mất đất nông nghiệp tại ĐBSH và ĐBSCL: nếu mực nước biển dâng lên 1m, trên 7% diện tích đất nông nghiệp của Việt Nam bị ngập lụt, tổng sản lượng lương thực giảm 12%. Sự xâm nhập mặn làm giảm năng suất cây trồng. Nhiệt độ tăng làm giảm năng suất cây trồng: ngô giảm từ 5-20% nếu nhiệt độ tăng lên 10C và giảm tới 60% nếu nhiệt độ tăng 40C; lúa sẽ giảm 10% nếu tăng 10C. Diện tích cây lương thực có thể giảm thêm do di dân từ vùng ngập lụt vùng duyên hải. Hình 5: Nước biển dâng cao 2.2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sự sinh trưởng và phát triển của thực vật Sự gia tăng nhiệt độ và gia tăng khí CO2 đang diễn ra theo xu hướng như sau CO2 tăng gấp đôi, từ 350 ppm hiện nay lên 700 ppm trong tương lai, nhiệt độ sẽ gia tăng thêm 1°C. Trong điều kiện môi sinh mới đó (700 ppm CO2, nhiệt độ tăng thêm 10C), thực vật sẽ có những phản ứng thay đổi như sau: Thực vật là đầu nguồn của dây-xích-thực-phẩm (food chain). Thực vật sống nhờ ánh sáng, khí CO2 và nước qua hiện tượng quang hợp (photosynthesis) để tạo chất bột (carbohydrate), rồi từ đó các phản ứng dây chuyền khác biến đổi thành chất đạm và chất béo, căn bản cho sự sống. Hiện tượng quang hợp tối đa ở một nhiệt độ tối thích, quang hợp giảm dần khi nhiệt độ giảm hay tăng hơn nhiệt độ này, và quang hợp không xảy ra ở nhiệt độ tối thiểu hay nhiệt độ tối đa. Các nhiệt độ này thay đổi tuỳ loại cây thích ứng của mỗi vùng khí hậu. Đại khái, nhiệt độ tối thích cho cây vùng ôn đới khoảng 20-250C, vùng nhiệt đới khoảng 25-320C. Những thay đổi về cường độ và thời gian có nắng (như nhiều mây mù), thiếu nước (do khô hạn), gia tăng lượng khí CO2 và nhiệt độ trong tương lai sẽ ảnh hưởng tới việc tạo chất khô của toàn cây và sản phẩm thu hoạch (như hạt, thân hay củ). Gia tăng nồng độ CO2 từ nồng độ hiện tại (350 ppm) đều làm gia tăng quang hợp cho tới lượng bảo hoà. Tăng CO2 làm khí khổng (stomata) đóng lại, giảm thoát hơi nước, nên cây sử dụng nước hiệu quả hơn. Song song với hiện tượng quang hợp chỉ xảy ra khi có ánh nắng, hiện tượng hô hấp xảy ra cả ban ngày lẩn ban đêm, đốt một phần chất bột do lục hoá tạo thành, thả CO2 lại vào không khí. Gia tăng nhiệt độ và cường độ ánh sáng làm gia tăng quang hợp, nhưng đồng thời cũng làm gia tăng hô hấp – quang-hô-hấp (photorespiration). Như vậy, thực vật chế tạo chất bột thật sự để làm chất khô chính là hiệu số giữa quang hợp và hô hấp. Năng suất quang hợp còn tuỳ thuộc loại cây. Trên phương diện lục hoá, thực vật chia làm 3 nhóm, nhóm thực vật C3, C4 và CAM. Ở nhóm quang hợp theo chu trình C3, khí khổng mở vào ban ngày, hấp thụ CO2 và đưa vào chu trình Calvin với sản phẩm 3-C (3-phosphoglycerate), nhờ enzyme Rubisco. 95% thực vật trên thế giới thuộc nhóm lục hoá C3, đặc biệt chiếm đa số ở thực vật thích ứng vùng ôn đới, hay thực vật thích ứng cường độ ánh sáng yếu. Khi gia tăng cường độ ánh sáng, lục hoá nhóm C3 gia tăng, đồng thời hiện tượng quang-hô-hấp gia tăng 1.5 đến 3.5 nhiều hơn hô hấp bình thường trong bóng tối, như vậy làm mất đi khoảng 20% CO2 cố định bởi chu trình Calvin. Tiêu biểu nhóm thực vật C3 là đa số thực vật ôn đới, như các ngủ cốc ôn đới (như lúa mì, lúa mạch), đậu nành, cỏ dại, v.v. Cây ăn trái, cây rừng, lúa (Oryza sativa), cây cho củ, v.v. của vùng ôn đới và nhiệt đới thuộc nhóm C3. Thực vật nhóm C3 hưởng lợi nhiều nhất khi gấp đôi lượng CO2 và tăng 1°C, nhất là thực vật thích ứng vùng ôn đới, năng xuất chất khô toàn cây có thể gia tăng 20-30% so với lượng CO2 hiện nay. Hình 6: Con đường cố định CO2 ở thực vật C3 Ở nhóm quang hợp theo chu trình C4, khí khổng mở vào ban ngày, hấp thụ CO2 và đưa vào chu trình 4-C, nhờ enzyme phosphoenolpyruvate (PEP) carboxylase đưa trực tiếp và nhanh chóng CO2 vào chu trình rubisco để quang hợp tại nhóm tế bào có kiến trúc đặc biệt gọi là “Kiến trúc Kranz”. Trong điều kiện CO2 hiện nay (350 ppm), ở ánh sáng mạnh và nhiệt độ cao, nhóm C4 có quang hợp và sử dụng nước hữu hiệu hơn nhóm C3. Ở cường độ ánh sáng cao, quang-hô-hấp trở nên không đáng kể. Như vậy, năng suất chất khô (tức hiệu số giữa quang hợp và hô hấp kể cả quang-hô-hấp) của thực vật C4 cao hơn C3 ở cường độ ánh sáng cao. Nhưng bởi vì nhiệt độ tối thích của quang hợp thấp hơn nhiệt độ tối thích của hô hấp, nên khi gia tăng nhiệt độ, chất bột sẽ bị mất nhiều hơn bởi hô hấp. Khi gia tăng gấp đôi CO2 và tăng 10C, quang hợp nhóm C4 không gia tăng nhiều bằng nhóm C3, nhất là loài thích ứng vùng nhiệt đới. Quang hợp nhóm C4 chỉ gia tăng 5-10% trong điều kiện này. Tóm lại, thực vật C3 thích ứng cho môi trường có cường độ ánh sáng thấp (chẳng hạn như loại cây mọc chen chúc như cỏ, lúa, cây mọc dưới rừng) và nhiệt độ lạnh (vùng ôn đới), ngược lại thực vật C4 thích ứng nơi có ánh sáng mạnh (cây mọc nơi lộ thiên) và khí hậu nóng (nhiệt đới). Khoảng 1% thực vật thuộc nhóm C4, gồm khoảng trên 1,000 loài (species) của khoảng 19 họ (family), của cả đơn-tử-diệp và song-tử-diệp, tiêu biểu là mía, bắp, sorghum, đa số ở vùng nhiệt đới. Loài tảo xanh (blue alga) cũng thuộc loại C4. Trong cùng một họ (như họ Leguminosae), hay cùng một giống (genus) (như Atriplex), hay cùng một loài (species) có dòng thuộc C3, có dòng thuộc C4. Hay ngay cả trên một cây, có cả 2 loại C3 và C4, như bắp (Zea), Mollugo, Moricandia, Flaveria, v.v., khi cây còn nhỏ thì quang hợp C3, khi lớn thì quang hợp C4. Hình 7: Con đường cố định CO2 ở thực vật C4 Ở nhóm quang hợp theo chu trình CAM (Crassulacean Acid Metabolism), khí khổng đóng vào ban ngày, hay khi có nhiệt độ cao (để ngăn chận thoát hơi nước), và mở vào ban đêm khi có nhiệt độ mát, hấp thụ CO2 rồi biến thành dạng acid và tồn trử dưới dạng malate trong không bào (vacuole). Ngày hôm sau, khi có ánh sáng, acid này nhả CO2 và sử dụng cho quang hợp như nhóm C3 trong khi khí khổng vẫn còn đóng. Nhóm thực vật quang hợp CAM chiếm khoảng 5%, gồm khoảng trên 1,000 loài, tập trung khoảng 17 họ, thích ứng vùng sa mạc, hay vùng khô hạn, như các họ Crassulaceae, Cactaceae, Bromeliaceae, Orchidaceae, một số rong, rêu mọc trên thượng tầng cây cối trong rừng. Tiêu biểu là khóm (pineapple) và xương rồng (cactus). Nhiều loại cây có cả C3 và CAM trên cùng một cây. Chẳng hạn, Mesemryanthemum crystallinum có C3 và CAM, bình thường hoạt động với C3, nhưng khi gặp nước mặn thì chuyển qua CAM. Chỉ Portulaca oleracea là loài cây duy nhất có C4 và CAM trên cùng một cây, và tuỳ theo môi trường mà C4 hay CAM hoạt đông. Thực vật C4 có lợi thế trong môi trường có cường độ ánh sáng cao, thực vật CAM có lợi thế vừa ở nhiệt độ cao, vừa ẩm độ không khí thấp (khô hạn) và đất nhiễm mặn. Thực vật nhóm CAM sẽ hưởng lợi khi gia tăng CO2 và nhiệt độ ngay cả trong điều kiện có hạn hán trong môi trường tương lai. Hình 8: Con đường cố định CO2 ở thực vật CAM Sản phẩm thu hoạch có thể là toàn cây, như cây rừng hay cỏ cho gia súc; hạt như ngũ cốc; hay củ và rể như khoai; trái như trái cây; hay một phần của cơ quan tăng trưởng như mủ (cao su), dầu, vỏ, v.v. Ảnh hưởng xấu của gia tăng nhiệt độ lên thực vật vùng ôn đới trầm trọng hơn vùng nhiệt đới. Một số cây hoa màu vùng ôn đới, như các giống lúa-mì-mùa-đông (winter wheat) cần nhiệt độ lạnh vài ba tháng của mùa đông mới ra hoa qua hiện tượng đông hàn (vernalization). Tuy nhiên, hiện tượng cần lạnh này để ra hoa có thể khắc phục được bằng đông hàn nhân tạo ở hạt vừa nẩy mầm hay cây con. Cây rừng, cao su, dừa, dừa dầu (oil palm), ca cao, tiêu, điều (cashew) – thuộc nhóm C3- sẽ hưởng lợi nhiều khi gấp đôi lượng CO2 và tăng 1°C qua gia tăng quang hợp. Trà và cà phê vẫn có năng suất cao nhưng phẩm chất có thể bị giảm vì gia tăng nhiệt độ và hạn hán kéo dài trong mùa sắp thu hoạch. Diện tích canh tác có thể bị hạn chế, vì cần trồng ở cao độ lớn hơn hiện nay, nhất là lọai cà phê arabica. Nhiệt độ tối thích cho quang hợp ở cà phê arabica khoảng 20-24°C, quá 24°C quang hợp giảm dần và không xảy ra ở 34°C. Chỉ cần trải qua nhiệt độ 30°C trong nhiều ngày cũng đủ làm làm lá cà phê vàng vọt và cây bị mất sức. Nụ hoa cà phê được kích động bởi mùa đông mát mẻ và khô hạn, và nụ hoa trải qua hưu miên cho tới lúc có mưa đầu mùa khi lá cà phê mới mọc rộ. Nếu mưa xảy ra trong mùa đông (không có thiếu nước), cà phê ra hoa lai rai quanh năm làm giảm năng suất, khó thu hoạch và phẩm chất kém. Mía, thuộc nhóm C4, vẫn hưởng lợi trong việc gia tăng năng suất thân cây và độ đường cao. Bắp và sorghum, cũng C4, vẫn còn có lợi khi tăng gấp đôi CO2 và 1°C, nhất là sorghum sẽ có vị trí quan trọng hơn vì chịu đựng khô hạn và sử dụng nước hữu hiệu hơn trong tương lai. Đậu nành, ở cả C3 và C4, sẽ gia tăng năng xuất trong môi trường mới. Bởi vì đậu nành đã được tuyển chọn từ lâu đời để thích ứng với nhiều loại khí hậu, trải dài nhiều vĩ tuyến, từ khí hậu lạnh đến nóng, như sự phân bố giống đậu nành ở Hoa Kỳ, nên không có vấn đề gì cho VN trong tương lai, khi nhiệt độ chỉ gia tăng một vài độ. Ở các loài đậu khác trong họ Đậu, có cả C3 và C4, nhóm C3 gia tăng năng xuất nhiều hơn khi gia tăng CO2, và giống đậu hàng niên hưởng lợi gia tăng CO2 hơn đậu đa niên. Các loại cây cho củ (như khoai mì, khoai lang) cũng hưởng lợi gia tăng năng xuất củ nhờ hâm nóng toàn cầu, bởi vì tỉ lệ rể/thân gia tăng khi gia tăng CO2. Cỏ hoà bảng (C3 và C4, tuỳ loài) và đậu cho gia súc (forage legumes) cũng hưởng lợi trong môi trường mới. 2.3. Biến đổi khí hậu và sản xuất lúa gạo ở Việt Nam Theo mạng thông tin khoa học công nghệ Việt Nam năm 2008, trên thế giới, sản lượng lương thực năm 1950 là 673,4 triệu tấn, bình quân 270 kg/người, năm 1980 đạt 1.565,7 triệu tấn, bình quân 352 kg/người, năm 1990 đạt 1.954,67 triệu tấn đạt 369 kg/người, năm 2007 đạt 2,125 triệu tấn. Để giảm bớt phụ thuộc vào dầu mỏ, hiện có 41 nước trên thế giới khuyến khích sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học ethanol từ mía đường, ngô sắn làm cho sản lượng ngũ cốc trên thế giới năm 2007 đạt hơn 2,1 tỷ tấn tăng 4,3% nhưng có đến 33 nước vẫn bị thiêú lương thực. Nhu cầu lương thực của thế giới khá đa dạng, trong đó lúa gạo là mặt hàng lương thực quan trọng. Từ năm 2005, hàng năm thế giới sản xuất ra gần 650 triệu tấn thóc (tương đương 420-430 triệu tấn gạo). Trong đó, Trung Quốc trên 180 triệu tấn, Ấn Độ gần 140 triệu tấn, Indonesia khoảng 55 triệu tấn, Bangladesh 40 triệu tấn, Việt Nam 38 triệu tấn và Thái Lan trên 30 triệu tấn vv…Tiêu dùng lúa gạo của thế giới hàng năm khoảng 520 triệu tấn, còn lại khoảng 100 triệu tấn thóc đưa vào dự trữ. Theo số liệu của phòng nông nghiệp Mỹ, dự trữ gạo cuối năm 2007 chỉ có 72 triệu tấn, giảm 5% so với năm 2006 và là mức dự trữ thấp nhất từ năm 1983 trở lại đây. Phần lớn lúa gạo sản xuất tiêu dùng tại trong nước, thương mại lúa gạo chiếm tỷ trọng nhỏ chưa đến 7-8% sản lượng sản xuất ra. Năm 2006-2007, hàng năm xuất khẩu gạo xấp xỉ 28 triệu tấn, chiếm 6,6% sản lượng sản xuất. Các vùng trồng lúa quan trọng của Việt nam là ĐBSCL, ĐBSH và các dãy đất phù sa thấp dọc duyên hải miền Trung. Những vùng này chịu tác động nặng nề của nước biển dâng, nước mặn xâm nhập sâu do biến đổi khí hậu toàn cầu. Ở ĐBSCL lại càng nguy hiểm hơn vì là đồng bằng thấp trũng, bị ngập sâu và nước biển xâm nhập nặng nề. Nếu mực nước biển dâng cao khoảng một mét, thì vùng đồng bằng sông Cửu Long sẽ bị ngập khoảng 12%, và như vậy diện tích lúa mất đi khoảng 40%. Kết quả nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng sản xuất lúa gạo tại châu Á có thể sẽ giảm 4% trong thế kỷ này. Ở Ấn Độ, nếu nhiệt độ không khí gia tăng 2oC, năng suất lúa sẽ giảm 0,75 tấn/ha và tại Trung Quốc năng suất lúa nước sẽ giảm từ 5 đến 12%. Bốn mươi quốc gia vùng cận Sahara ở châu Phi sẽ giảm sản lượng cây lương thực lấy hạt từ 10 đến 20% do biến đổi khí hậu. Nước ta chưa phát triển công nghiệp nên không phát thải nhiều khí gây hiệu ứng nhà kính. Trong khi đó suốt thế kỷ 20, các nước phát triển đã tiến hành công nghiệp hóa như vũ bão dựa vào năng lượng hóa thạch. Hậu quả là ngành công nghiệp phục vụ phát triển kinh tế xã hội đã thải ra môi trường một lượng lớn khí CO2, cùng các loại khí khác đã gây hiệu ứng nhà kính và trái đất nóng dần lên. Hình 9: Khí thải công nghiệp gây nên hiệu ứng nhà kín Nồng độ CO2 trong tầng khí quyển có thể tăng lên đến 540-970 ppm (phần triệu) vào năm 2100 so với khỏang 370 ppm vào năm 2000. Biến đổi khí hậu được cho là hệ quả của sự tiếp tục và gia tăng sự phát thải các sản phẩm từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, sự thay đổi trong sử dụng đất (phá rừng, thay đổi trong biện pháp canh tác nông nghiệp), và những yếu tố khác (thí dụ như sự biến động của bức xạ mặt trời). Sự tính tóan gần đây cho thấy có nhiều kịch bản có thể xảy ra nếu như không có những chính sách mạnh mẽ hữu hiệu toàn cầu và sẽ dẫn đến sự biến đổi lớn về khí hậu với nhiệt độ trung bình của không khí trên mặt đất dự kiến gia tăng từ 1,4 đến 6,4 oC vào năm 2100 so với mốc năm 1990. Nhiệt độ ấm lên trong khí quyển sẽ kích thích bốc hơi nước trên bề mặt nước, giãn nở thể tích nước của đại dương, gia tăng ẩm độ không khí dẫn đến vũ lượng gia tăng, băng ở hai cực trái đất tan chảy và mực nước biển dâng cao. Khác với vùng ôn đới, những loài cây trồng nhiệt đới hiện tại sẽ giảm năng suất tức thì khi nhiệt độ gia tăng vì hiện nay chúng đã được trồng trọt trong điều kiện gần đến giới hạn trên của sự chống chịu nhiệt độ cao. Hai vùng sẽ phải chịu đựng sự tác động tiêu cực rộng lớn của biến đối khí hậu đến sản xuất nông nghiệp là châu Á và châu Phi. Lúa thuộc loại C3 cho năng xuất toàn cây cao qua gia tăng lục hoá, nhưng năng xuất hạt thấp hơn vì nhiệt độ cao làm chỉ số thu hoạch (harvest index) giảm, lúa cho nhiều rơm rạ hơn hạt. Ngoài ra, nhiệt độ gia tăng 10C đủ làm rút ngắn chu kỳ sinh trưởng, nhất là thời gian từ trổ đến chín ngắn hơn, lá cờ chết sớm hơn, hậu quả là chất bột sản xuất ít hơn, và chuyển đến hạt ít hơn, vì vậy hạt lép nhiều và trọng lượng hạt nhỏ hơn. Chẳng hạn, ở giống lúa IR36 chỉ cần tăng nhiệt độ từ 28°C lên 29°C, lúa trổ bông sớm hơn 5 ngày, và thời gian từ trổ đến chín ngắn hơn 2 ngày. Nếu canh tác trong điều kiện lý tưởng về nước và phân bón đầy đủ, năng xuất có thể cao, nhưng trong lề lối canh tác thông thường hiện nay, năng xuất có thể giảm 10% như IRRI tường trình. Thí nghiệm ở Malaixia tiên đoán là năng xuất lúa có thể giảm tới 30% trong tương lai. Hình 10: Lúa chết héo do nhiệt độ cao 2.4. Các giải pháp để ứng phó và thích ứng với biến đổi khí hậu Theo Bộ Tài nguyên & Môi trường đến năm 2007, diện tích đất trồng lúa cả nước còn 4,1 triệu ha. Diện tích đất lúa đang có xu hướng giảm, riêng giai đoạn 2000-2007, mất 336.825 ha do chuyển đổi mục đích sử dụng. Đứng trước tác động của con người và thiên nhiên, để đảm bảo chương trình an ninh lương thực quốc gia cần thực hiện các biện pháp sau đây: 2.4.1. Giống lúa mới * Giống lúa chịu mặn ở ĐBSCL Hiện nay, một số giống lúa mới của Viện Lúa ĐBSCL xác định có khả năng kháng mặn khá cao như OM6976, OM6677, OM5464, OM5629, OM5166... đã và đang được khảo nghiệm ở một số tỉnh: Sóc Trăng, Kiên Giang, Bạc Liêu, Bến Tre. Kết quả khảo nghiệm ban đầu ghi nhận khá khả quan, trong đó giống lúa OM5464 đang được đề nghị nhân rộng và trình Bộ NN-PTNT công nhận là giống lúa sản xuất thử trong năm 2010. Hai giống OM6976 và OM5166 đang được tiếp tục khảo nghiệm, xác định biện pháp kỹ thuật thích hợp để tăng tính chịu mặn và năng suất của giống. Hai giống lúa mới này đang dự kiến xin công nhận trong năm 2011. Trong 2 năm 2008-2009, giống lúa BN được chọn tạo từ giống lúa IR 50404 đột biến cho thấy khả năng thích nghi trên vùng đất phèn, chịu hạn ở Đồng Tháp, Trà Vinh và ở Hậu Giang đã có gần 400-500ha. Giống BN chất lượng gạo mềm cơm, hàm lượng amylose trên 22%, bạc bụng 5% (ngưỡng cho phép 15%); kháng rầy, kháng đạo ôn, khô đầu lá, bệnh von… Riêng giống Một bụi đỏ Hồng Dân, từ tháng 2/2009 bắt đầu thực hiện đến nay có được kết quả bước đầu với 100kg giống chuyển giao về huyện Hồng Dân (Bạc Liêu) nhằm đáp ứng cho mô hình lúa-tôm, không sử dụng thuốc trừ sâu để sản xuất gạo sạch. Bên cạnh đó, hiện nay Bộ môn Di truyền chọn giống nông nghiệp – Khoa nông nghiệp & Sinh học ứng dụng, trường ĐH Cần Thơ đã có kết quả trong việc chọn tạo giống đậu bắp mới với ưu thế lai, có khả năng kháng sâu đục trái, sâu đục thân, chịu hạn, phèn; có khả năng trồng trên vùng đất mặn và năng suất cao. Đây là giống hướng tới sản xuất sạch, không dùng thuốc sâu để phát triển vùng rau màu ở vành đai các đô thị. Hình 11: Dòng lúa chịu mặn Một bụi đỏ Hồng Dân và OM 5664 Hình 12: Dòng lúa chịu mặn OM 6677 và OM 6561 * Giống lúa kháng rầy Nam Dương 99 là giống lúa lai 3 dòng đã được Bộ NN-PTNT công nhận giống sản xuất thử trong vụ xuân muộn, mùa sớm tại các tỉnh phía Bắc (quyết định số 424/QĐ – TT – CLT ngày 2 tháng 11 năm 2009). Tại Hưng Yên, vụ xuân 2010 giống Nam Dương 99 được đưa vào chương trình khảo nghiệm, trình diễn, với diện tích khoảng 10 ha. Theo báo cáo kết quả của Trung tâm khuyến nông, khuyến ngư tỉnh, giống Nam Dương 99 gieo thẳng thời gian sinh trưởng vụ xuân 2010 chỉ 125 – 128 ngày, còn gieo mạ nền cứng cấy mạ non khoảng 130 ngày, lúa sinh trưởng phát triển tốt, đẻ nhánh khoẻ, tập trung, gọn cây, góc lá đứng, cứng cây chống đổ tốt, lúa trỗ tập trung, độ thuần đồng ruộng cao, năng suất mô hình gieo mạ nền cứng cấy mạ non đạt 77,8 tạ/ha, mô hình gieo thẳng bằng công cụ sạ hàng đạt 80 tạ/ha. Về khả năng chống đổ, ngày 10 và 15/5/2010 trên địa bàn tỉnh Hưng Yên có mưa lớn kèm gió to, Kim Động là địa phương có nhiều diện tích lúa đổ nhất, có nhiều giống lúa lai tham gia khảo nghiệm trình diễn bị đổ, chỉ có giống N.ưu 69, Nam Dương 99 là không bị đổ, đây là một trong những đặc điểm tốt, nông dân lựa chọn cấy vụ mùa. Tổng kết, đánh giá về giống lúa Nam Dương 99, cho thấy giống có thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng thích ứng rộng, kháng đạo ôn, nhiễm khô vằn, bạc lá, rầy nâu rất nhẹ, cứng cây chống đổ tốt, là những đặc tính rất quý trong bối cảnh bệnh nguy hiểm lùn sọc đen đang phát sinh gây hại, và nhất là trong sản xuất vụ mùa hay gặp mưa to gió lớn gây đổ ngã. Hình 13: Dòng kháng rầy MTL.110 và Nam Dương 99 * Giống lúa chịu hạn Trên tạp chí "Rice Today", Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (International Rice Research Institute - IRRI) cho biết họ đã lai tạo ra giống lúa mới thế hệ đầu tiên có tên là "aerobic rice". Aerobic rice có thể sinh trưởng ở các vùng đất khô như các giống ngô, thay vì các cánh đồng ngập nước như truyền thống. Giống mới này là kết quả lai tạo từ giống lúa cao sản mới với giống lúa truyền thống có khả năng chịu hạn, năng suất thấp. Một số dòng thuộc giống lúa mới này hiện đang được trồng thử nghiệm tại những khu vực thường bị hạn hán ở miền Nam châu Á. Các giống lúa truyền thống đòi hỏi rất nhiều nước trong suốt thời gian phát triển và sinh sản. Nếu quá khô hạn, cây lúa sẽ giảm sản xuất Gibberllin, một hóc-môn kích thích ra hoa và sẽ làm giảm năng suất của lúa. Do đó, nhằm giúp cây lúa chống chịu được hạn hán, các nhà khoa học ở IRRI đã sử dụng phương pháp gọi là "cô lập biến dạng" (detection mutants) để loại bỏ các gien dẫn đến giảm năng suất cây lúa. IRRI cho biết, trong những năm tới, không phải lũ lụt hay mưa bão mà khô hạn sẽ quay lại đe dọa khu vực Châu Á. Thông thường, tình trạng hạn hán thường ảnh hưởng toàn bộ khu vực châu Á, và gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng cho nên kinh tế khu vực. Trong khi đó, khoảng 1/5 diện tích trồng lúa ở châu Á luôn nằm trong vùng hạn hán quanh năm. Hình 14: Dòng lúa chịu hạn “Aerobic Rice” * Giống lúa chịu ngập úng Giống lúa chống chịu ngập đầu tiên tại Philippines: NSIC Rc 194 (Aka Submarino 1) là giống IR 64 đã được dung hợp với gen chống chịu ngập úng (Sub1), mà gen này đã được phát hiện bởi Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) và Đại học California- Davis từ một giống lúa Ấn Độ là FR 13A. Hình 15: Dòng chịu ngập IR 64 “Submarino 1 không phải là giống chuyển nạp gen và nó có thể tồn tại, sinh trưởng và phát triển ngay cả khi ngập chìm hoàn toàn dưới nước trong vòng 10 ngày ở giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng” Tiến sĩ Nenita V. Desamero, nhà lai t ạo giống taị Bô môn Nông học, Viện nghiên cứu lúa gạo Philippines (PhilRice) đồng thời là nhóm trưởng của nhóm nghiên cứu tại nông trại về lúa chịu ngập tại Philippines, đã phát biểu. Trong điều kiện thuận lợi, Submarino 1 cho năng suất tương đương với IR 64 (4,5T/ha), nhưng trong điều kiện ngập nước hoàn toàn, Submarino 1 sống sót và phục hồi. Thời gian sinh trưởng của Submarino 1 từ 112 - 116 ngày với chiều cao cây từ 90-95cm. Tuy nhiên Tiến sĩ Desamero khuyên nông dân không nên trồng giống này ở những vùng thường bị bệnh cháy lá. Đề án hợp tác giữa Bộ môn Nông học PhilRice và Viện lúa quốc tế IRRI về “Kế hoạch hành động để phổ biến những giống lúa chống chịu ngập và những biện pháp canh tác mới liên quan cho vùng Đông Nam Á” đã và đang được tài trợ bởi Bộ Ngoại giao Nhật Bản. Đề tài: "Tạo một số dòng giống lúa mới có năng suất cao thích hợp với khí hậu miền Trung", do TS Lê Tiến Dũng - Trưởng khoa Nông học, Đại học Nông Lâm Huế - làm chủ nhiệm đã được nghiệm thu và đánh giá cao. Kết quả của đề tài là sự ra đời của dòng giống TC11, TC13, TC15 với thời gian 90 ngày được thu hoạch (rút ngắn 15 - 30 ngày so với giống lúa khác), năng suất khoảng 5 - 6 tấn/ha, có giống đạt 6,5 - 7 tấn/ha, hạt gạo rất thơm, dẻo nên giá bán ra thị trường thường cao hơn các giống lúa khác như Khang Dân, Nàng Hương, 4B, 13/2... từ 3.000 - 5.000 đ/kg. Trong 3 dòng giống trên, dòng TC13 có năng suất vượt trội, cứng cây, cây cao, trong thời gian trồng thử nghiệm chưa bị sâu. Do thân cây cao nên khi nước lũ tràn về ngập khoảng 0,5 m vẫn có thể chống chịu được. Dòng giống này ra đời, góp phần đảm bảo cho nông dân Thừa Thiên - Huế và các tỉnh miền Trung thu hoạch sớm, tránh được lũ. Sau khi khảo nghiệm, hạt giống dòng này có hàm lượng amylase, nhiệt độ hóa  hồ theo tiêu chuẩn của Viện Lúa quốc tế (IRRI). Khi những dòng giống lúa này được nhân rộng trên toàn bộ khu vực miền Trung sẽ góp phần mang lại hiệu quả cao cho người nông dân, giúp nhân dân đảm bảo đúng tiến độ và quy trình sản xuất. Hình 16: Dòng TC 13 chịu ngập 2.5. Các biện pháp kỹ thuật thích hợp đối với biến đổi khí hậu Các chính sách của Chính phủ góp phần làm giảm nhẹ tác nhân BĐKH, đó là giảm phát thải hiệu ứng nhà kính:  - Áp dụng công nghệ, sử dụng năng lượng hiệu quả, tiết kiệm năng lượng. - Tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo: điện mặt trời, điện gió. - Trồng rừng và bảo vệ rừng - Cải tiến kỹ thuật tưới tiêu trong nông nghiệp  Hình 17: Trồng và bảo vệ rừng Hình 18: Nâng cấp hệ thống tưới tiêu Bên cạnh đó, xu hướng Trái đất ấm lên là khó có thể đảo ngược. Các chính sách nhằm thích ứng với BĐKH cần được thực hiện:  - Thay đổi kỹ thuật canh tác (giống, thời vụ,…) - Nâng cấp công trình (thủy lợi, giao thông,...) - Quy hoạch chiến lược phát triển kinh tế xã hội dài hạn phải được thực hiện sớm làm cơ sở để tiến hành quy hoạch sử dụng đất, trong đó có quy hoạch sản xuất lương thực. - Điều chỉnh bổ sung luật đất đai đáp ứng mục tiêu phát triển và đảm bảo chương trình an ninh lương thực quốc gia. Cơ chế chính sách bảo hiểm sản xuất nông nghiệp. - Tăng cường công tác thông tin tuyên truyền nhằm nâng cao nhận thức của các cấp ủy đảng, chính quyền và nhân dân về vị trí, vai trò và tầm quan trọng của việc đảm bảo an ninh lương thực đối với an ninh quốc gia và trật tự xã hội. - Dân số nước ta 73% sống ở nông thôn. Cần quan tâm, thực hiện có hiệu quả chương trình dân số, kế hoạch hóa gia đình vì nước ta đất chật, người đông có mật độ dân số thuộc loại cao nhất trên thế giới. - Tổ chức lại sản xuất trong nông nghiệp, xây dựng mô hình doanh nghiệp nông nghiệp, các tổ chức hội nông dân, tổ hợp tác, liên kết sản xuất theo hướng sản xuất hàng hóa, quy mô lớn, nâng cao thu nhập cho nông dân. - Đẩy mạnh đầu tư cho khoa học công nghệ và các kỹ thuật tiên tiến để tăng năng suất, sản lượng và chất lượng sản phẩm. - Chính sách đầu tư phát triển cơ sở hạ tầng sản xuất, chế biến, bảo quản và hệ thống tiêu thụ sản phẩm lương thực. PHẦN III. KẾT LUẬN Chúng ta không nên khoanh tay ngồi chờ những nước phát triển đổ nguồn tài chính vào để chuộc lỗi do họ gây ra trong quá khứ mà chúng ta cùng chung tay với mọi tổ chức, mọi quốc gia trên thế giới để nổ lực bằng nhiều cách nhằm giảm thiểu tác hại của biến đổi khí hậu, nước biển dâng, ảnh hưởng đến ngành trồng lúa nước tại Việt Nam. Nổ lực của cộng đồng quốc tế cùng với nội lực chủ quan của chúng ta nhằm hạn chế sự xấm lấn của biển cả vào trong đất liền, xây đê vĩnh cửu ven biển, trồng băng rừng ngập mặn rộng bên ngoài đê để chắn sóng bảo vệ đê và góp phần hấp thụ CO2 giảm khí nhà kính. Các biện pháp khả thi là trồng cây gây rừng, tái tạo rừng, tăng cường mọi nổ lực chống phá rừng, kiến tạo ngành nông nghiệp dưới tán rừng, hạn chế mở rộng đất nông nghiệp vào trong đất rừng. Trong ngành trồng lúa, cần chuyển đổi cơ cấu cây trồng để thích ứng với thực tế nước ngập sâu hơn và lâu hơn, diện tích đất bị nhiễm mặn nhiễm phèn rộng hơn. Tạo ra những giống lúa mới chống chịu mặn, phèn, ngập, nóng. Giữ vững và phát triển ngành hàng lúa gạo cho Việt nam trong hoàn cảnh biến đổi khí hậu, nước biển dâng là một thách thức to lớn của cả dân tộc và cũng là một nhiệm vụ vô cùng vẽ vang. Làm được điều này có nghĩa là an ninh dinh dưỡng, an ninh lương thực quốc gia được đảm bảo, hạt gạo Việt Nam với chất lượng ngày càng cao, thương hiệu ngày càng nổi tiếng vững bền sẽ làm ấm lòng những cộng đồng dân cư đang đói trên trái đất và là những sứ giả mang nền văn hóa Việt với nền văn minh lúa nước đến với mọi người trên thế giới. TÀI LIỆU THAM KHẢO