Nghiên cứu, đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến năng suất lúa tỉnh hà nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC

TRẦN ĐÌNH BIÊN

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN
NĂNG SUẤT LÚA TỈNH HÀ NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

HÀ NỘI – 2016


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là cơng trình nghiên cứu do cá nhân tơi thực hiện
dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS. TS Nguyễn Đăng Quế, khơng sao chép các
cơng trình nghiên cứu của ngƣời khác. Số liệu và kết quả của luận văn chƣa từng
đƣợc cơng bố ở bất kì một cơng trình khoa học nào khác.
Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đƣợc trích dẫn
đầy đủ, trung thực và đúng quy cách.
Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn.
Hà Nam, tháng 3 năm 2016
Tác giả

Trần Đình Biên

i


LỜI CẢM ƠN

Luận văn Thạc sỹ với đề tài: “Nghiên cứu, đánh giá tác động của biến đổi khí
hậu đến năng suất lúa tỉnh Hà Nam” đã đƣợc hoàn thành. Để hoàn thành luận văn
này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tơi cịn nhận đƣợc sự giúp đỡ nhiệt tình từ các cơ
quan, tổ chức và cá nhân.
Trƣớc hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS. TS Nguyễn Đăng
Quế – ngƣời thầy đã trực tiếp hƣớng dẫn và giúp đỡ tơi trong q trình nghiên cứu và
hồn thành luận văn.
Tơi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới các anh, chị đang công tác tại Trung tâm
tƣ liệu Khí tƣợng Thuỷ văn, Trung tâm khí tƣợng thuỷ văn Quốc Gia, Bộ tài nguyên
Môi trƣờng, Cục thống kê tỉnh Hà Nam, Sở Nông nghiệp và Phát triển nơng thơn tỉnh
Hà Nam, trung tâm Khí tƣợng Thuỷ văn tỉnh Hà Nam đã hỗ trợ chuyên môn, thu thập
tài liệu liên quan để luận văn đƣợc hoàn thành.
Xin gửi lời cảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ Khoa Sau đại học - Đại học Quốc
Gia Hà Nội đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện và hƣớng dẫn tơi hồn
thành chƣơng trình học tập và thực hiện luận văn.
Và cuối cùng, tôi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới gia đình, bạn bè và
những ngƣời ln động viên, khích lệ tơi trong q trình thực hiện luận văn.
Trong khn khổ một luận văn, do thời gian và điều kiện hạn chế nên không
tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy tơi rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp, chỉ
dạy quý báu của các thầy cô và các đồng nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn!
Học viên: Trần Đình Biên

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................. I
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... II
MỤC LỤC ......................................................................................................................... III

CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................................... V
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................... VI
DANH MỤC BẢNG......................................................................................................... VII
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................................... 4
1.1. Đặc điểm sinh học của cây lúa...................................................................................4
1.1.1 Các giai đoạn sinh trƣởng, phát triển của cây lúa ............................................... 4
1.1.2 Các yếu tố cấu thành năng suất ........................................................................... 9
1.2. Tổng quan về các tác động của biến đổi khí hậu đến nơng nghiệp..........................10
1.2.1. Nghiên cứu về tác động của BĐKH đến sản xuất lúa trên trên thế giới .............. 10
1.2.2. Nghiên cứu về tác động của BĐKH tới nông nghiệp tại Việt Nam ................ 14
1.3. Đặc điểm địa lý, khí hậu, thuỷ văn, Biến đổi khí hậu tại Hà Nam...........................18
1.3.1. Đặc điểm địa lý ................................................................................................ 18
1.2.2. Đặc điểm khí hậu ............................................................................................. 20
1.2.3. Đặc điểm thuỷ văn ........................................................................................... 22
1.2.4. Tác động của BĐKH đến tỉnh Hà Nam trong thời gian qua............................ 24
1.4. Thƣ̣c tra ̣ng và đinh
................28
̣ hƣớng phát triể n của liñ h vƣ̣c sản xuấ t lúa tỉnh Hà Nam
1.4.1. Tình hình sản xuất lúa giai đoạn 2005-2013 ................................................... 28
1.4.2. Đinh
̣ hƣớng phát triể n liñ h vƣ̣c canh tác lúa đến năm 2020 và tiếp theo ........ 32
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU ........................................ 34
2.1. Phƣơng pháp Nghiên cứu.........................................................................................34
2.1.1. Khung logic đánh giá tác động của BĐKH đến năng suất lúa............................34
2.1.2. Năng suất xu thế và năng suất thời tiết..............................................................37
2.1.3. Phƣơng pháp tính toán thống kê.........................................................................39
2.2. Nguồn số liệu............................................................................................................43
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................................44
3.1. Diễn biến khí hậu tại tỉnh Hà Nam trong thời gian qua.............................................44

3.1.1. Thay đổi về nhiệt độ...........................................................................................44

iii


3.1.2. Thay đổi lƣợng mƣa ......................................................................................... 47
3.2. Kịch bản biến đổi khí hậu cho tỉnh Hà Nam............................................................48
3.2.1. Kịch bản về nhiệt độ ........................................................................................ 48
3.2.2. Kịch bản về lƣợng mƣa .................................................................................... 50
3.3. Tác động của khí hậu và biến đổi khí hậu đến năng suất lúa...................................52
3.3.1. Năng suất thực tế và năng suất xu thế từ năm 1980-2014 ............................... 52
3.3.2. Giao động năng suất lúa do thời tiết khí hậu tạo nên ...................................... 53
3.4. Mơ hình thống kê tính tốn năng suất thời tiết.........................................................55
3.5. Kiểm tra tính đúng đắn của các phƣơng trình trên chuỗi số liệu phụ thuộc và chuỗi
số liệu độc lập..................................................................................................................56
3.6. Năng suất thời tiết cho các vụ lúa tỉnh Hà Nam trong tƣơng lai..............................59
3.6.1. Các giá trị khí hậu trong tƣơng lai ................................................................... 59
3.6.2. Năng suất thời tiết vụ đông xuân giai đoạn 2020-2100 ................................... 60
3.6.3. Năng suất thời tiết vụ hè thu giai đoạn 2020-2100 .......................................... 61
3.7. Giải pháp ứng phó với BĐKH trong canh tác lúa tỉnh Hà Nam .............................62
3.7.1. Định hƣớng chung ứng phó với BĐKH trong canh tác lúa..................................62
3.7.2. Các biện pháp cụ thể thích ứng đối với BĐKH trong canh tác lúa ................. 63
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .................................................................................... 66
1. KẾT LUẬN ..........................................................................................................................66
2. KHUYẾN NGHỊ..................................................................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 68

iv

CÁC TỪ VIẾT TẮT
ATNĐ

:

Áp thấp nhiệt đới

BĐKH

:

Biến đổi khí hậu

KTTV

:

Khí tƣợng Thuỷ văn

MARD

:

Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

MONRE

:

Bộ Tài ngun và Mơi trƣờng

IPCC

:

Ủy Ban Liên Chính phủ về biến đổi khí hậu

TBNN

:

Trung bình nhiều năm

UBND

:

Ủy ban nhân dân

UNEP

:

Chƣơng trình mơi trƣờng Liên hiệp Quốc

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Bản đồ hành chính tỉnh Hà Nam...................................................................18

Hình 1.2: Bản đồ địa hình tỉnh Hà Nam........................................................................19
Hình 2.1. Khung logic đánh giá tác động của Biến đổi khí hậu đến năng suất lúa......37
Hình 3.1: Diễn biến nhiệt độ trung bình tại trạm Phủ Lý - Hà Nam 1975-2014..........44
Hình 3.2: Diễn biến nhiệt độ tối thấp trung bình trạm Phủ Lý - Hà Nam 1975-2014.45
Hình 3.3: Diễn biến nhiệt độ tối cao trung bình trạm Phủ Lý - Hà Nam 1975-2014..46
Hình 3.4: Diễn biến của lƣợng mƣa tại trạm Phủ Lý....................................................47
Hình 3.5: Sự thay đổi nhiệt độ theo mùa theo các kịch bản..........................................49
Hình 3.6: Mức thay đổi (%) lƣợng mƣa mùa theo các kịch bản...................................51
Hình 3.7: Năng suất thực tế và xu thế lúa đông xuân thời kỳ 1980-2014 tỉnh Hà Nam..........52
Hình 3.8: Năng suất thực tế và xu thế lúa hè thu thời kỳ 1980-2014 tỉnh Hà Nam......53
Hình 3.9: Năng suất thời tiết của cây lúa vụ đông xuân thời kỳ 1980 – 2014............54
Hình 3.10: Năng suất thời tiết của cây lúa vụ hè thu thời kỳ 1980 – 2014...................54
Hình 3.11: Đồ thì nắng suất thời tiết thực tế và tính tốn vụ đơng xn.....................56
Hình 3.12: Đồ thì nắng suất thời tiết thực tế và tính tốn vụ hè thu............................57
Hình 3.13: Đồ thị năng suất thời tiết thực và tính tốn vụ đơng xn ........................58
Hình 3.14: Đồ thị năng suất thời tiết thực và tính tốn vụ hè thu.................................58
Hình 3.15: Năng suất thời tiết theo kịch bản B1 giai đoạn 2020-2100 đối với cây lúa
vụ đông xuân tại tỉnh Hà Nam (tạ/ha).........................................................................61
Hình 3.16: Năng suất thời tiết theo kịch bản B1 giai đoạn 2020-2100 đối với cây lúa
vụ hè thu tỉnh Hà Nam (tạ/ha).......................................................................................62

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Sự suy giảm sản lƣợng gạo ở Châu Á năm 2050 so với năm 2000..............12
Bảng 1.2: Thay đổi năng suất lúa trung bình ở Châu Á theo khí hậu và nồng độCO2.13
Bảng 1.3: Các kịch bản biến đổi khí hậu và thay đổi năng suất lúa ở Hàn Quốc.........14
Bảng 1.4: Thiệt hại do thiên tai đối với nông nghiệp tại Việt Nam (1995-2007)........15
Bảng 1.5: Điều kiện khí hậu tại Hà Nam, giai đoạn 2011-2014...................................21

Bảng 1.6: Rét đậm - rét hại, nắng nóng tại Hà Nam giai đoạn 2011-2014...................21
Bảng 1.7: Bão lốc tại Hà Nam giai đoạn 2011-2015....................................................21
Bảng 1.8: Một số con sơng chính trên địa bàn tỉnh.......................................................23
Bảng 1.9: Một số tác động của BĐKH đến canh tác tỉnh Hà Nam trong những năm gần đây.25
Bảng 1.10: Diện tích lúa tồn tỉnh giai đoạn 2005-2013...............................................29
Bảng 1.11: Năng suất lúa toàn tỉnh giai đoạn 2005-2013.............................................30
Bảng 1.12: Quy hoạch sản xuất lƣơng thực đến năm 2020..........................................33
Bảng 2.1: Phƣơng pháp đánh giá tác động của BĐKH trong trồng trọt........................35
Bảng 3.1: Mức tăng nhiệt độ trung bình(oC) qua các thập kỷ của thế kỷ 21 so với thời
kỳ 1980-1999 của tỉnh Hà Nam ứng với các kịch
bản..................................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.2: Mức tăng nhiệt độ tối cao trung bình (0C) theo mùa qua các thập kỷ của thế
kỷ 21 so với thời kỳ 1980-1999 của Hà Nam ứng với kịch bản phát thải TB (B2)......49
Bảng 3.3: Mức tăng nhiệt độ tối thấp trung bình (0C) theo mùa qua các thập kỷ của thế
kỷ 21 so với thời kỳ 1980-1999 của Hà Nam ứng với kịch bản phát thải TB (B2)......50
Bảng 3.4: Mức thay đổi lƣợng mƣa (%) qua các thập kỷ của thế kỷ 21 so với thời kỳ
1980-1999 của Hà Nam ứng với các kịch bản..............................................................50
Bảng 3.5: Mức thay đổi lƣợng mƣa ngày lớn nhất (%) qua các thập kỷ của thế kỷ 21 so
với thời kỳ 1980-1999 của Hà Nam ứng với kịch bản phát thải TB (B2).....................52
Bảng 3.6: Bảng xác định các biến sinh khí hậu dùng để xây dựng phƣơng trình hồi quy
tuyến tính.......................................................................................................................55
Bảng 3.7: Phƣơng trình tính tốn năng suất thời tiết của tỉnh Hà Nam........................56
Bảng 3.8: Giá trị nhiệt độ và lƣợng mƣa trung bình năm giai đoạn 2020-2100...........59
Bảng 3.9: Giá trị nhiệt độ và lƣợng mƣa trung bình năm giai đoạn 2020-2100...........60

vii


Bảng 3.10: Năng suất thời tiết theo kịch bản B1 giai đoạn 2020-2100 đối với cây lúa
vụ đông xuân tỉnh Hà Nam (tạ/ha)..............................................................................60

Bảng 3.11: Năng suất thời tiết theo kịch bản B1 giai đoạn 2020-2100 đối với cây lúa
vụ hè thu tỉnh Hà Nam (tạ/ha).......................................................................................61

viii


MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài nghiên cứu
Theo định nghĩa của Tổ chức Liên chính phủ về BĐKH (IPCC), Biến đổi khí hậu
là sự biến đổi trạng thái cân bằng của hệ thống khí hậu, có thể đƣợc nhận biết qua sự
biến đổi về trung bình và sự biến động của các thuộc tính của nó, đƣợc duy trì trong
một thời gian đủ dài, điển hình là hàng thập kỷ hoặc dài hơn. Biến đổi khí hậu xuất
phát từ sự thay đổi cán cân năng lƣợng của trái đất do thay đổi nồng độ các khí nhà
kính, nồng độ bụi trong khí quyển, thảm phủ và lƣợng bức xạ mặt trời.
Thiên tai là hiện tƣợng tự nhiên, trong vài thập kỷ gần đây, do biến đổi khí hậu
(BĐKH) trên phạm vi toàn cầu, thiên tai ngày càng gia tăng về số lƣợng, cƣờng độ và
mức độ ảnh hƣởng. Biểu hiện mạnh mẽ nhất của BĐKH là sự nóng lên toàn cầu và
mực nƣớc biển dâng, là một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại trong
thế kỷ 21. Theo đánh giá của thế giới, Việt Nam, với bờ biển dài và hai vùng đồng
bằng châu thổ Sơng Hồng và vùng Đồng bằng sơng Cửu Long, thì Việt Nam là một
trong những quốc gia sẽ bị ảnh hƣởng nặng nề nhất bởi BĐKH.
Nông nghiê ̣p là mô ̣t trong nhƣ̃ng ngành phu ̣ thuô ̣c nhiề u vào điề u kiê ̣n khí hâ ̣u
nên rấ t nhạy cảm và dễ bị tổn thƣơng do BĐKH

. Theo báo cáo của Tổ chức Lƣơng

thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO), nhiệt độ Trái đất tăng do biến đổi khí
hậu sẽ khiến các vụ gieo trồng ở các vùng ôn đới bị kéo dài, nhƣng lại làm cho các vụ
gieo trồng ở những khu vực khác bị rút ngắn. Cùng với quá trình bốc hơi nƣớc bị đẩy
nhanh do nhiệt độ tăng , sự biến đổi mùa vụ này sẽ làm giảm sản lƣợng lƣơng thực

cũng nhƣ lƣợng nƣớc cung cấp cho cây trồng . Ngoài ra, mƣ̣c nƣớc biể n dâng gây ngập
lụt, nhiễm mặn nguồn nƣớc làm thu he ̣p diê ̣n tić h đấ t canh tác

, ảnh hƣởng đến nông

nghiệp.
Tỉnh Hà Nam nằm trong vùng đồng bằng Sông Hồng, là nơi đƣợc đánh giá chịu
tác động mạnh của BĐKH. Hàng năm, tỉnh Hà Nam chịu ảnh hƣởng của nhiều cơn
bão, đối mặt với nhiều loại hình thiên tai và những diễn biến bất thƣờng khác của thời
tiết. Tỉnh Hà Nam với 90% dân số sống bằng nghề lúa nƣớc, thì tác động của BĐKH
tới vùng này càng đặc biệt nghiêm trọng.
Nền nông nghiệp phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện thời tiết, chính vì vậy biến đối
khí hậu sẽ tác động rất mạnh tới ngành nghề này. Đặc biệt tỉnh Hà Nam là vùng có địa
hình đa dạng từ đồng bằng tới vùng trung du,…, nên dƣới tác động của BĐKH, nền

1


nơng nghiệp nói chung và sản xuất lúa nƣớc nói riêng bị ảnh hƣởng khá nặng nề với
những diễn biến bất thƣờng của thời tiết nhƣ bão, lũ, mƣa lớn, hạn hạn.
Cho tới nay, vấn đề BĐKH đã đƣợc nhà nƣớc và các bộ ban ngành khá quan tâm
và đang nghiên cứu. Trong bối cảnh đó nghiên cứu, đánh giá tác động của BĐKH đến
năng suất lúa tỉnh Hà Nam là một vấn đề cần đƣợc quan tâm. Đây là cơ sở khoa học để
xây dựng và thực hiện các chính sách, chiến lƣợc, kế hoạch và giải pháp ứng phó với
BĐKH phục vụ phát triển bền vững nơng nghiệp, đảm bảo an ninh lƣơng thực trong
bối cảnh chịu tác động của biến đổi khí hậu. Vì vậy, tơi chọn đề tài “Nghiên cứu,
đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến năng suất lúa tỉnh Hà Nam” nhằm
đánh giá đƣợc cụ thể ảnh hƣởng của BĐKH trong tƣơng lai, trên cơ sở đó đề ra đƣợc
các giải pháp thích ứng, giảm thiểu các thiệt hại do BĐKH cho tỉnh Hà Nam trong
tƣơng lai.

2. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá đƣợc tác động của BĐKH đến năng suất lúa hè thu và lúa đông
xuân.
- Đề xuất đƣợc các giải pháp thích ứng, giảm nhẹ tác động của BĐKH nhằm
nâng cao năng suất lúa tại tỉnh Hà Nam.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1 Đối tƣợng nghiên cứu: Sản xuất nông nghiệp (năng suất lúa hè thu, năng suất lúa
đông xuân) tại tỉnh Hà Nam
3.2 Phạm vi nghiên cứu: Trọng phạm vi tỉnh Hà Nam.
4. Vấn đề nghiên cứu
- Tác động của BĐKH đến năng suất lúa hè thu và lúa đông xuân tại tỉnh Hà
Nam.
- Những yếu tố của BĐKH tác động đến năng suất lúa hè thu và lúa đông xuân
tại Hà Nam.
- Các biện pháp cần áp dụng để hạn chế các tác động tiêu cực của BĐKH tại Hà
Nam.
5. Nội dung nghiên cứu
- Thu thập số liệu về khí hậu và năng suất lúa tại tỉnh Hà Nam từ năm 1980 đến
nay.
- Xây dựng mô hình tính tốn tác động BĐKH đến năng suất lúa.

2


- Phân tích kết quả đánh giá tác động BĐKH đến năng suất lúa tỉnh Hà Nam.
- Đề xuất các giải pháp thích ứng, giảm thiểu tác động tiêu cực của BĐKH.
6. Cấ u trúc của luâ ̣n văn:
Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc bố cục trong 3
chƣơng:
Chƣơng 1: Tổng quan.

Tổng quan tình hình nghiên cứu về tác động của BĐKH đến sản xuất nông
nghiệp, trên thế giới và ở Việt Nam;
Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến quá trình sinh trƣởng, phát triển của
cây lúa;
Tổng quan về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu.
Chƣơng 2: Phƣơng pháp nghiên cứu và số liệu
Phƣơng pháp đánh giá tác động của BĐKH và tác động của BĐKH tới nông
nghiệp;
Phƣơng pháp phân tích, đánh giá kết quả tính tốn thống kê;
Nguồn số liệu để nghiên cứu.
Chƣơng 3: Kết quả nghiên cứu.
Tác động của BĐKH đến kinh tế xã hội của tỉnh Hà Nam trong những năm gần đây.
Mối tƣơng quan giữa các yếu tố thời tiết và năng suất lúa;
Kết quả đánh giá tác động của BĐKH đến năng suất lúa hè thu, lúa đông xuân
trong tƣơng lai dựa theo kịch bản BĐKH;
Đề xuất các giải pháp thích ứng với BĐKH tại địa phƣơng.

3


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Đặc điểm sinh học của cây lúa
1.1.1 Các giai đoạn sinh trƣởng, phát triển của cây lúa
Cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong n ăm lo ̣ai cây lƣơng thƣ̣c hàng đầ u thế
giới cùng với ngơ , lúa mì, sắ n và khoai tây . Cây lúa thuô ̣c ho ̣ hòa thảo (Gramineae),
chi Oryza, trong chi Oryza có nhiề u loa ̣i , số ng mô ̣t năm hay nhiề u năm , trong đó chỉ
có hai loại đƣợc trồng trọt đó là : Oryzas sativa L, phổ biế n ở Châu Á , chiế m đa ̣i bô ̣
phâ ̣n diê ̣n tić h trờ ng lúa , có nhiều giống có đặc tính tốt cho năng suất cao và
glaberrima, hạt nhỏ năng suất thấp chỉ trồng trên diện tích nhỏ ở Tây Phi

Oryza

. Thời gian

sinh trƣởng của cây lúa tính tƣ̀ lúc nảy mầ m đế n khi chín thay đổ i tƣ̀ 80 đến 180 ngày
tùy thuộc giố ng và điề u kiê ̣n ngoa ̣i cảnh thay đổ i . Ở nƣớc ta, các giống ngắn ngày (trƣ̀
khi cấ y vào vu ̣ đông xuân ở miề n Bắ c ) có thời gian sinh trƣởng tƣ̀ 90 đến 120 ngày,
các giống trung ngày có thời gian sinh trƣởng tù 140 - 160 ngày. Các giống lúa đông
xuân ở miền Bắc do sinh trƣởng trong điều kiện nhiệt độ thấp , thời gian sinh trƣởng
kéo dài từ 180 đến 200 ngày, nế u cấy ở miền núi phía Bắc có thể kéo dài đến

240

ngày. Ở Đồng bằng sơng Cửu Long , các giống lúa có thời gian sinh trƣởng trong vụ
mùa cũng tƣơng đối dài từ 200 đến 280 ngày, cá biệt những giống lúa nổi có thời gian
sinh trƣởng đế n 270 ngày. Thời gian sinh trƣởng của cây lúa còn phu ̣ thuô ̣c vào thời
vụ gieo cấy với điều kiện ngoại cảnh khác nhau .
Nế u xét về thời kỳ sinh trƣởng có thể chia ra làm

3 thời kỳ : Sinh trƣởng sinh

dƣỡng, sinh trƣởng sinh thƣ̣c và thời kỳ chin
́ .
Theo Nguyễn Viê ̣t Long [6], nếu xét về giai đoạn sinh trƣởng có thể chia ra làm
10 giai đoa ̣n trong vòng đời của cây lúa
1. Giai đoa ̣n trƣơng ha ̣t (ngâm ủ )
2. Giai đoa ̣n ha ̣t nảy mầ m (giai đoa ̣n ma ̣)
3. Giai đoa ̣n đẻ nhánh
4. Giai đoa ̣n phát triể n lóng thân
5. Giai đoa ̣n phân hóa hoa

6. Giai đoa ̣n trỗ bông
7. Giai đoa ̣n nở hoa, thụ phấn thụ tinh
8. Giai đoa ̣n chiń sƣ̃a
9. Giai đoa ̣n chín sáp

4


10. Giai đoa ̣n chín hoàn toàn
a, Thời kỳ sinh trƣởng dinh dƣỡng
Thời kỳ sinh trƣởng dinh dƣỡng tính tƣ̀ giai đoa ̣n trƣơng ha ̣t đế n giai đoa ̣n phát
triể n lóng thân.
Giai đoạn trương hạt (ngâm ủ hạt)
Theo Nguyễn Hƣ̃u Tề và cơng sƣ̣ [13], hạt thóc đƣợc ngâm trong nƣớc , hút
nƣớc và ngâ ̣m n ƣớc tới khi đủ điều kiện nảy m ầm. Mô ̣t loa ̣t các chuyể n hóa phƣ́c ta ̣p
xảy ra . Với tác dụng của men proteaza , peptoza và protit mới đƣơ ̣c chuyể n hóa thành
axit amin. Lúc này, phầ n lớn axit amin đƣơ ̣c tổ ng hơ ̣p thành sinh chấ t giú p cho phôi
phát triển . Tiế p đó , phôi đƣơ ̣c cung cấ p glucoza , axit amin… thì tế bào phôi lâ ̣p tƣ́c
phân chia và lớn lên, trục phôi trƣơng to và nẩy mầm , rễ bâ ̣t ra khỏi vỏ trấ u , hạt nứt
nanh rồ i nảy mầ m .
Giai đoạn hạt nảy mầ m (thời kỳ mạ): Ở lúa cấy có thể phân ra thành thời kỳ mạ
non và ma ̣ khỏe.
+ Thời kỳ ma ̣ non : tính từ lúc gieo hạt cho đến lúc có 3 lá thật, cây lúa cầ n chủ
yế u nhiê ̣t đô ̣ và nƣớc thích hơ ̣p . Thời kỳ này cây ma ̣ yế u và chố ng chịu kém, cây chủ
yế u số ng nhờ chấ t dinh dƣỡng ở nô ̣i nhũ , chƣa có khả năng số ng tƣ̣ lâ ̣p . Thời kỳ ma ̣
dài hay ngắn phụ thuộc vào thời kỳ gieo của từng vùng , nhiê ̣t đô ,̣ chấ t dinh dƣỡng ở
ruô ̣ng ma ̣.
+ Thời kỳ ma ̣ khỏe : Theo Nguyễn Hƣ̃u Tề và cô ̣ng sƣ̣ [13], thời kỳ này đƣơ ̣c
tính từ khi cây mạ có 4 lá thật cho đến khi nhổ cấy và thời kỳ này kéo dài hơn thời
kỳ mạ non . Kế t thúc thời kỳ 3 lá, cây ma ̣ chuyể n sang thời kỳ số ng tƣ̣ lâ ̣p và trƣ̣c tiế p

đồ ng hóa dinh dƣỡng tƣ̀ môi trƣờng để sớ ng và phát triể n
kích thƣớc cây mạ cũng tăng rõ rệt

. Thời kỳ này , chiề u cao ,

, có thể ra đƣợc 4-5 lƣ́a rễ… do đó , khả năng

chố ng chiụ cũng tăng lên rõ rê ̣t .
Giai đoạn đẻ nhánh
+ Sƣ̣ phát triể n của rễ trong giai đoa ̣n đẻ nhánh:
Sau khi cấ y , cây lúa bén rễ hồ i xanh , lúa bắt đầu đẻ nhánh . Giai đoa ̣n này chia
ra đẻ nhánh vô hiê ̣u và nhánh hƣ̃u hiê ̣u . Thời gian đẻ nhánh hƣ̃u hiê ̣u phu ̣ thuô ̣c vào
thời vu ̣, giống, phân bón, nƣớc tƣới và biê ̣n pháp kỹ thuâ ̣t tác đô ̣ng.

5


Quá trình bén rễ nhanh hay chậm liên quan trực tiếp đến q t

rình đẻ nhánh

sớm ha y m ̣n. Nhƣ̃ng nhánh đẻ trƣớc sẽ số ng tƣ̣ lâ ̣p và làm đố t nhanh hơn

. Giố ng

ngắ n ngày làm đố t và phân hóa đòng cùng lúc, giố ng dài ngày chênh nhau 5-7 ngày.
Theo Nguyễn Ích Tân [9], sau khi gieo ma ̣ ra ngoài ruô ̣ng rễ lúa phát triể n chủ
yế u theo chiề u ngang , nằ m trên lớp đấ t mă ̣t không quá 20cm. Để ta ̣o điề u ki ện cho lúa
phát triển tốt cần làm cỏ sục bùn cho tăng oxy ở lớp đất mặt

. Thời kỳ này tránh làm

tổ n thƣơng bô ̣ rễ.
Thời kỳ rễ lúa phát triể n theo chiề u sâu : sau khi lúa đẻ nhánh xong , bắ t đầ u làm
đố t thì rễ lúa phát tr iể n theo chiề u sâu . Để ta ̣o điề u kiê ̣n cho lúa ăn sâu ngƣời ta rút
nƣớc, vƣ̀a làm lúa cƣ́ng câ y, đố t 1 và đốt 2 sát mặt đ ất ngắ n, hạn chế cây đổ , chố ng
bê ̣nh, ánh sáng có thể chiếu đến tận gốc cây . Áp dụng kỹ thuật tác đô ̣ng làm cỏ sục
bùn, tƣới tiêu khoa ho ̣c để thâm canh lúa.
+ Sƣ̣ phát triể n của lá lúa trong giai đoa ̣n đẻ nhánh
Lá đƣợc hình thành tƣ̀ các mầ m chƣa hoàn toàn và lá thâ ̣t hoàn toàn .
Sƣ̣ phân công các lá trên cây:
Theo Nguyễn Ích Tân [9], lá bao và lá thật chƣa hồn tồn khơng tính vào tổng
sớ lá của cây, nó chỉ làm nhiệm vụ bảo vệ mầm . Lá thật thứ nhất đến lá thật thứ ba làm
nhiê ̣m vu ̣ quang hơ ̣p tić h lũy chấ t dinh dƣỡng cho cây phát triể n và ra r ễ. Lá thật thứ 46 làm nhiệm vụ phát triển thêm rễ, ra thêm lá mới, đẻ nhánh là chủ yế u .
Lá thật thứ nhất đến lá thật thứ

10 làm nhiệm vụ phân hóa địng , trỡ bơng ,

chủ n các chấ t dinh dƣỡng tích lũy đƣơ ̣c vào ha ̣t . Trên mỗi dảnh lúa thƣờng tồ n ta ̣i 5
lá, trong đó lá thƣ́ 2 tính từ trên xuống là lá có kích thƣớc lớn nhất và hoạt động quang
hơ ̣p ma ̣nh nhấ t đây đƣơ ̣c go ̣i là lá cơng năng

. Nhóm lá này hết sức quan trọng , trên

70% các chất tích lũy vào ha ̣t là nhờ nhƣ̃ng lá này . Tuổ i tho ̣ của nhóm lá này ngắ n dài
phụ thuộc chủ yếu vào giống . Giố ng có năng suấ t cao thì tuổ i tho ̣ nhóm lá này dài hơn .
Giố ng nào có hàm lƣơ ̣ng đa ̣m cao trong nhóm lá này thì có chấ t lƣơ ̣ng ga ̣o ngon.
Với cây lúa nói chung sƣ̣ ra lá , đẻ nhánh và ra rễ tuân theo mô ̣t quy luâ ̣t nhấ t
đinh.
̣

+ Thời gian đẻ nhánh: Phụ thuộc vào mùa vụ, dinh dƣỡng. Vụ đông xuân 60-65
ngày, lúa Xuân 40-45 ngày, lúa mùa chính vụ 30-35 ngày. Khi cây lúa phân hóa đòng
thì nhánh hữu hiệu là nhánh có số lá lớn hơn

3, sớ rễ lớn hơn 10, thiế t diê ̣n của lóng

6


thƣ́ nhấ t lớn hơn 60mm2. Nó nằm ở mắt thứ 4, 5, 6 trên cây me ̣, chiề u cao bằ ng 2/3 cây
mẹ. Nhánh vô hiê ̣u là nhánh đẻ trên mắ t thƣ́ 8, 9.
Giai đoạn phát triể n lóng thân
Theo Nguyễn Hƣ̃u Tề và cô ̣ng sƣ̣. [13], ở thời kỳ sinh trƣởng dinh dƣỡng thân
lúa là thân giả do các bẹ tạo thành . Tƣ̀ thời kỳ làm đớ t trở đi (chính là thời kỳ vƣơn dài
của các lóng ), thân lúa chính thƣ́c đƣơ ̣c hình thành , các lóng kéo dài ra và chiều dài
của các lóng sẽ quyết định đến chiều cao

của cây. Số lóng trên thân phu ̣ thuô ̣c vào

giớ ng. Các giống có thời gian sinh trƣở ng trung ngày sớ lóng trên thân tƣ̀

5-6 lóng,

giớ ng ngắ n ngày có tƣ̀ 4-5 lóng. Các giống chịu nổi , chịu ngập thì số lóng nhiều hơn
và dài hơn . Nhƣ vâ ̣y, sƣ̣ phát triể n của các lóng có liên quan đến chiều cao cây cũng
nhƣ khả năng chố ng đổ . Nên cho ̣n giố ng có chiề u cao cây trung bình hay giố ng thấ p
cây để có khả năng chố ng đổ tố t đáp ƣ́ng yêu cầ u ở điề u kiê ̣n thâm canh cao .
b, Thời kỳ sinh trƣởng sinh thƣc̣
Theo Nguyễn Ích Tân và cô ̣ng sƣ̣ [9], thời kỳ sinh trƣởng sinh thực là thời kỳ
phân hóa hiǹ h thành cơ quan sinh sản và bắ t đầ u làm đòng (tính từ giai đoạn phân hóa

hoa đế n giai đoa ̣n nở hoa, thụ phấn thụ tinh).
Giai đoạn phân hóa hoa
Giai đoa ̣n phân hóa hoa chí nh là thờ i kỳ h ình thành cơ quan sinh sản ngƣời ta
cịn gọi là q trình làm địng . Thời gian tƣ̀ lúc phân hóa đòng đế n lúc còn nằ m trong
bẹ lá là quá trình làm địng của cây lúa . Q trình làm địng phụ thuộc chặt chẽ với
nhiê ̣t đô ,̣ nƣớc, ánh sáng , dinh dƣỡng trong ruô ̣ng lúa . Chia quá trình phát triể n của
đòng lúa thành 8 bƣớc:
Bƣớc 1: Điể m sinh trƣởng bắ t đầ u phân hóa, thời gian tƣ̀ 1-2 ngày.
Bƣớc 2: Phân hóa gié cấ p 1, thời gian tƣ̀ 2-4 ngày.
Bƣớc 3: Phân hóa gié cấ p 2 và hoa thời gian từ 4-6 ngày.
Bƣớc 4: Phân hóa và hình thành nhi ̣đƣ̣c , cái, thời gian tƣ̀ 4-5 ngày.
Bƣớc 5: Hình thành tế bào mẹ hạt phấn, thời gian tƣ̀ 4-6 ngày.
Bƣớc 6: Phân bào giảm nhiễm , thời gian tƣ̀ 1-3 ngày.
Bƣớc 7: Tích lũy các chất trong hạt phấn, thời gian tƣ̀ 6-7 ngày.
Bƣớc 8: Hoàn thành hạt phấn từ 3-4 ngày.

7


Tƣ̀ bƣớc 1-3 quyế t đinh
̣ số hoa trên bông . Đây là mô ̣t trong nhƣng chỉ tiêu quan
trọng quyết định đến nă ng suấ t sau này . Vì vậy cần cung cấp đủ nƣớc và dinh dƣỡng
để làm tăng số hoa trên bông.
Bƣớc 4-8 quyế t đinh
̣ số hoa thoái hóa trên bông : số hoa hƣ̃u hiê ̣u hay thoái hóa
trên bông không chỉ phu ̣ th ̣c vào phân bón , nƣớc tƣới mà nó còn bị ảnh hƣởng bởi
điề u kiê ̣n thời tiế t và mùa vu ̣ . Nế u thời tiế t thuâ ̣n lơ ̣i thì số hoa thoái hóa trên bơng ít
cịn nếu gặp điều kiện thời tiết bất lợi thì số hoa thối hóa trên bơng nhiều.
Giai đoạn trỡ bơng
Giai đoạn trỗ đƣợc tính từ khi địng lúa phân hóa hình thành xong và trỗ ra

ngồi do sự phát triển nhanh của lóng trên cùng . Đây là thời kỳ sinh trƣởng ć i cùng
của cây lúa, có liên quan quyết định trực tiếp đến quá trình tạo n ăng suấ t , trong đó chủ
yế u quyế t đinh
̣ tỷ lê ̣ ha ̣t chắ c và tro ̣ng lƣơ ̣ng 1000 hạt.
Giai đoạn nở hoa, thụ phấn thụ tinh
Theo Nguyễn Ích Tân và cô ̣ng sƣ̣ [9], trong giai đoa ̣n này d iễn ra quá trình nở
hoa - phơi màu : Sau khi hiǹ h thà nh ha ṭ phấ n 2-3 ngày l úa trỡ đế n đâu phơi hoa đế n
đấ y. Có trƣờng hợp lúa trỗ từ 2-3 ngày mới phơi hoa. Do đă ̣c điể m cấ u ta ̣o của hoa lúa
là hoa lƣỡng tính nên tự thụ phấn là chủ yếu . Tuy nhiên vẫn có khoảng 2% là tạp giao
tự nhiên.
Sau khi ha ̣t phấ n rơi xuố ng vòi nhu ̣y cái gă ̣p ẩ m đô ̣ thích hơ ̣p , vòi nhụy cái tiết
ra chấ t kić h thić h làm ha ̣t phấ n nảy mầ m , 4 giờ sau khi thu ̣ phấ n bắ t đầ u thu ̣ tinh.
Sau khi thu ̣ tinh , phôi phát triể n rấ t nhanh , sau 24 giờ tế bào noañ ha ̣ch phân
thành 48 tế bào , 7 ngày sau quá trình thụ tinh phân biệt rõ mầm phôi
phôi, 8-10 ngày sau các bộ phận của phơi đã hình thành xong

, trục phôi , rễ

. Ngày sau thụ tinh 15

ngày phôi đã hồn tồn ổn định ở phía dƣới phần của hạt.
Nơ ̣i nhũ sau 24 giờ phát triể n thành 50 tế bào, sau 4 ngày tế bào nội nhũ đã phát
triể n đầ y đủ , bắ t đầ u tích lũy tinh bô ̣t.
Thời gian phơi ho a mỗi vu ̣ khác nhau . Vụ đông xuân phơi hoa tƣ̀ 10-11h giờ .
Vụ mùa do nhiệt độ buổi sáng thấ p nên phơi hoa châ ̣m 9-12 giờ.
c, Thời kỳ chín
Thời kì chiń bao gồ m giai đoa ̣n chin
́ sƣ̃a , chín sáp và chín hồn tồn.
Giai đoạn chín sữa và chín sáp : Hạt gạo chƣa hình thành cố định , có màu trắng
sƣ̃a, vỏ trấu cịn xanh , trọng lƣợng hạt tăng nhanh , đã đa ̣t 75% trọng lƣợng hạt . Thời

8


kỳ này dễ bị sâu bệnh thâm nhập . Giai đoa ̣n chín vàng là mô ̣t giai đoa ̣n trung gian ha ̣t
gạo cứng dần và đã hình thành xong hạt gạ o, vỏ trấu chuyển dần từ màu xanh sang
màu vàng nhạt. Trọng lƣợng hạt đã ổn định và có thể gặt.
Giai đoạn chín hoàn toàn : Vỏ trấu chuyển màu vàng thẫm , hoă ̣c vàng rƣ̣c , hạt
gạo tách vỏ trấu đƣợc. Các lá trên thân cây khô và héo dầ n .
1.1.2 Các yếu tố cấu thành năng suất
Mỗi một giai đoạn phát triển của cây lúa đều liên quan mật thiết đến yếu tố cấu
thành năng suất:
Năng suất lý thuyế t = Số bông/m2 x Số hạt/bông x Tỉ lệ hạt chắc/bông (%) x
Khối lƣợng 1.000 hạt x 10-4.
Hầu nhƣ mỗi một yếu tố cấu thành năng suất lúa đều liên quan đến một giai
đoạn phát triển cụ thể của cây lúa, mỗi một yếu tố đóng một vai trị khác nhau nhƣng
đều nằm trong một hệ quả liên hoàn tạo nên hiệu suất cao nhất mà trong đó các yếu tố
đều có liên quan mật thiết với nhau. Nhƣ vậy mỗi giai đoạn sinh trƣởng, phát triển đều
có liên quan và t ạo nên năng suất hạt sau này. Vì vậy, chăm sóc, quản lý tốt ở tất cả
các giai đoạn phát triển của cây lúa là điều hết sức cần thiết để nâng cao hiệu suất và
năng suất cây lúa. Số nhánh lúa sẽ quyết định số bơng và đó cũng là yếu tố quan trọng
nhất để có năng suất cao. Có thể nói số bơng đóng góp trên 70% năng suất, trong khi
đó số hạt/bơng, số hạt chắc/bơng và trọng lƣợng hạt đóng góp gần 30%.
Theo Nguyễn H ữu Tề và cộng sự [13], số bơng/đơn vị diện tích hình thành bởi
3 yếu tố: mật độ cấy, số nhánh (số dảnh hữu hiệu), điều kiện ngoại cảnh và yếu tố kỹ
thuật (nhƣ phân bón, nhiệt độ, ánh sáng...). Mật độ cấy là cơ sở của việc hình thành số
bơng trên mơ ̣t đơn vị diện tích. Tùy vào giống lúa và các điều kiện thâm canh nhƣ: đất
đai, nƣớc, phân bón, thời vụ... mà quyết định mật độ cấy thích hợp để có thể tăng tối
đa số bơng trên một đơn vị diện tích. Một yếu tố cũng hết sức quan trọng là điều chỉnh
sao cho số bông hữu hiệu/đơn vị diện tích là cao nhất và thích hợp nhất, biện pháp tối

ƣu là: Số nhánh lúa tối đa –Số bông lúa hữu hiệu = 0.
Nhƣng trong thực tế quần thể ruộng lúa thì hầu nhƣ khơng có hiệu số này bởi
nhiều nguyên nhân, nhƣng chủ yếu là trong thời kỳ đẻ nhánh (từ khi cấy lúa bén rễ hồi
xanh đến khi phân hóa địng) thì các nhánh hữu hiệu kết thúc trƣớc khi phân hóa địng
từ 10-12 ngày, hơn nữa yếu tố mùa vụ cũng liên quan đến việc đẻ nhánh hữu hiệu.

9


Số hạt/bơng nhiều hay ít tùy thuộc vào số gié, số hoa phân hóa cũng nhƣ sớ hoa
thối hóa. Tồn bộ quá trình này nằm trong thời kỳ sinh trƣởng sinh thực. Và số gié, sớ
hoa phân hóa đƣợc quyết định ngay từ thời kỳ đầu của giai đoa ̣n làm đòng (bƣớc 1-3).
Thời kỳ này bị ảnh hƣởng bởi sinh trƣởng của cây lúa và điều kiện ngoại cảnh, các yếu
tố này cũng ảnh hƣởng trực tiếp đến sự thối hóa hoa. Thời kỳ thối hóa hoa thƣờng
bắt đầu vào bƣớc 4 đến bƣớc 8 của giai đoạn làm đòng tức là khoảng 10-12 ngày trƣớc
trỗ. Nguyên nhân chủ yếu do thiếu dinh dƣỡng ở thời kỳ làm đòng hoặc do ngoại cảnh
bất thuận nhƣ trời rét, âm u, thiếu ánh sáng, bị ngập, hạn, sâu bệnh... ngoài ra cũng có
nguyên nhân do đặc điểm của một số giống.
Tỉ lệ hạt chắc/bông (%): tăng tỉ lệ hạt chắc/bông hay nói cách khác là giảm tỉ lệ
hạt lép/bơng cũng là yếu tố quan trọng quyết định năng suất lúa. Tỉ lệ hạt chắc trên
bông đƣợc quyết định ở thời kỳ trƣớc và sau trỗ, nếu gặp điều kiện bất thuận trong
thời kỳ này thì tỉ lệ lép sẽ cao. Tỉ lệ hạt lép/bông không chỉ bị ảnh hƣởng của các yếu
tố nói trên mà cịn bị ảnh hƣởng bởi đặc điểm của giống. Thƣờng tỉ lệ hạt lép biến
động tƣơng đối lớn, trung bình từ 5-10 %, ít là 2-5 %, cũng có khi trên 30 % hoặc
thậm chí cịn cao hơn nữa.
Khối lƣợng 1000 hạt: yếu tố này biến động không nhiều do điều kiện dinh
dƣỡng và ngoại cảnh mà chủ yếu phụ thuộc vào yếu tố giống. Khối lƣợng 1.000 hạt
đƣợc cấu thành bởi 2 yếu tố: khối lƣợng vỏ trấu (thƣờng chiếm khoảng 20 %) và khối
lƣợng hạt gạo (thƣờng chiếm khoảng 80 %). Vì vậy muốn khối lƣợng hạt gạo cao, phải
tác động vào cả 2 yếu tố này.

1.2. Tổng quan về các tác động của biến đổi khí hậu đến nơng nghiệp
1.2.1. Nghiên cứu về tác động của BĐKH đến sản xuất lúa trên trên thế giới
Nhiều nhà khoa học đã công bố các báo cáo nghiên cứu liên quan đến tác động
của BĐKH lên sản xuất lúa ở từng quốc gia, vùng lãnh thổ cũng nhƣ tổng quát trên thế
giới (Kropff và cộng sự, [34]; Aggarwal và cộng sự, [23]; Saseendran và cộng sự, [38];
Cline [26]; De Silva và cộng sự, [27]; Yao và cộng sự [39]; Easterling và cộng sự,
[28]; Basak và cộng sự, [25]; Bala và cộng sự, [24], …). Các nghiên cứu thực nghiệm
đã tiến hành song song với việc hình thành và cải tiến liên tục các mơ hình tốn học
nhằm mơ phỏng và dự đốn các thay đổi về năng suất và sản lƣợng lƣơng thực nói
chung và của lúa nói riêng trong tƣơng lai theo các kịch bản BĐKH do IPCC đề xuất.
Các nghiên cứu này phần lớn khảo sát sự thay đổi khí hậu mùa vụ và các yếu tố ảnh

10


hƣởng đến canh tác lúa nhƣ quản lý nƣớc nội đồng, làm đất, giống lúa, bón phân, kiểm
sốt cỏ dại và dịch bệnh trong q trình chăm sóc. Một số nghiên cứu tập trung vào
các giống lúa mới có khả năng thích ứng tốt hơn với sự thay đổi thời tiết trong tƣơng
lai; các biện pháp giảm thiểu nguy cơ an ninh lƣơng thực, tăng cƣờng khuyến nông và
hệ thống cảnh báo thiên tai, chính sách ứng phó với BĐKH trong nông nghiệp và nâng
cao nhận thức trong cộng đồng về ứng phó với BĐKH. Phần lớn các nhà làm mơ hình
đã tổng hợp nhiều phần mềm khác nhau, lấy kết quả đầu ra của mơ hình này làm thơng
số cho đầu vào của mơ hình tiếp theo. Các phỏng đoán kịch bản BĐKH thƣờng đƣợc
xây dựng từ kết quả tính tốn của Phịng thí nghiệm Động lực học chất lỏng tổng quát
(the General Fluid Dynamics Laboratory – GFDL), Viện nghiên cứu không gian
Goddard (the Goddard Institute of Space Studies – GISS) và Mơ hình Ln chuyển
tổng qt (the General Circulation Models – GCMs) của cục khí tƣợng Vƣơng quốc
Anh (the United Kingdom Meteorological Office – UKMO).
Yoshino [40] đã cho rằng, từ những thập niên 1960 đến nay, chính hoạt động
của con ngƣời trong sản xuất nông lâm ngƣ nghiệp cũng nhƣ trong công nghiệp đã gây

nên sự thay đổi mơi trƣờng tồn cầu, làm thay đổi cán cân phân phối nƣớc, mở rộng
các vùng đất khô hạn gây hiện tƣợng sa mạc hoá, suy giảm lớp phủ thực vật, thay đổi
đổi cơ cấu sử dụng đất, làm thu hẹp diện tích rừng tự nhiên mà hệ quả là đóng góp một
phần lớn tạo ra hiệu ứng nhà kính làm trái đất nóng lên. Yoshino gọi đây là “Sự thay
đổi mơi trƣờng 1”. Hệ quả của sự nóng lên tồn cầu làm gia tăng hiện tƣợng quang
hợp, thay đổi cân bằng nhiệt, nguồn nƣớc, đặc tính mơi trƣờng đại dƣơng và môi
trƣờng đất, đƣợc gọi là “Sự thay đổi môi trƣờng 2”. Tất cả gây ra sự tác động lên sản
xuất nông, lâm và ngƣ nghiệp. Đây là một chuỗi tác động qua lại khá phức tạp và
thƣờng xuyên thay đổi thành phần, số lƣợng và tính chất.
Các đánh giá tác động của BĐKH ở quy mơ tồn cầu lên sự thay đổi năng suất
và sản lƣợng lƣơng thực nói chung và lên sản xuất lúa nói riêng thƣờng có những kết
quả khác biệt giữa các tác giả và mô hình phỏng đốn. Sự khác biệt này do mức độ đa
dạng và phức tạp của các mơ hình phỏng đốn, việc tổ hợp đánh giá các kịch bản
BĐKH, việc lựa chọn các thơng số khí hậu, điều kiện canh tác, kỹ thuật nơng nghiệp
và vị trí địa lý nhiều nghiên cứu.
Năm 1987, Horie [30] cơng bố mơ hình mơ phỏng sự tăng trƣởng và năng suất
qua quan hệ giữa lúa có tƣới và thời tiết, mang tên SIMRIW (Simulation Model for

11


RIce – Weather relations). Mơ hình phát triển bởi sự đơn giản hố hữu tỷ những tiến
trình vật lý và sinh lý cơ bản của sự tăng trƣởng vụ lúa. Mơ hình này có thể giải thích
hợp lý các khả năng thay đổi cục bộ về năng suất lúa ở Hoa Kỳ và Nhật Bản dựa vào
các đặc điểm khí hậu tƣơng ứng. Năm 1993, mơ hình SIMRIW đƣợc cải tiến mở rộng
cho phép ứng dụng để đánh giá tác động của sự thay đổi mơi trƣờng trên tồn cầu lên
sự tăng trƣởng và năng suất cây lúa ở những vùng khác nhau với sự kết hợp tiến trình
thay đổi nồng độ CO2 trong khí quyển và sự gia tăng nhiệt độ lên cây lúa (Horie, 1993,
[31]). SIMRIW đƣợc phát triển bằng ngơn ngữ lập trình FORTRAN. Trong nghiên
cứu này, giống lúa đƣợc chọn tên là Nipponbare (một giống lúa lai có năng suất cao

của Nhật Bản). Thực nghiệm đƣợc tiến hành với sự thay đổi nhiệt độ khơng khí, bắt
đầu từ 18C tăng lên từng bƣớc 4C lên đến 38C. Kết quả cho thấy nhiệt độ tối ƣu
cho năng suất lúa cao nhất trong năm khoảng 22 – 23C. Lớn hơn khoảng nhiệt độ này
năng suất lúa giảm dần đi, đến lúc nhiệt độ cao hơn 30C, sự sút giảm năng suất rất rõ
rệt. Khi nhiệt độ khơng khí thấp hơn nhiệt độ tối ƣu thì năng suất lúa giảm mạnh do có
sự gia tăng số chồi vơ hiệu. Báo cáo cũng trình bày kết quả mơ hình dự báo khi nơng
độ CO2 trong khơng khí tăng lên gấp đơi thì năng suất lúa cũng gia tăng khoảng 25%
cho tất cả các trƣờng hợp thay đổi nhiệt độ và bức xạ mặt trời.
Theo kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả của Viện Nghiên cứu Chính sách
Lƣơng thực quốc tế (IFPRI), BĐKH sẽ làm thay đổi cục diện sản xuất lúa gạo trên thế
giới, gây suy giảm năng suất và sản lƣợng vùng này nhƣng có thể làm mở rộng diện
tích và sản lƣợng vùng khác nhƣ vùng ơn đới (Gerald và cộng sự, [29]). Tuy nhiên,
nếu đánh giá mang tính tồn cục, vùng sản xuất lúa gạo lớn nhất thế giới là Châu Á sẽ
giảm sút mạnh. Qua báo cáo của Rosegrant và cộng sự [37] , đến năm 2050 sản xuất
lúa (lúa mì và lúa nƣớc) ở Châu Á sẽ suy giảm nhƣ ở bảng 1.1, trong đó vùng trồng lúa
mì giảm mạnh hơn vùng trồng lúa nƣớc.
Bảng 1.1: Sự suy giảm sản lƣợng gạo ở Châu Á năm 2050 so với năm 2000
STT

Vùng canh tác lúa

Suy giảm sản lƣợng (tấn/ha)

1

Lúa mì ở vùng có hệ thống tƣới

46

2

Lúa mì ở vùng nƣớc trời

48

3

Lúa gạo ở vùng có hệ thống tƣới

27

4

Lúa gạo ở vùng nƣớc trời

12

Nguồn: [37]
12


IFPRI (Gerald và cộng sự, [29]) cũng đã tính tốn tổn thất chi phí do biến đổi
khí hậu liên quan đến an ninh lƣơng thực cho toàn thế giới nhƣ sau:
-

Hơn 25 triệu trẻ em sẽ bị suy dinh dƣỡng vào năm 2050 do BĐKH nếu

khơng có biện pháp đầu tƣ kinh phí lớn để giảm thiểu hoặc thích nghi.
-

Vào năm 2050, năng suất lúa mì ở vùng có hệ thống tƣới sẽ giảm chừng

30% và năng suất lúa nƣớc ở vùng có hệ thống tƣới sẽ giảm 15% ở các nƣớc đang phát
triển.
-

BĐKH sẽ làm gia tăng giá lúa mì 90%, lúa nƣớc 12% và bắp 35% vào năm

2050 so với giá cao nhất hiện nay.
-

Ít nhất mỗi năm phải cần 7 tỷ USD để cải thiện sản xuất nông nghiệp để

ngăn chặn tác động tiêu cực của BĐKH lên trẻ em.
Năm 1993, Kropff và cộng sự [34] công bố mơ hình mơ tả tiềm năng sản xuất
lúa và các loại hoa màu khác với tên gọi là mô hình ORYZA1. Đây là một mơ hình
khá phức tạp mơ tả tác động của các yếu tố thời tiết nhƣ ánh sáng, nhiệt độ và các đặc
điểm thay đổi liên quan đến tiến trình khí hậu học thực vật, hình thái học và sinh lý
học ảnh hƣởng đến tốc độ tăng trƣởng hoa màu trong một thời đoạn nào đó. Mơ hình
tính theo một sơ đồ tính tốn hàng ngày cho tốc độ sản xuất chất khô của các bộ phận
thực vật, tốc độ tăng trƣởng diện tích và tốc độ phát triển của thực vật dƣới điều kiện
khí hậu.
Bảng 1.2: Thay đổi năng suất lúa trung bình ở Châu Á theo khí hậu và nồng độ CO2
Mơ hình và nồng độ CO2

Mức tăng nhiệt độ khơng khí
0°C
+1°C
+2°C
+4°C

ORYZA1
340 ppm
1.5 x CO2
2 x CO2
SIMRIW Model
340ppm
1.5 x CO2
2 x CO2

0.00

-7.25

-14.18

-31.00

23.31
36.39

12.29
26.42

5.60
16.76

-15.66
-6.99

0.00

-4.58

-9.81

-26.15

12.99
23.92

7.81
18.23

1.89
-16.58
11.74
-8.54
(Nguồn: [36])

Năm 1995, Matthews và cộng sự [36] đã mô tả kết quả kết hợp mơ phỏng canh
tác lúa của hai tiến trình mơ hình ORYZA1 và SIMRIW. Nghiên cứu này thử nghiệm
kiểu sinh thái của nhóm lúa trồng hàng năm là indica (nhóm lúa „tiên‟, chủ yếu từ

13


các giống lúa vùng nhiệt đới Châu Á nhƣ Ấn Độ) và japonnica (nhóm lúa „cánh‟,
chủ yếu từ các giống lúa vùng á nhiệt đới và ôn đới Châu Á nhƣ Nhật Bản) và phỏng
đoán sự thay đổi sản lƣợng lúa trên toàn vùng liên quan đến sự thay đổi nhiệt độ, bức

xạ mặt trời, khí CO2, và đặc điểm của các giống lúa sử dụng. Kết quả tổng quát cho
thấy năng suất tiềm năng ở Châu Á sẽ thay đổi theo nhiệt độ gia tăng và nồng độ
CO2 bao quanh nhƣ bảng 1.2.
Theo Kwon and Kim [35], năng suất lúa trung bình tăng lên khi tăng nhiệt độ
(nhiệt độ nhỏ hơn 18°C), nhƣng năng suất lúa giảm khi nhiệt độ tăng lên khi nó hơn
20°C. Kim and Pang [33], đã sử dụng hai mơ hình CD-CD (Cobb-Douglass - CobbDouglass Model) và LQ – CD (Linear-Quadratic - Cobb-Douglass Model) cho các
hàm năng suất bình quân của lúa từ các số liệu thực để phỏng đoán xu thế thay đổi
năng suất lúa ở Hàn Quốc. Vùng nghiên cứu có nhiệt độ trung bình là 19-20 °C. Kết
quả cho thấy cả hai yếu tố nhiệt độ và mƣa đều ảnh hƣởng đến năng suất lúa, trong đó
nhiệt độ gia tăng có ảnh hƣởng tích cực đến gia tăng năng suất lúa ở Hàn Quốc nhƣng với
lƣợng mƣa gia tăng thì năng suất lúa giảm. Tuy nhiên khi tổ hợp giữa cả hai yếu tố thì
năng suất lúa trung bình ở Hàn Quốc tăng từ 10 – 20% (Bảng 1.3).
Bảng 1.3: Các kịch bản biến đổi khí hậu và thay đổi năng suất lúa ở Hàn Quốc
Kịch

Thay đổi điều kiện khí hậu

bản

Nhiệt độ oC

Lƣợng Mƣa

Thay đổi năng suất lúa (%)
Trung bình

Biến động

1

0 oC

0 mm

+ 4,15 ~ + 4,51

+ 2,49 ~ + 9,32

2

1 oC

60 mm

- 0,22 ~ - 0,65

+ 0,17 ~ + 0,77

3

2 oC

60 mm

+ 8,09 ~ + 8,37

+ 5,15 ~ + 19,42

4

2 oC

120 mm

+ 7,87 ~ + 7,72

+ 5,32 ~ + 20,18

5

4 oC

60 mm

+ 16,39 ~ + 17,39

+ 10,13 ~ + 38,06

6

o

4 C

120 mm

+ 16,17 ~ + 16,74

+ 10,30 ~ + 38,83

7

6 oC

60 mm

+ 24,70 ~ + 26,40

+ 15,11 ~ + 56,71

8

6 oC

120 mm

+ 34,48 ~ + 25,75

+ 15,28 ~ + 57,48
(Nguồn: [33])

Từ các kết quả nghiên cứu đƣợc tổng hợp ở trên cho thấy, tác động của BĐKH
đến sản xuất lúa là rõ ràng và đều xuất phát từ các thay đổi điều kiện khí hậu.
1.2.2. Nghiên cứu về tác động của BĐKH tới nông nghiệp tại Việt Nam
Tƣơng tự nhƣ các nƣớc trên thế giới, các nhà khoa học Việt Nam đã tiến hành
nghiên cứu và chỉ ra những tác động của BĐKH tới ngành nông nghiệp bao gồm:

14

(i) BĐKH làm suy giảm năng suất cây trồng gây tác động tiêu cực đến an ninh
lƣơng thực (Đào Xuân Học, 2009) [2];
(ii) Thay đổi nguồn nƣớc: nhiều vùng bị cạn kiệt, nhiều vùng lại bị ngập lụt,
nƣớc biển dâng (Hà Lƣơng Thuần, 2007) [11];
(iii) Ảnh hƣởng đến hệ sinh thái, gây ra mất cân bằng và suy giảm đa dạng sinh
học (Trần Thục 2008) [12];
(iv) Gia tăng các hiện tƣợng thời tiết cực đoan gây thiệt hại lớn cho kinh tế - xã hội
(Trần Thục 2008) [12];
Sản xuất nông nghiệp chịu sự chi phối và nhạy cảm với sự thay đổi về điều kiện
thời tiết khí hậu. Do vậy những thay đổi về điều kiện thời tiết khí hậu sẽ ảnh hƣởng
nghiêm trọng đến cơ cấu mùa vụ, khả năng tích lũy quang hợp và vì thế sẽ làm thay
đổi năng suất cây trồng theo hƣớng bất lợi, làm gia tăng chi phí đầu tƣ. BĐKH làm
thay đổi điều kiện sinh sống của các loài thiên địch; do vậy sẽ làm gia tăng dịch bệnh
nhƣ vàng lùn, rầy nâu, lùn xoắn lá,… gây thiệt hại lớn cho năng suất và chi phí sản
xuất (Trần Văn Thể và cộng sự [10]). Hơn thế nữa, nƣớc biển dâng, mƣa bất thƣờng sẽ
gây nên tình trạng ngập lụt cục bộ và xâm lấn mặn đƣợc coi là nguyên nhân gây mất
tới 2 triệu ha trong tổng số 4 triệu ha đất trồng lúa, an ninh lƣơng thực sẽ bị ảnh hƣởng
nghiêm trọng (Đào Xuân Học [2]).
Bảng 1.4: Thiệt hại do thiên tai đối với nông nghiệp tại Việt Nam (1995-2007)
Năm

Lĩnh vực nông nghiệp
Triệu đồng Triệu USD

Tất cả các lĩnh vực
Triệu đồng Triệu USD

%

1995

1996

58.369,0
2.463.861,0

4,2
178,5

1.129.434,0
7.798.410,0

82,1
565,1

5,2
31,6

1997
1998

1.729.283,0
285.216,0

124,4
20,4

7.730.047,0
1.797.249,0

556,1

128,4

22,4
15,9

1999
2000

564.119,0
468,239,0

40,3
32,2

5.427.139,0
5.098.371,0

387,7
350,2

10,4
9,2

2001
2006

79.485,0
954.690,0

5,5

61,2

3.370.222,0
18.565.661,0

231,5
1.190,1

2,4
5,1

2007
Thiệt hại TB/năm

432.615,0
781.764,11

27,7
54,9

11.513.916,0
6.936.716,6

738,1
469,9

3,8
11,6

Cơ cấu thiệt hại

trong GDP (%)

0.67

1.24
Nguồn: Tổng hợp từ nguồn của MARD, 1995-2007

15


Theo nghiên cứu của Trƣơng Quang Học, Trần Hồng Thái [3]. Việt Nam là một
nƣớc nông nghiệp với 75% dân số sống bằng nông nghịệp và 70% lãnh thổ là nơng
thơn với cuộc sống ngƣời dân cịn phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên và tài
nguyên thiên nhiên. Sản xuất nơng nghiệp của chúng ta hiện nay cịn phụ thuộc rất
nhiều vào thời tiết. Khi tính biến động và dị thƣờng của thời tiết và khí hậu tăng sẽ ảnh
hƣởng rất lớn tới sản xuất nông nghiệp, nhất là trồng trọt. Sự bất thƣờng của chu kỳ
sinh khí hậu nông nghiệp không những dẫn tới sự tăng dịch bệnh, dịch hại, giảm sút
năng suất của mùa màng, mà còn có thể gây ra các rủi ro nghiêm trọng khác khó lƣờng
trƣớc. Sự gia tăng của thiên tai và các hiện tƣợng cực đoan của thời tiết, khí hậu nhƣ
bão, lũ lụt, hạn hán, giá rét sẽ ảnh hƣởng trực tiếp và mạnh mẽ tới sản xuất nông, lâm
nghiệp và thủy hải sản. Trong thời gian qua, ở nhiều địa phƣơng, mùa màng đã bị mất
trắng do thiên tai (lũ lụt và hạn hán).
Theo nghiên cứu của Viện nông nghiệp Việt Nam [21]. Tác động của BĐKH
đến nông nghiệp Việt Nam có thể nhìn nhận ở những mặt sau:
+ Ảnh hƣởng nghiêm trọng đến đất sử dụng cho nông nghiệp: mất diện tích do
nƣớc biển dâng; bị tổn thất do các tác động trực tiếp và gián tiếp khác của BĐKH: hạn
hán, lũ lụt, sạt lở, hoang mạc hóa,…
+ BĐKH làm thay đổi tính thích hợp của nền sản xuất nơng nghiệp với cơ cấu
khí hậu: Sự giảm dần cƣờng độ lạnh trong mùa đông, tăng cƣờng thời gian nắng nóng
dẫn đến tình trạng mất dần hoặc triệt tiêu tính phù hợp giữa các tập đoàn cây, con trên

các vùng sinh thái; làm chậm đi quá trình phát triển nền nơng nghiệp hiện đại sản xuất
hàng hóa và đa dạng hóa cũng nhƣ làm biến dạng nền nơng nghiệp cổ truyền. Ở mức
độ nhất định, BĐKH làm mất đi một số đặc điểm quan trọng của các vùng nông
nghiệp ở phía Bắc.
+ Do tác động của BĐKH, thiên tai ngày càng ảnh hƣởng nhiều hơn đến sản
xuất nông nghiệp: Thiên tai chủ yếu đối với sản xuất nông nghiệp ngày càng gia tăng
trong bối cảnh BĐKH; hạn hán song hành với xâm nhập mặn trên các sông lớn và vừa.
+ BĐKH gây nhiều khó khăn cho cơng tác thủy lợi: Khả năng tiêu thoát nƣớc ra
biển giảm đi rõ rệt, mực nƣớc các sông dâng lên, đỉnh lũ tăng thêm, uy hiếp các tuyến
đê sơng ở các tỉnh phía Bắc, đê bao và bờ bao ở các tỉnh phía Nam; diện tích ngập úng
mở rộng, thời gian ngập úng kéo dài; nhu cầu tiêu nƣớc và cấp nƣớc gia tăng vƣợt khả
năng đáp ứng của nhiều hệ thống thủy lợi. Mặt khác, dịng chảy lũ gia tăng có khả

16