1990 –2009
Theo kịch bản trung bình (B2), vào cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm ở Nam Định có thể tăng lên 2,70C so với trung bình thời kỳ 1980 - 1999 (Bảng 1.6). Nếu diễn biến nhiệt độ tại tỉnh Nam Định xảy ra theo đúng kịch bản, hoạt động sản xuất nông nghiệp thủy sản chắc chắn sẽ bị xáo trộn lớn, các giống lúa chịu hạn, cơng tác phịng chống dịch bệnh cho cây trồng vật nuôi và thủy sản sẽ ƣu tiên cấp bách đối với tỉnh để phát triển bền vững thích ứng với biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, trong q trình phân tích diễn biến biến đổi nhiệt độ của Nam Định, học viên không tiếp cận đƣợc nguồn số liệu quan trắc nhiệt độ theo ngày, nhiệt độ cực trị nên sự gia tăng về nhiệt độ theo năm chƣa phản ánh đƣợc tính chất mùa vụ để xác định đƣợc sự biến thiên nhiệt độ theo mùa. Dựa vào các báo cáo đánh giá kết quả sản xuất theo các thời vụ cho thấy ở đầu vụ lúa đơng xn nhiệt độ có xu hƣớng lạnh hơn đã dẫn đến sự thay đổi mạnh mẽ về cơ cấu mùa
vụ tại Nam Định. Các vụ lúa đông xuân hoặc xuân sớm đã đƣợc thay thế bằng các vụ lúa xuân muộn để tránh rét đầu vụ cho mạ. Do tác động bởi nhiệt độ và sự thay đổi về cơ cấu giống lúa, đa số nơng dân đã thay đổi hình thức làm mạ theo hình thức mạ nền thay cho mạ dƣợc vừa để chống rét cho mạ vừa để rút ngắn thời gian làm mạ do sự dịch chuyển từ vụ lúa đông xuân, xuân sớm sang vụ lúa xuân muộn.
Bảng 1.6: Mức tăng nhiệt độ trung bình năm (0C) so với thời kỳ 1980 - 1999 theo kịch bản phát thải trung bình (B2) của tỉnh Nam Định
Mốc thời gian Mức tăng nhiệt độ (0C)
1980-1999 - 2020 0,5 2030 0,8 2040 1,1 2050 1,4 (1,2-1,6) 2060 1,7 2070 2,0 2080 2,3 2090 2,5 2100 2,7 (2,6-2,8)
(Nguồn: Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, Bộ TN&MT, 2012)
1.4.3.3. Về lượng mưa
Kết quả quan trắc về lƣợng mƣa giai đoạn 1989-2010 cho thấy lƣợng mƣa bình quân nhiều năm tại Nam Định chỉ đạt khoảng 1.650 mm, thấp hơn so mới mức bình quân chung của cả vùng. Số ngày có mƣa trung bình các năm dƣới 150 ngày nhƣng lại phân phối không đều. Mùa mƣa thƣờng kéo dài từ tháng V đến tháng X với tổng lƣợng mƣa chiếm tới xấp xỉ 83% tổng lƣợng mƣa năm. Tháng mƣa nhiều nhất thƣờng là VII hoặc VIII với lƣợng mƣa chiếm tới trên 18% tổng lƣợng mƣa năm. Ba tháng liên tục có mƣa lớn nhất trong năm là tháng VII, VIII, IX, tổng lƣợng mƣa của ba tháng này chiếm tới trên 49% tổng lƣợng mƣa năm. Lƣợng mƣa có xu hƣớng giảm, số ngày có mƣa khơng tăng và phân bố không đều đã gây cản trở trong việc bố trí cơ cấu mùa vụ. Đặc biệt, theo đánh
giá của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, nhiều năm xuất hiện mƣa trái mùa, mƣa muộn với lƣợng mƣa lớn đã gây trở ngại lớn cho nơng dân bố trí sản xuất cây vụ đơng nhƣ rau đơng, khoai tây đông và đậu tƣơng đông.
Sự phân bố lƣợng mƣa tập trung đã hình thành hai mùa rõ rệt tại Nam Định. Mùa khô tại Nam Định thƣờng kéo dài từ tháng XI đến tháng IV năm sau với tổng lƣợng mƣa trong 6 tháng mùa khô chỉ chiếm khoảng 17% lƣợng mƣa của cả năm. Tháng ít mƣa nhất thƣờng là tháng XII hoặc tháng I với lƣợng mƣa chỉ chiếm trên dƣới 1% tổng lƣợng mƣa năm, đây cũng là tháng lạnh và khô nhất tại tỉnh nên việc tận dụng đất đai cho phát triển nơng nghiệp trong các tháng này gặp nhiều khó khăn do thiếu cả nguồn cung cấp nƣớc và nƣớc tƣới [10].
800 1.100 1.400 1.700 2.000 2.300 2.600 2.900 3.200 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Năm mm
Nam Định Văn Lý Hà Nam Ninh Bình Thái Bình
Hình 1.7: Biểu đồ tổng lượng mưa trung bình năm khu vực Nam Định giai đoạn 1990 - 2009
Bảng 1.7: Mức thay đổi lượng mưa so với thời kỳ 1980 - 1999 theo kịch bản phát thải trung bình (B2) địa bàn tỉnh Nam Định
Mốc thời gian Mức thay đổi lƣợng mƣa (%)
1980-1999 - 2020 1,3 2030 1,9 2040 2,7 2050 3,5 (2,0-4,0) 2060 4,2 2070 4,9
Mốc thời gian Mức thay đổi lƣợng mƣa (%)
2080 5,6
2090 6,1
2100 6,6(5,0-7,0)
(Nguồn: Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, Bộ TN&MT, 2012)
Theo kịch bản biến đổi khí hậu (B2) cho thấy lƣợng mƣa bình qn của Nam Định sẽ tăng 3,5% vào năm 2050 và 6,6% vào năm 2100 so với trung bình thời kỳ 1980 – 1999 [10]. Mặc dù phân bố lƣợng mƣa tƣơng đối đồng đều ở các khu vực trong tỉnh nhƣng đƣợc dự báo là phân bổ không đều trong năm, lƣợng mƣa mùa mƣa chiếm trên 80% lƣợng mƣa cả năm. Mặc dù lƣợng mƣa bình quân năm đƣợc dự báo là tăng trong những năm tiếp theo nhƣng lại chủ yếu tăng vào mùa mƣa nên nguy cơ gây lũ lụt lớn vì tỉnh Nam Định nằm ở cuối nguồn hệ thống sông Thái Bình, Sơng Đáy, diện tích đất bãi ngồi đê lớn và thấp chắc chắn sẽ bị ảnh hƣởng lớn đến sản xuất nông nghiệp trong mùa mƣa.
1.4.3.4. Nước biển dâng
Mặc dù nƣớc biển dâng là hậu quả của biến đổi khí hậu do trái đất nóng lên nhƣng đối với Nam Định vùng đất chiêm trũng lại có bờ biển dài nên trong chuyên đề này đề cập đến vấn đề nƣớc biển dâng nhƣ là diễn biến dựa theo hiện trạng và kịch bản của biến đổi khí hậu. Tỉnh Nam Định có 72 km bờ biển nên chịu tác động mạnh mẽ của hiện tƣợng nƣớc biển dâng. Theo số liệu quan trắc tại hệ thống các trạm hải văn học dọc ven biển Việt Nam cho thấy tốc độ dâng lên của mực nƣớc biển trung bình ở Việt Nam hiện nay là khoảng 3mm/năm (giai đoạn 1993-2008), tƣơng đƣơng với tốc độ tăng trung bình trên thế giới. Trong khoảng 50 năm qua, mực nƣớc biển tại Trạm hải văn Hòn Dấu dâng lên khoảng 20cm (Chƣơng trình mục tiêu quốc gia ứng phó với BĐKH, Bộ TNMT, 2008) [3].
Theo dự báo của kịch bản biến đổi khí hậu và nƣớc biển dâng (B2), mực nƣớc biển dâng so với trung bình giai đoạn 1980-1999 tại Nam Định có thể đạt 12cm vào năm 2020, 30cm vào năm 2050 và 74cm vào năm 2100. Dựa trên các kết quả tính tốn cho thấy tổng diện tích bị ngập của Nam Định là 61.71 km2
(trong đó huyện Giao Thủy ngập 34,27 km2; huyện Hải Hậu ngập 20,9 km2; huyện Nghĩa Hƣng ngập 6,54 km2) [4].
Bảng 1.8: Mực nước biển dâng so với thời kỳ 1980 - 1999 theo kịch bản phát thải trung bình (B2) khu vực tỉnh Nam Định
Năm Mực NBD (cm) 2020 12 2030 17 2040 23 2050 30 2060 37 2070 46 2080 54 2090 64 2100 74
(Nguồn: Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, Bộ TN&MT, 2009)
Hình 1.8: Vùng ngập của tỉnh Nam Định với kịch bản nước biển dâng (B2) (Nguồn: Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, Bộ TN&MT, 2009)
1.4.3.5. Các tác động trực tiếp của biến đổi khí hậu đến sản xuất nơng nghiệp tại Nam Định:
Hoạt động sản xuất nông nghiệp của tỉnh Nam Định không những chịu thiệt hại và mức độ tổn thƣơng cao mà còn chịu tác động trực tiếp bởi hậu quả của biến đổi khí hậu. Theo kết quả đánh giá, tổng hợp từ số liệu thống kê của Ban chỉ đạo trung ƣơng về phòng chống thiên tai [16] và các báo cáo định kỳ hàng năm của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Nam Định về tác động biến đổi khí hậu đến sản xuất nông nghiệp, kết quả đánh giá tác động trực tiếp của biến đổi khí hậu đến sản xuất nơng nghiệp tại tỉnh Nam Định đƣợc tổng hợp, mô tả nhƣ sau:
- Thiệt hại do bão và lũ lụt: Theo số liệu thống kê của Ủy ban Phòng
chống lụt bão Trung ƣơng, giai đoạn 1989 đến 2010, Nam Định phải hứng chịu 26 trận bão, 01 trận lốc, 04 trận lũ lớn, đã gây thiệt hại ngành nông nghiệp lên đến hàng nghìn tỷ đồng.
+ Vụ mùa năm 2003 mƣa lớn vào giai đoa ̣n lúa sắp trỗ bông đã làm ng ập úng gần 50.000 ha lúa (ngâ ̣p 2/3 cây lúa) làm năng suất giảm tƣ̀ 30 – 45%, giá trị thiê ̣t ha ̣i ƣớc khoảng trên 500 tỷ đồng;
+ Vụ mùa năm 2005, cơn bão số 7 kèm theo mƣa lớn vào giai đoạn lúa sắp thu hoa ̣ch đã làm ngập úng gần 70.000 ha lúa, năng suất giảm gần 40%, giá trị thiệt hại lúa ƣớc tính là trên 1.000 tỷ đồng. Ngồi ra, bão số 7 kết hợp triều cƣờng cũng đã làm vỡ và sạt lở nặng một số đoạn đê xung yếu ven biển;
+ Vào các vụ mùa năm 2007, 2009, 2010, 2011 mƣa lớn đã làm ng ập úng nă ̣ng hàng chục ngàn ha lúa mới cấy; làm mất trắng, phải gieo cấy lại hàng ngàn ha lúa Mùa và có hàng ngàn ha khác phải cấy dă ̣m;
- Thiệt hại do các hiện tượng thời tiết cực đoan: Vào mùa khô hàng nă m (vụ Đông Xuân - từ tháng 11 năm trƣớc đến tháng 4 năm sau) thƣờng gă ̣p ha ̣n hán bất thƣờng và kéo dài. Kết quả ƣớc tính hàng năm của tỉnh cho thấy có trên 11.000 ha đất canh tác chân cao bị thiếu nƣớc trầm trọng và 52.000 ha đất trồng lúa của 6 huyê ̣n phía Nam gă ̣p rất nhiều khó khăn về nƣớc tƣới do h ạn hán bất
thƣờng và thiếu nguồn nƣớc cấp cho thủy lợi.
Điển hình là các vụ xuân 2008, 2010, 2011 xuất hiện các đợt rét hại lịch sử kéo dài liên tục từ 30 - 45 ngày, trong đó có nhiều ngày nhiệt độ dƣới 100C; các vụ xuân 2007, 2009 xuất hiê ̣n nắng nóng bất thƣờng, nhiê ̣t đô ̣ cao hơn trung bình cùng kỳ nhiều năm từ 1,2 – 3,50C. Rét hại kéo dài hoă ̣c n ắng nóng bất thƣờng ở vụ đông xuân đều làm cho m ạ và cây lúa mới cấy sinh trƣởng khơng bình thƣờng (bị chết, sinh trưởng chậm do rét hoặc sinh trưởng quá nhanh do nắng nóng), làm chậm thời vụ, tăng chi phí sản xuất, lúa giảm năng suất và giảm
hiê ̣u quả kinh tế.
Thời tiết diễn biến bất thuâ ̣n cũng đồng thời là y ếu tố tác động làm cho các đối tƣợng sâu bệnh hại cây trồng phát sinh không theo quy lu ật hàng năm; một số đối tƣợng nhƣ: sâu cuốn lá nhỏ, sâu đục thân, rầy, bệnh bạc lá và bệnh lùn sọc đen đã phát sinh với mật độ rất cao và gây ha ̣i ma ̣nh trên diê ̣n rô ̣ng. Vụ mùa năm 2005, 2006, 2009 sâu cuốn lá nhỏ lứa 4, lứa 5 và rầy lứa 4, 5, 6 đều có mật độ cao gấp hàng chục lần TBNN; vụ mùa 2009 rầy và bệnh lùn sọc đen phát sinh, gây hại mạnh trên hàng chục ngàn ha lúa làm cho 8.093,07 ha bị mất trắng, thất thu tới 30% sản lƣợng lúa của tỉnh; Vụ mùa 2011 có xấp xỉ 20.000 ha lúa bị nhiễm bệnh bạc lá, trong đó có khoảng 5.000 ha bị nhiễm rất nặng, năng suất và sản lƣợng lúa Mùa giảm mạnh.
1.5. Phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nƣớc:
Chất hữu cơ bị phân huỷ trong đất ruộng lúa ngập nƣớc ở điệu kiện yếm khí sinh ra CH4, và CH4 này thốt vào khí quyển chủ yếu bằng 3 cách là do: khuếch tán thông qua cây lúa trong suốt mùa sinh trƣởng; khuyếch tán từ đất vào nƣớc do nồng độ CH4 trong đất cao và khuyếch tán vào khơng khí; đi trực tiếp vào khơng khí khi đất bị cạn, nứt nẻ. Lƣợng khí CH4 phát thải phụ thuộc vào các yếu tố đầu vào là cac-bon hữu cơ, loại đất, môi trƣờng đất, chế độ tƣới nƣớc, thời gian ngập và khô v.v…
Phát thải CH4 từ ruộng lúa
Quá trình này xảy ra khi một số vi khuẩn xác định (vi khuẩn mêtan) sử dụng CO2 hoặc nhóm metyl nhƣ những chất thu nhận electron để sản sinh ra khí mêtan (CH4) theo phƣơng trình:
4H2 + CO2 ==> CH4 + 2H2O (1) CH3COO- + 4H2 ==> 2CH4 + 2H2O (2)
CH4 có thể đi vào khí quyển khi các trầm tích bị tác động và đƣợc gọi là "khí đầm lầy". Việc sản sinh CH4 địi hỏi những điều kiện cực kỳ kỵ khí với thế ơ xy hố khử (Redox) dao động từ - 250 và - 350 mV, sau những chất thu nhận electron cuối cùng khác (O2, NO3- và SO42-) đã đƣợc sử dụng. Nhìn chung, CH4 đƣợc phát hiện ở những nồng độ thấp trong những đất có mơi trƣờng khử, nếu nồng độ SO42- lớn. Nguyên nhân của hiện tƣợng này là:
- Sự cạnh tranh của các cơ chất xảy ra giữa sunfua và vi khuẩn mêtan. - Tác động kìm hãm của sunfat hoặc sunfit đến vi khuẩn mêtan.
- Có thể có sự phụ thuộc vi khuẩn sinh mêtan đến các sản phẩm của những vi khuẩn sản xuất sunfua.
Phát thải CH4 từ ruộng lúa là tƣơng đối lớn và là một trong những nguồn chính đóng góp phát thải CH4 vào khí quyển. Sự hình thành CH4 ở ruộng lúa và ảnh hƣởng đến nồng độ, sự phân bố của CH4 trong khí quyển đƣợc Koyama nghiên cứu đầu tiên vào năm 1964. Dựa vào các thí nghiệm trong phịng và những mẫu đất lúa ở Nhật Bản, tác giả đã ƣớc tính hàng năm sự phát thải CH4 từ những ruộng lúa vào khí quyển khoảng 190 triệu tấn trong những năm đầu thập kỷ 60. Đến giữa năm 1970 ƣớc tính khoảng 280 triệu tấn/năm. Nghĩa là chiếm 50% tổng lƣợng CH4 đƣợc phát thải vào khí quyển. Khoảng 90% diện tích trồng lúa phân bố ở Châu Á. Sự ngập nƣớc làm cho đất luôn ở trạng thái khử và sản sinh CH4.
Việc sử dụng phân khống cũng có ảnh hƣởng tới lƣợng CH4 phát thải. sau khi bón amơni sunphat (NH4)SO4, lƣợng CH4 phát thải giảm. Nhiều thí nghiệm đại trà ở Italia cũng cho thấy, sự ảnh hƣởng của phân bón đến sự phát thải CH4 cũng rất lớn, phụ thuộc vào loại, liều lƣợng và phƣơng pháp sử dụng phân bón. Việc sử dụng phân hữu cơ nhƣ phân chuồng, phân rác càng làm tăng lƣợng CH4 và lên đến 2 lần. Ngƣợc lại, nếu bón sâu và phối hợp với phân urê (200kg N/ha) hoặc amơni sunphat thì lƣợng CH4 phát thải lại giảm đi một nửa.
Phát thải CO2
Ở điều kiện thống khí xảy ra sự phân rã hữu cơ bởi sự hơ hấp và ơxy hố quá trình xảy ra mạnh yếu hồn tồn phụ thuộc vào độ thống và ơxy hố đến hồn tồn thành CO2 và H2O.
Sự lên men các chất hữu cơ xảy ra khi chất hữu cơ là chất nhận electron trong hơ hấp kỵ khí bởi các vi sinh vật hình thành nên những axit hữu cơ có trọng lƣợng phân tử nhỏ, rƣợu và CO2.
C6H12O6 ==> 2CH3CHOCOOH (axit lactic) (3) Hoặc C6H12O6 ==> 2CH2CH2OH + 2 CO2 (4)
Q trình có thể xảy ra trong điều kiện ngập nƣớc bởi những vi sinh vật kỵ khí khơng hồn tồn và bắt buộc, q trình đó xảy ra nhƣ sau:
C6H12O6 ==> 2CH3CHOCOOH (axit lactic) (5) hoặc C6H12O6 ==> 2 CH2CH2OH + CO2 (6)
Sự sản sinh các khí nitơ
Sự chuyển hoá nitơ trong đất bao gồm nhiều q trình có sự tham gia của các vi sinh vật, NH4+ là dạng phổ biến của nitơ khoáng trong hầu hết các loại đất, mặc dù nhiều nitơ bị liên kết chặt ở các dạng hữu cơ, trong các đất có hàm lƣợng hữu cơ cao. Sự hiện diện của tầng ơxy hố bên trên tầng khử hoặc kỵ khí là ngƣỡng tới hạn đối với nhiều quá trình. Một trong số q trình đó là sự khoáng hoá chất hữu cơ chứa nitơ.
Một số ion NH4+ có thể khuyếch tán vào tầng đất ơxy hố và đƣợc cây lúa hút thu, hoặc bị mất do bay hơi, hoặc bị nitrat hố và rửa trơi trở lại tầng đất khử và ở đây có thể bị mất nitơ dạng phân tử (N2) do q trình phản nitrat hố.
Khi phân bón nitơ amơni (urê, amơni sunfat) đƣợc bón bằng cách rải trên bề mặt ruộng lúa thì có thể mất nitơ ở dạng NH3 do bay hơi. Bay hơi NH3 phụ thuộc vào nhiệt độ, tốc độ gió, sự biến đổi pH ngày đêm do hoạt động sinh học trong nƣớc ngập. Một cách luân phiên, những ion NH4+ khuếch tán vào tầng đất bị ơxy hố kéo theo q trình thuỷ phân và đƣợc cây lúa hút thu trực tiếp hoặc bị nitrat hoá, hoặc bị cố định trong hợp chất hữu cơ.
Tiếp theo quá trình nitrat hố NH4 - N trong tầng đất bị ơxy hố, thì NO3 - N hoặc đƣợc rễ hút thu, hoặc rửa trôi xuống tầng đất khử và ở đây nó bị phản