Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xác định mức độ phát thải CH4 trên đất phù sa sông Hồng trồng lúa

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

107
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn nhằm xác định mức độ phát thải CH4 từ ruộng lúa nước trên đất phù sa sông Hồng (nghiên cứu tại Từ Liêm - Hà Nội) theo thời kỳ sinh trưởng của lúa, theo mùa vụ; tìm hiểu mối quan hệ của sự phát thải CH4 với các điều kiện nhiệt độ đất, mức độ oxi hóa khử ruộng lúa, mùa vụ canh tác.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xác định mức độ phát thải CH4 trên đất phù sa sông Hồng trồng lúa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Thị Thơm NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CH4 TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG TRỒNG LÚA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2012
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Thị Thơm NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CH4 TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG TRỒNG LÚA Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60.85.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. PHẠM QUANG HÀ Hà Nội – Năm 2012 2
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn Thạc sỹ khoa học: “Nghiên cứu xác định mức độ phát thải CH4 trên đất phù sa sông Hồng trồng lúa”, trước tiên tôi xin trân trọng cảm ơn PGS. TS. Phạm Quang Hà đã hướng dẫn tận tình, chu đáo, giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám đốc Viện Môi trường Nông nghiệp, đặc biệt là các cán bộ nghiên cứu Bộ môn Hóa Môi trường – Viện Môi trường Nông nghiệp đã giúp đỡ tôi trong quá trình học và thực hiện đề tài. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các Thầy, Cô giáo trong Khoa Môi trường – Trường Đại học Khoa học tự nhiên đã truyền đạt cho tôi những bài giảng bổ ích và quý giá. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã chia sẻ, động viên tôi rất nhiều trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Tác giả Nguyễn Thị Thơm 3
MỤC LỤC Danh mục các bảng biểu, hình vẽ ............................................................................... 6 Ký hiệu viết tắt ............................................................................................................ 8 MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 9 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 9 2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................ 10 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................. 11 Chương 1 - TỔNG QUAN ...................................................................................... 12 1.1. Biến đổi khí hậu (BĐKH) và sự phát thải khí nhà kính (KNK) ...................... 12 1.1.1. Biến đổi khí hậu ........................................................................................ 12 1.1.2. Sự phát thải khí nhà kính .......................................................................... 19 1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về sự phát thải CH4 trong canh tác lúa nước .............................................................................................................. 23 1.2.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài .................................................................. 23 1.2.2. Các nghiên cứu trong nước ...................................................................... 33 1.3. Canh tác lúa nước trên đất phù sa sông Hồng ................................................. 35 1.3.1. Đặc điểm khí hậu, thủy văn vùng đồng bằng sông Hồng......................... 35 1.3.2. Đặc điểm, tính chất đất phù sa sông Hồng .............................................. 37 1.3.3. Canh tác lúa vùng đồng bằng sông Hồng ................................................ 40 Chương 2 - VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 45 2.1. Vật liệu nghiên cứu .......................................................................................... 45 2.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 45 2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 45 Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................. 50 3.1. Đặc điểm, tính chất đất khu vực nghiên cứu ................................................... 50 3.2. Sự sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa...................................................... 50 4
3.3. Kết quả nghiên cứu sự phát thải CH4 từ hoạt động trồng lúa trên đất phù sa sông Hồng (khu vực Từ Liêm – Hà Nội) vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012 ... 53 3.3.1. Phát thải CH4 theo vụ xuân và vụ mùa ..................................................... 53 3.3.2. Quan hệ giữa phát thải CH4 và nhiệt độ đất ............................................ 58 3.3.3. Quan hệ giữa phát thải CH4 và điện thế oxi hóa khử (Eh) của đất.......... 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 65 1. Kết luận ................................................................................................................. 65 2. Kiến nghị ............................................................................................................... 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 67 5
Danh mục các bảng biểu, hình vẽ Bảng 1.1. Mức thay đổi nhiệt độ trung bình năm (0C), lượng mưa trung bình năm (% và mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999 Bảng 1.2. Tỷ lệ % diện tích có nguy cơ bị ngập (so với diện tích vùng) và tỷ lệ % số dân có nguy cơ bị ảnh hưởng (so với tổng dân số vùng) theo các mực nước biển dâng Bảng 1.3. Bảng hệ số quy đổi CO2 tương đương Bảng 1.4. Kết quả kiểm kê quốc gia KNK năm 2000 theo lĩnh vực của Việt Nam Bảng 1.5. Ước tính lượng phát thải KNK của Việt Nam năm 2010, 2020, 2030 Bảng 1.6. Phát thải CH4 ở một số nơi trồng lúa trên thế giới Bảng 1.7. Kết quả kiểm kê khí nhà kính khu vực nông nghiệp năm 2000 của Việt Nam Bảng 1.8. Tính chất đất phù sa hệ thống sông Hồng không được bồi, không glây (phẫu diện lấy tại Đội 5, thôn Dương Tảo, xã Vân Tảo, huyện Thường Tín, Hà Tây (nay là Hà Nội)) Bảng 1.9. Diện tích và năng suất lúa theo các vùng sinh thái năm 2011 Bảng 1.10. Lượng phân bón tại một số khu vực canh tác trên đất phù sa sông Hồng Bảng 1.11. Các giống lúa thường sử dụng ở đồng bằng sông Hồng những năm gần đây Bảng 3.1. Kết quả phân tích chất lượng đất khu vực thí nghiệm Bảng 3.2. Số liệu một số yếu tố khí tượng đặc trưng thu thập tại trạm Láng trong vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012 Bảng 3.3. Sự sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa thí nghiệm Bảng 3.4. Mức độ phát thải CH4 trong vụ mùa 2011 Bảng 3.5. Mức độ phát thải CH4 trong vụ xuân 2012 Bảng 3.6. Phát thải CH4 và nhiệt độ đất 6
Bảng 3.7. Phát thải CH4 và Eh đất Hình 2.1.Sơ đồ bố trí thí nghiệm vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012 tại khu thực nghiệm của Viện Môi trường Nông nghiệp – Từ Liêm – Hà Nội Hình 2.2. Đo Eh đất Hình 2.3. Lấy mẫu khí Hình 3.1. Diễn biến cường độ phát thải CH4 vụ mùa 2011 Hình 3.2. Diễn biến cường độ phát thải CH4 vụ xuân 2012 Hình 3.3. Mối quan hệ của cường độ phát thải CH4 và nhiệt độ đất Hình 3.4. Diễn biến cường độ phát thải CH4 vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012 Hình 3.5. Diễn biến nhiệt độ đất vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012 Hình 3.6. Diễn biến Eh đất vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012 Hình 3.7. Mối quan hệ của cường độ phát thải CH4 và Eh đất 7
Ký hiệu viết tắt BĐKH : Biến đổi khí hậu ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long FAO : Tổ chức nông lương thế giới GDP : Tổng sản phẩm quốc nội GWP : Tiềm năng nóng lên toàn cầu IPCC : Ban liên Chính phủ về biến đổi khí hậu IRRI : Viện nghiên cứu lúa quốc tế KNK : Khí nhà kính LULUCF : Sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp TNMT : Tài nguyên và Môi trường WMO : Tổ chức Khí tượng Thế giới 8
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Báo cáo của Liên minh các chính phủ về biến đổi khí hậu (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) đã chỉ ra rằng loài người đang phải đối mặt với hiện tượng biến đổi khí hậu (BĐKH) toàn cầu mà nguồn gốc dẫn đến từ sự tăng lên nhanh chóng lượng khí nhà kính (KNK) trong khí quyển (CO2, CH4, N2O, O3, CFCs, ...) làm mất cân bằng năng lượng bức xạ trái đất. Sự tăng lên nhanh chóng của KNK trong khí quyển từ giữa Thế kỷ 18 đến nay được đóng góp chủ yếu từ các hoạt động của con người như khai thác mỏ, sử dụng năng lượng hóa thạch trong giao thông, công nghiệp và sinh hoạt, đốt phá rừng, và các hoạt động sản xuất nông nghiệp (IPCC, 2007). BĐKH đang tác động đến mọi hoạt động kinh tế - xã hội của tất cả các quốc gia trên thế giới. CH4 là một trong các khí nhà kính đóng góp nhiều nhất vào việc làm mất cân bằng bức xạ. Tổng áp lực bức xạ gây ra bởi các KNK trong khí quyển là +2,63 W m–2, trong đó gây ra bởi CH4 là 0,48 W m–2 (18%). Nồng độ CH4 trong khí quyển đã tăng từ 0,700 ppmV năm 1750 lến 1,774 ppmV năm 2005 [25]. Tuy nhiên theo báo cáo của IPCC, 2007 thì CH4 trong suốt hai thập kỷ qua đã không tăng và nguyên nhân của hiện tượng này vẫn chưa được biết. Một đơn vị khối lượng CH4 phát thải hiện nay vào khí quyển có tiềm năng gây ấm lên toàn cầu (Global Warming Potential - GWP) gấp 21 lần 1 đơn vị khối lượng CO2 tăng lên (tính cho chu kỳ 100 năm). CH4 tăng lên trong suốt thế kỷ qua được đóng góp chủ yếu từ canh tác lúa, từ chăn nuôi trong nông nghiệp và một phần từ phát thải khí tự nhiên. Ruộng lúa nước đóng góp khoảng 15-20% tổng CH4 phát thải toàn cầu [15]. Trong đất lúa, CH4 là một sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy các vật chất hữu cơ bởi vi sinh vật trong điều kiện yếm khí. Một phần CH4 sau khi được tạo ra bị oxi hóa bởi các vi khuẩn methanotroths (methanotrophic bacteria) trong lớp đất mặt (dày 1-3 mm) xung quanh rễ cây, phần còn lại phát thải vào khí quyển chủ yếu bằng con đường 9
khuếch tán qua hệ thống mạch thông khí của thực vật - hệ thống cung cấp oxi cho quá trình hô hấp [17]. Diện tích gieo trồng lúa hàng năm ở Việt Nam là khoảng 7,4 triệu ha (2009), trong đó chủ yếu là canh tác lúa nước trên các nhóm đất khác nhau, phần lớn là đất phù sa. Các thông báo bước đầu của Việt Nam cho thấy rằng mức độ phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực nông nghiệp năm 2000 là 65.090,7 nghìn tấn CO2 tương đương (chiếm 43,1%), ước tính năm 2010 là 65,8 triệu tấn, năm 2020 tăng lên 69,5 và năm 2030 là 72,9 triệu tấn CO2 tương đương (thông báo quốc gia lần thứ hai của Việt Nam cho công ước khung của Liên hợp quốc về BĐKH); việc tính toán mức độ phát thải hiện nay mới chủ yếu chỉ dựa vào công thức lý thuyết, thiếu các hệ số điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện của mỗi vùng, mỗi loại đất, mỗi điều kiện canh tác. Mặt khác các sai sót trong quá trình lấy mẫu, thời điểm phân tích, phương pháp phân tích là khá lớn do đó có thể các ước tính không sát với thực tế. Các nước như Nhật bản, Indonesia, Thái Lan đều bước đầu nghiên cứu phương pháp chuẩn để tính toán mức độ phát thải. Ngay cả IRRI cũng đang làm vấn đề này với sự đầu tư rất cao và vẫn đang có nhiều tranh cãi. Ở Việt Nam các nghiên cứu loại này còn rất ít. Do vậy nghiên cứu xác định hệ số phát thải CH4 trên ruộng lúa nước trong các điều kiện canh tác, mùa vụ, trên các nhóm đất khác nhau là rất cần thiết nhằm cung cấp cơ sở khoa học đánh giá đúng lượng phát thải, từ đó có biện pháp điều chỉnh chế độ canh tác thích hợp, vừa bảo đảm an ninh lương thực vừa góp phần giảm phát thải khí nhà kính. Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Khoa học Môi trường, chúng tôi đề xuất đề tài: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CH4 TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG TRỒNG LÚA. 2. Mục tiêu của đề tài Xác định mức độ phát thải CH4 từ ruộng lúa nước trên đất phù sa sông Hồng (nghiên cứu tại Từ Liêm – Hà Nội) theo thời kỳ sinh trưởng của lúa, theo mùa vụ. 10
Tìm hiểu mối quan hệ của sự phát thải CH4 với các điều kiện nhiệt độ đất, mức độ oxi hóa khử ruộng lúa, mùa vụ canh tác. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Góp phần cung cấp số liệu đủ tin cậy để tính toán mức độ phát thải CH4 trong hoạt động canh tác lúa nước trên đất phù sa sông Hồng. Từ đó định lượng phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước trên đất phù sa sông Hồng; định hướng lựa chọn phương pháp canh tác lúa nước bảo đảm năng suất nhưng đồng thời giảm phát thải khí nhà kính trên đất phù sa sông Hồng trồng lúa nói riêng và trong canh tác lúa nước nói chung ở Việt Nam. 11
Chương 1 - TỔNG QUAN 1.1. Biến đổi khí hậu (BĐKH) và sự phát thải khí nhà kính (KNK) 1.1.1.Biến đổi khí hậu 1.1.1.1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu toàn cầu Hiện nay, biến đổi khí hậu là vấn đề toàn cầu đang được loài người quan tâm sâu sắc. BĐKH đang tác động đến mọi hoạt động kinh tế - xã hội của tất cả các quốc gia trên thế giới. Phần lớn các nhà khoa học đều khẳng định rằng BĐKH, với các biểu hiện chính là sự nóng lên toàn cầu, chủ yếu là do các hoạt động của con người gây phát thải quá mức các khí gây hiệu ứng nhà kính vào khí quyển làm mất cân bằng năng lượng bức xạ trái đất. Sự tăng lên nhanh chóng của KNK trong khí quyển từ giữa Thế kỷ 18 đến nay được đóng góp chủ yếu từ các hoạt động của con người như khai thác mỏ, sử dụng năng lượng hóa thạch trong giao thông, công nghiệp và sinh hoạt, đốt phá rừng, và các hoạt động sản xuất nông nghiệp [25]. Đánh giá khoa học của IPCC cho thấy, việc tiêu thụ năng lượng do đốt nhiên liệu hoá thạch trong các ngành sản xuất năng lượng, công nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng... đóng góp khoảng 46% vào sự nóng lên toàn cầu, phá rừng nhiệt đới đóng góp khoảng 18%, sản xuất nông nghiệp khoảng 9%, các ngành sản xuất hoá chất (CFC; HCFC) khoảng 24%, còn lại (khoảng 3%) là từ các hoạt động khác. Theo báo cáo của Chương trình Sáng kiến về Tính dễ Tổn thương do Khí hậu (DARA) năm 2012 thì Biến đổi khí hậu và ô nhiễm gây thiệt hại 1.200 tỷ USD, khiến tăng trưởng GDP toàn cầu sụt giảm 1,6% hàng năm. Nếu không được kiểm soát, tình trạng nóng lên của toàn cầu có thể sẽ cắt giảm tăng trưởng GDP toàn cầu 3,2%/năm vào năm 2030. Nhiều cộng đồng nghèo, đặc biệt ở những vùng tiềm ẩn thiên tai, có thể gặp nhiều rủi ro và tổn thất nghiêm trọng. Tình trạng đói nghèo ở nhiều quốc gia đang phát triển và chậm phát triển có nguy cơ gia tăng do biến đổi khí hậu. Nam Á và châu Phi sẽ bị tác động nặng nề nhất của biến đổi khí hậu. Ấn Độ chiếm khoảng 26% số dân nghèo nhất này, Trung Quốc có hơn 16% và các nước châu Á khác chiếm 18%, phần còn lại thuộc về châu Phi cận Sahara. Biến đổi 12
khí hậu sẽ gây hạn hán ở nhiều nơi trên thế giới, đẩy thêm khoảng 50 triệu người vào cảnh nghèo đói do hạn hán trong vài thập kỷ tới [25]. Sự nóng lên của hệ thống khí hậu trái đất hiện nay là chưa từng có và rất rõ ràng, được minh chứng từ những quan trắc về sự tăng lên của nhiệt độ không khí và đại dương trung bình toàn cầu, sự tan băng và tuyết trên diện rộng, sự dâng lên của mực nước biển trung bình toàn cầu. Các quan trắc cho thấy rằng nhiệt độ tăng trên toàn cầu và tăng nhiều hơn ở các vĩ độ cực Bắc. Trong 100 năm qua (1906-2005), nhiệt độ trung bình toàn cầu đã tăng khoảng 0,740C, tốc độ tăng của nhiệt độ trong 50 năm gần đây gần gấp đôi so với 50 năm trước đó [25]. Nhiệt độ trung bình ở Bắc cực đã tăng với tỷ lệ 1,50C/100 năm, gần gấp đôi tỷ lệ tăng trung bình toàn cầu, nhiệt độ trung bình ở Bắc cực trong 50 năm cuối thế kỷ 20 cao hơn bất kỳ nhiệt độ trung bình của 50 năm nào khác trong 500 năm gần đây và có thể là cao nhất, ít nhất là trong 1300 năm qua. Nhiệt độ trung bình ở đỉnh lớp băng vĩnh cửu ở Bắc bán cầu đã tăng 30C kể từ năm 1980 [25]. Trong thế kỷ 20 cùng với sự tăng lên của nhiệt độ không khí có sự suy giảm khối lượng băng trên phạm vi toàn cầu. Từ năm 1978 đến nay, lượng băng trung bình hàng năm ở Bắc Băng Dương giảm khoảng 2,1-3,3% mỗi thập kỷ, lượng giảm lớn hơn trong mùa hè từ 5,0 – 9,8% mỗi thập kỷ [25]. Mực nước biển toàn cầu đã tăng trong thế kỷ 20 với tốc độ ngày càng cao. Hai nguyên nhân chính làm tăng mực nước biển là sự giãn nở nhiệt của đại dương và sự tan băng. Số liệu quan trắc mực nước biển trong thời kỳ 1961- 2003 cho thấy tốc độ tăng của mực nước biển trung bình toàn cầu khoảng 1,8 ± 0,5mm/năm, trong đó đóng góp do giãn nở nhiệt khoảng 0,42 ± 0,12mm/năm và tan băng khoảng 0,70 ± 0,50mm/năm. Số liệu đo đạc từ vệ tinh TOPEX/POSEIDON trong giai đoạn 1993 - 2003 cho thấy tốc độ tăng của mực nước biển trung bình toàn cầu là 3,1 ± 0,7mm/năm, nhanh hơn đáng kể so với thời kỳ 1961 - 2003 [1]. Hạn hán xuất hiện thường xuyên hơn ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới từ năm 1970. Nguyên nhân chính của sự gia tăng này là lượng mưa giảm và nhiệt độ 13
tăng dẫn đến bốc hơi tăng. Khu vực thường xuyên xảy ra hạn hán là phía Tây Hoa Kỳ, Úc, Châu Âu [25]. Hoạt động của các cơn bão mạnh gia tăng từ những năm 1970 và ngày càng có xu hướng xuất hiện nhiều hơn các cơn bão có quỹ đạo bất thường. Điều này có thể thấy trên cả Ấn Độ Dương, Bắc và Tây Bắc Thái Bình Dương, số cơn bão ở Đại Tây Dương ở mức trung bình trong khoảng 10 năm gần đây. Theo kết quả dự báo của IPCC thì vào thập kỷ cuối cùng của thế kỷ 21 (2090 – 2099) nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lên ít nhất 1,80C (phạm vi có thể là 1,1 – 2,90C) theo kịch bản phát thải thấp B1 và nhiều nhất là 4,00C (phạm vi có thể là 2,4 – 6,40C) theo kịch bản phát thải cao A1F1, tương ứng mực nước biển dâng lên ít nhất 0,18 – 0,38m và nhiều nhất 0,26 - 0,59m. Báo cáo lần thứ tư của IPCC đã ước tính mực nước biển dâng khoảng 26- 59cm vào năm 2100, tuy nhiên không loại trừ khả năng tốc độ cao hơn do vì còn nhiều điều chưa biết rõ về sự đóng góp của băng Greenland và Nam cực. Các nghiên cứu gần đây cho thấy mực nước biển đã dâng nhanh hơn so với nhận định của IPCC. Kết quả thực đo những năm gần đây cho thấy mực nước nằm ở cận trên của kịch bản nước biển dâng của IPCC trong cùng thời kỳ [2]. 1.1.1.2. Biểu hiện của biến đổi khí hậu ở Việt Nam Theo Ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu, Việt Nam là một trong năm nước trên thế giới bị ảnh hưởng rất nghiêm trọng bởi biến đổi khí hậu. Biến đổi khí hậu gây ra nhiều thiệt hại cho nền kinh tế Việt Nam (khoảng 1% GDP) như hạn hán, mưa bất thường và lạnh kéo dài, bão nhiệt đới, thiên tai ... Nông nghiệp sẽ chịu hậu quả nhiều nhất do tác động của biến đổi khí hậu. Nước biển dâng cao và mưa bất thường dẫn đến xâm nhập mặn và đất nông nghiệp bị mất khoảng 2 triệu ha trong tổng số 4 triệu ha đất canh tác lúa. Tính trung bình, nông nghiệp bị mất khoảng 800 tỷ đồng mỗi năm trong giai đoạn 1995-2007 do thiên tai (bão, lũ lụt, hạn hán, nóng, lạnh bất thường,..), có 38,9% diện tích đất tự nhiên và 32,16% diện 14
tích đất nông nghiệp sẽ bị ảnh hưởng nặng nề trong trường hợp mực nước biển dâng 1m, sản lượng lúa có thể giảm tới 40,52% vào năm 2100 ở ĐBSCL [10]. Ở Việt Nam, kết quả phân tích các số liệu khí hậu cho thấy biến đổi của các yếu tố khí hậu và mực nước biển có những điểm đáng lưu ý sau [1]: Nhiệt độ: Trong 50 năm qua (1958 - 2007), nhiệt độ trung bình năm ở Việt Nam tăng lên khoảng từ 0,50C đến 0,70C. Nhiệt độ mùa đông tăng nhanh hơn nhiệt độ mùa hè và nhiệt độ ở các vùng khí hậu phía Bắc tăng nhanh hơn ở các vùng khí hậu phía Nam. Nhiệt độ trung bình năm của 4 thập kỷ gần đây (1961 - 2000) cao hơn trung bình năm của 3 thập kỷ trước đó (1931-1960). Lượng mưa: Trên từng địa điểm, xu thế biến đổi của lượng mưa trung bình năm trong 9 thập kỷ vừa qua (1911- 2000) không rõ rệt theo các thời kỳ và trên các vùng khác nhau: có giai đoạn tăng lên và có giai đoạn giảm xuống. Lượng mưa năm giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng ở các vùng khí hậu phía Nam. Tính trung bình trong cả nước, lượng mưa năm trong 50 năm qua (1958-2007) đã giảm khoảng 2%. Bão: Những năm gần đây, bão có cường độ mạnh xuất hiện nhiều hơn. Quỹ đạo bão có dấu hiệu dịch chuyển dần về phía Nam và mùa bão kết thúc muộn hơn, nhiều cơn bão có đường đi dị thường hơn. Mực nước biển: Số liệu mực nước đo đạc từ vệ tinh từ năm 1993 - 2010 cho thấy, xu thế tăng mực nước biển trên toàn Biển Đông là 4,7mm/năm, phía Đông của Biển Đông có xu thế tăng nhanh hơn phía Tây. Chỉ tính cho dải ven bờ Việt Nam, khu vực ven biển Trung Trung Bộ và Tây Nam Bộ có xu hướng tăng mạnh hơn, trung bình cho toàn dải ven biển Việt Nam tăng khoảng 2,9mm/năm [2]. Việt Nam đã xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng nhằm đưa ra những thông tin cơ bản về xu thế biến đổi khí hậu, nước biển dâng của Việt Nam trong tương lai, tương ứng với các kịch bản khác nhau về phát triển kinh tế - xã hội toàn cầu dẫn đến tốc độ phát thải khí nhà kính khác nhau. Các dự báo quan trọng trong kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng của Việt Nam là [2]: 15
- Về nhiệt độ Theo kịch bản phát thải thấp (B1): Đến cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm tăng từ 1,6 - 2,20C trên phần lớn diện tích phía Bắc lãnh thổ và dưới 1,60C ở đại bộ phận diện tích phía Nam (từ Đà Nẵng trở vào). Theo kịch bản phát thải trung bình (B2): Đến cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình tăng từ 2 - 30C trên phần lớn diện tích cả nước, riêng khu vực từ Hà Tĩnh đến Quảng Trị có nhiệt độ trung bình tăng nhanh hơn so với những nơi khác. Nhiệt độ thấp nhất trung bình tăng từ 2,2 - 3,00C, nhiệt độ cao nhất trung bình tăng từ 2,0 - 3,20C. Số ngày có nhiệt độ cao nhất trên 350C tăng từ 15 - 30 ngày trên phần lớn diện tích cả nước. Theo kịch bản phát thải cao (A2): Đến cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm có mức tăng phổ biến từ 2,5 đến trên 3,70C trên hầu hết diện tích nước ta. - Về lượng mưa Theo kịch bản phát thải thấp (B1): Đến cuối thế kỷ 21, lượng mưa năm tăng phổ biến khoảng trên 6%, riêng khu vực Tây Nguyên có mức tăng ít hơn, chỉ vào khoảng dưới 2%. Theo kịch bản phát thải trung bình (B2): Đến cuối thế kỷ 21, lượng mưa năm tăng trên hầu khắp lãnh thổ. Mức tăng phổ biến từ 2 - 7%, riêng Tây Nguyên, Nam Trung Bộ tăng ít hơn, dưới 3%. Xu thế chung là lượng mưa mùa khô giảm và lượng mưa mùa mưa tăng. Tuy nhiên, ở các khu vực khác nhau lại có thể xuất hiện ngày mưa dị thường với lượng mưa gấp đôi so với kỷ lục hiện nay. Theo kịch bản phát thải cao (A2): Lượng mưa năm vào cuối thế kỷ 21 tăng trên hầu khắp lãnh thổ nước ta với mức tăng phổ biến khoảng từ 2 - 10%, riêng khu vực Tây Nguyên có mức tăng ít hơn, khoảng từ 1 - 4%. - Về nước biển dâng Theo kịch bản phát thải thấp (B1): Vào cuối thế kỷ 21, mực nước biển dâng cao nhất ở khu vực từ Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 54 đến 72 cm; thấp 16
nhất ở khu vực từ Móng Cái đến Hòn Dấu trong khoảng từ 42 đến 57cm. Trung bình toàn Việt Nam, mực nước biển dâng trong khoảng từ 49 đến 64 cm. Theo kịch bản phát thải trung bình (B2): Vào cuối thế kỷ 21, nước biển dâng cao nhất ở khu vực từ Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 62 đến 82 cm, thấp nhất ở khu vực từ Móng Cái đến Hòn Dấu trong khoảng từ 49 đến 64 cm. Trung bình toàn Việt Nam, mực nước biển dâng trong khoảng từ 57 đến 73 cm. Theo kịch bản phát thải cao (A1FI): Vào cuối thế kỷ 21, nước biển dâng cao nhất ở khu vực từ Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 85 đến 105 cm; thấp nhất ở khu vực từ Móng Cái đến Hòn Dấu trong khoảng từ 66 đến 85 cm. Trung bình toàn Việt Nam, mực nước biển dâng trong khoảng từ 78 đến 95 cm. Bảng 1.1. Mức thay đổi nhiệt độ trung bình năm (0C), lượng mưa trung bình năm (%) và mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999 Nước biển dâng Nhiệt độ (0C) Lượng mưa (%) Kịch bản phát (cm) thải Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm 2020 2050 2100 2020 2050 2100 2020 2050 2100 Thấp (B1) 0,3-0,6 0,8-1,4 1,1 -1,9 0,3 -1,6 0,7 -3,9 1,0 -5,2 11 28 65 Trung bình 0,3-0,5 0,8 -1,5 1,6 -2,8 0,3 -1,6 0,7 -4,1 1,4 -7,9 12 30 75 (B2) Cao (nhiệt độ và lượng mưa là 0,3-0,6 0,8 -1,5 2,1 -3,6 0,3 -1,8 0,7 -3,8 1,8-10,1 12 33 100 A2, nước biển dâng là A1FI) Nguồn: Bộ tài nguyên và Môi trường (2009) Nếu mực nước biển dâng 1m, diện tích ngập lụt hàng năm của Việt Nam có thể trên 40.000km2; sẽ có khoảng 39% diện tích đồng bằng sông Cửu Long, trên 10% diện tích vùng đồng bằng sông Hồng và Quảng Ninh, trên 2,5% diện tích thuộc các tỉnh ven biển miền Trung và trên 20% diện tích Thành phố Hồ Chí Minh có nguy cơ bị ngập [2]. 17
Mực nước biển dâng dẫn đến nguy cơ xâm nhập mặn vào các dòng sông và hệ thống nước ngầm, gây thiệt hại nặng nề cho kinh tế - xã hội. Nước biển dâng kết hợp với bão tố với cường độ gia tăng cũng đồng thời làm nghiêm trọng hơn sự xói lở bãi biển và bờ biển. Đến năm 2100 nếu nước biển dâng 1m thì vùng Trung Bộ và Nam Bộ có thể bị thiệt hại về giá trị sản xuất nông nghiệp ước tính là 1.423.481 tỷ VNĐ; diện tích nuôi trồng thủy sản có thể bị ngập 345 km2 và thiệt hại trong lĩnh vực này ước tính là 4.048.826 tỷ VNĐ [2]. Bảng 1.2.Tỷ lệ % diện tích có nguy cơ bị ngập(so với diện tích vùng), tỷ lệ % số dân có nguy cơ bị ảnh hưởng(so với tổng dân số vùng) theo các mực nước biển dâng Đồng bằng sông Ven biển miền Thành phố Hồ Đồng bằng sông Mực Hồng và Quảng Trung Chí Minh Cửu Long nước Ninh biển % % dân % dân % dân % diện % diện % diện % dân dâng diện số bị số bị số bị tích bị tích bị tích bị số bị ảnh (m) tích bị ảnh ảnh ảnh ngập ngập ngập hưởng ngập hưởng hưởng hưởng 0,50 4,1 3,4 0,7 2,4 13,3 4,5 5,4 5,3 0,60 5,3 4,1 0,9 3,5 14,6 5,0 9,8 9,3 0,70 6,3 5,2 1,2 4,4 15,8 5,4 15,8 14,7 0,80 8,0 6,5 1,6 6,0 17,2 5,9 22,4 20,4 0,90 9,2 7,9 2,1 7,5 18,6 6,5 29,8 26,8 1,00 10,5 9,4 2,5 8,9 20,1 7,0 39,0 34,6 Nguồn: Bộ tài nguyên và Môi trường (2012) Đối với sản xuất nông nghiệp, cơ cấu cây trồng, vật nuôi và mùa vụ có thể bị thay đổi ở một số vùng, trong đó vụ đông ở miền Bắc có thể bị rút ngắn lại; vụ mùa kéo dài hơn. Nhiệt độ tăng và tính biến động của nhiệt độ lớn hơn, kể cả các nhiệt độ cực đại và cực tiểu, cùng với biến động của các yếu tố thời tiết khác và thiên tai làm tăng khả năng phát triển sâu bệnh, dịch bệnh dẫn đến giảm năng suất và sản lượng, tăng nguy cơ và rủi ro đối với nông nghiệp và an ninh lương thực. Dự báo năng suất lúa của vụ xuân và vụ mùa đều có xu hướng giảm, thể hiện rõ nhất ở khu vực Bắc Bộ. Năm 2050, năng suất lúa vụ xuân ở Bắc Bộ có thể giảm 12,5%, năm 2070 có thể giảm 16,5%, trong khi ở Trung Bộ và Nam Bộ năng suất 18
có thể giảm 10% và 8%. Trong cả nước, năng suất lúa mùa giảm song tỷ lệ giảm ít hơn so với vụ xuân, khoảng 2 - 4% vào năm 2050, và 3 – 6% vào năm 2070 [3]. Biến đổi khí hậu sẽ làm cho các thiên tai (bão, lũ lụt, hạn hán, mưa lớn, nắng nóng, tố lốc …) trở nên ác liệt hơn và có thể trở thành thảm họa, gây rủi ro lớn cho phát triển kinh tế, xã hội. Những vùng/khu vực được dự tính chịu tác động lớn nhất của các hiện tượng khí hậu cực đoan nói trên là dải ven biển Trung Bộ, vùng núi phía Bắc và Bắc Trung Bộ, vùng đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng sông Cửu Long. 1.1.2.Sự phát thải khí nhà kính Khí nhà kính được xem là nguyên nhân trực tiếp đẩy nhanh sự thay đổi của khí hậu toàn cầu. Sự tăng lên nhanh chóng về lượng các khí nhà kính (KNK) trong khí quyển hiện nay (CO2, CH4, N2O, O3, CFCs, ...) được cho là có nguồn gốc chủ yếu từ các hoạt động của con người. Để đánh giá khả năng gây biến đổi khí hậu của các loại khí nhà kính khác nhau, người ta thường quy về lượng CO2 tương đương. Bảng 1.3. Bảng hệ số quy đổi CO2 tương đương Công thức Hệ số quy đổi Loại khí hóa học CO2 tương đương 20 năm 100 năm 500 năm Carbon dioxide CO2 1 1 1 Methane CH4 56 21 6,5 Nitrous oxide N2 O 280 310 170 HFC-23 CHF3 9.100 11.700 9.800 HFC-32 CH2F2 2.100 650 200 HFC-41 CH3F 490 150 45 Sulphur hexafluoride SF6 16.300 23.900 34.900 Perfluoromethane CF4 4.400 6.500 10.000 Perfluoroethane C2F6 6.200 9.200 14.000 Perfluoropropane C3F8 4.800 7.000 10.100 Perfluorobutane C4F10 4.800 7.000 10.100 Perfluoropentane C5F12 5.100 7.500 11.000 Perfluorohexane C6F14 5.000 7.400 10.700 Nguồn: UNFCCC 19
Khí cacbon dioxit (CO2) là loại khí nhà kính chiếm tới một nửa khối lượng các KNK và đóng góp tới 60% việc làm tăng nhiệt độ khí quyển. CO2 đã tăng từ 280 ppmV năm 1750 lên 379 ppmV năm 2005 (đặc biệt giai đoạn 1995 – 2005 tăng 1,9 ppmV/năm). Việc gia tăng sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong giao thông, sinh hoạt, sản xuất công nghiệp ... đã dẫn đến nồng độ CO2 trong khí quyển tăng lên nhanh chóng. Việc đốt phá rừng cũng thải ra CO2 và giảm sự hấp thu CO2 của thực vật. Quá trình phân hủy của vật chất hữu cơ trong đất cũng thải một lượng CO2 vào khí quyển. Việc tăng giảm hàm lượng các bon trong đất sẽ quyết định đất là bể chứa hay là nguồn thải CO2 vào khí quyển. Cũng theo dự báo của IPCC, đến cuối thế kỷ 21, hàm lượng khí CO2 trong khí quyển sẽ đạt 540 - 970ppm theo các kịch bản khác nhau về phát thải khí nhà kính, nghĩa là tăng ít nhất gấp đôi so với thời kỳ tiền công nghiệp [25]. Mê tan (CH4) là KNK quan trọng thứ hai sau CO2 trong việc làm khí hậu toàn cầu ấm lên, đã tăng từ 0,700 ppmV năm 1750 lến 1,774 ppmV năm 2005 [25]. Tuy nhiên theo báo cáo này của IPCC thì CH4 trong suốt hai thập kỷ qua đã không tăng và nguyên nhân của hiện tượng này vẫn chưa được biết. Một đơn vị khối lượng CH4 phát thải hiện nay vào khí quyển có tiềm năng gây ấm lên toàn cầu (Global Warming Potential - GWP) gấp 21 lần 1 đơn vị khối lượng CO2 tăng lên (tính cho chu kỳ 100 năm). CH4 tăng lên trong suốt thế kỷ qua được đóng góp chủ yếu từ canh tác lúa nước, từ chăn nuôi trong nông nghiệp và một phần từ các mỏ khai thác nhiên liệu. Ruộng lúa nước đóng góp khoảng 15-20% tổng CH4 phát thải toàn cầu[15]. Ôxít nitơ (N2O) là KNK quan trọng thứ ba sau CO2 và CH4, đã tăng từ 270 ppbV năm 1750 lến 319 ppbV năm 2005. Một đơn vị khối lượng N2O phát thải hiện nay vào khí quyển có GWP gấp 310 lần 1 đơn vị khối lượng CO2 (tính cho chu kỳ 100 năm) [25]. Nguồn N2O chủ yếu hiện nay là do đốt các loại nhiên liệu, sử dụng phân hóa học, sản xuất các chất hóa học, phá rừng ... Trong môi trường đất, N2O được tạo ra nhờ các loài vi sinh vật, là sản phẩm phụ của quá trình nitơrát hóa hoặc sản phẩm trung gian của quá trình phản nitơrát hóa. Đất canh tác được bón phân là 20