Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam là một trong những quốc gia chịu tổn thất nặng nề nhất do tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu, đứng thứ 7 trên thế giới về mức độ rủi ro thiên tai trong giai đoạn 1994 - 2013 với thiệt hại trung bình hàng năm vượt quá 1% GDP. Chỉ tính riêng năm 2015, các hình thái thời tiết cực đoan đã gây thiệt hại kinh tế ước tính 8,5 nghìn tỷ đồng, làm hư hại hơn 445.000 ha diện tích lúa và hoa màu trên cả nước. Tại khu vực Bắc Trung Bộ, tình trạng nắng nóng kỷ lục trên 40°C kết hợp gió phơn Tây Nam khô khốc và các đợt hạn hán kéo dài đã làm suy giảm nghiêm trọng năng suất nông nghiệp. Trước thực trạng các phương thức thâm canh truyền thống ngày càng bộc lộ điểm yếu về tính bền vững, việc đánh giá mức độ nhạy cảm sinh thái và tìm kiếm mô hình canh tác thích ứng trở thành nhiệm vụ cấp thiết hàng đầu.

Nghiên cứu được thực hiện nhằm mục tiêu phân tích hiện trạng canh tác, đánh giá toàn diện khả năng dễ bị tổn thương của các hệ thống cây trồng chính hiện tại cũng như trong tương lai 5 đến 10 năm tới dựa trên kịch bản biến đổi khí hậu nồng độ khí nhà kính cao RCP8.5. Trên cơ sở đó, đề tài xây dựng và đề xuất các gói giải pháp Nông nghiệp thông minh thích ứng với biến đổi khí hậu (Climate-Smart Agriculture - CSA) phù hợp với điều kiện sinh thái và tập quán sản xuất của địa phương.

Phạm vi nghiên cứu được triển khai tại xã Kỳ Trung, huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh với tổng diện tích tự nhiên 3.384,7 ha, tập trung khảo sát chuyên sâu tại 3 thôn đại diện gồm Đất Đỏ, Đông Sơn và Trường Sơn trong giai đoạn từ tháng 5/2015 đến tháng 6/2016. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng giúp địa phương tối ưu hóa hệ thống sử dụng đất cho 551 hộ dân với 1.535 nhân khẩu, hướng đến mục tiêu giảm thiểu từ 25% đến 30% lượng phát thải khí nhà kính methane (CH4) và hạn chế 100 kg CO2/ha/năm trong canh tác nông nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Khung lý thuyết của nghiên cứu được xây dựng trên sự tích hợp giữa lý thuyết Đánh giá tính dễ bị tổn thương của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) và mô hình Nông nghiệp thông minh thích ứng với khí hậu (CSA) do Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO) cùng Chương trình CCAFS khởi xướng.

Theo báo cáo đặc biệt SREX của IPCC, tính dễ bị tổn thương được định nghĩa là xu hướng hoặc khuynh hướng bị ảnh hưởng bất lợi của một hệ thống, cấu thành từ ba thành tố cốt lõi: mức độ phơi bày trước hiểm họa thời tiết, độ nhạy cảm sinh học - thổ nhưỡng và năng lực thích ứng của cộng đồng. Mô hình CSA tiếp cận nông nghiệp qua ba trụ cột đồng thời: tăng năng suất và thu nhập nông hộ một cách bền vững, nâng cao khả năng chống chịu của hệ sinh thái cây trồng trước các cú sốc khí hậu, và giảm thiểu phát thải khí nhà kính nông nghiệp.

Các khái niệm chuyên ngành nền tảng bao gồm: Hệ thống cây trồng (tổ hợp phân bố không gian - thời gian của cây trồng đi kèm quy trình kỹ thuật canh tác), Kịch bản biến đổi khí hậu RCP8.5 (kịch bản phát thải cao với bức xạ nhiệt mặt đất đạt trên 8,5 W/m2 vào năm 2100 tương đương nồng độ 1313 ppm CO2), và Phương pháp Đánh giá nhanh có sự tham gia của người dân (PRA).

Phương pháp nghiên cứu

Cơ sở dữ liệu nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa nguồn dữ liệu thứ cấp và sơ cấp. Dữ liệu thứ cấp bao gồm chuỗi số liệu khí tượng trạm Kỳ Anh giai đoạn 1982 - 2011 (30 năm), bản đồ phân loại đất đai tỉnh Hà Tĩnh tỷ lệ 1:50.000 của Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp, cùng các báo cáo kinh tế - xã hội định kỳ từ UBND xã Kỳ Trung. Dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua điều tra thực địa, khảo sát lát cắt sinh thái (transect walk) và phương pháp lập bản đồ có sự tham gia của cộng đồng.

Cỡ mẫu nghiên cứu tập trung vào 3 nhóm thảo luận đại diện cho 3 thôn trọng điểm, mỗi nhóm gồm đúng 7 người dân địa phương am hiểu sâu sắc về đồng ruộng, kết hợp cùng đại diện ban cán sự thôn. Phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích được áp dụng nhằm đảm bảo sự cân bằng về độ tuổi, giới tính và kinh nghiệm canh tác các hệ cây trồng chủ lực (chè, lúa, keo, sắn, lạc).

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích đánh giá đa tiêu chí có sự tham gia (PRA) là nhằm khai thác tối đa tri thức bản địa, kết hợp dữ liệu khoa học để lượng hóa hiệu quả sử dụng đất trên 3 khía cạnh: kinh tế (giá trị sản xuất, chi phí trung gian, giá trị gia tăng), xã hội (ngày công lao động, mức độ chấp nhận kỹ thuật), và môi trường (độ che phủ đất, bảo vệ độ phì). Toàn bộ quy trình khảo sát và thu thập dữ liệu được thực hiện liên tục trong khung thời gian 13 tháng từ tháng 5/2015 đến tháng 6/2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích hiện trạng sử dụng đất cho thấy diện tích đất nông - lâm nghiệp chiếm tỷ trọng chi phối toàn xã. Đất lâm nghiệp chiếm 1.809,4 ha (53,46% diện tích tự nhiên), đất trồng cây công nghiệp lâu năm (cây chè) chiếm 152 ha (4,5%), trong khi diện tích đất trồng cây nông nghiệp hàng năm chỉ chiếm 151 ha (4,46%), bao gồm 68 ha lúa, 60,5 ha lạc, 40 ha sắn và 15 ha rau màu. Rừng phòng hộ và đặc dụng bị suy giảm 126 ha trong năm 2015 do xu hướng chuyển đổi tự phát sang trồng keo kinh tế.

Đánh giá hiệu quả tổng hợp 3 mặt kinh tế, xã hội và môi trường chỉ ra rằng hệ thống lúa 2 vụ, cây chè (năng suất 1.000 - 1.200 tấn búp tươi/năm) và cây keo (1.317,3 ha) đạt mức hiệu quả sử dụng đất trung bình. Ngược lại, cây sắn (năng suất 170 tạ/ha) và cây lạc (năng suất biến động 14,6 - 22 tạ/ha) bị xếp vào nhóm có hiệu quả sử dụng đất thấp do chi phí phân bón cao nhưng giá trị gia tăng trên một đơn vị diện tích không vượt trội.

Khi đánh giá mức độ nhạy cảm trước các hiện tượng thời tiết cực đoan như bão, nắng nóng trên 40°C, mưa rét và hạn hán kéo dài, kết quả khẳng định: Cây lúa, cây lạc và cây chè là ba loại cây trồng dễ bị tổn thương nhất. Cây keo có mức độ tổn thương trung bình, trong khi cây sắn có khả năng chịu đựng tốt nhất với mức độ tổn thương thấp.

Dự báo theo kịch bản RCP8.5 trong giai đoạn 5 đến 10 năm tới, số ngày nắng nóng tại khu vực được tính toán sẽ tăng từ 20 đến 30 ngày/năm, số đợt nắng nóng cực đoan tăng từ 2 đến 6 đợt. Dưới tác động này, hệ thống canh tác lúa, chè và cây ăn quả sẽ đối mặt với nguy cơ sụt giảm nghiêm trọng năng suất và thu nhập nếu không áp dụng kịp thời các giải pháp kỹ thuật CSA.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi khiến các hệ thống cây trồng tại Kỳ Trung có mức độ tổn thương cao bắt nguồn từ điều kiện thổ nhưỡng và hệ thống thủy lợi nội đồng còn hạn chế. Đất đai của xã chủ yếu là đất đỏ vàng phát triển trên đá macma axit có tầng đất mỏng dưới 1,2 m, nghèo mùn, dung tích hấp thu thấp và giữ nước rất kém. Toàn bộ 100% diện tích lúa, chè và hoa màu phụ thuộc hoàn toàn vào nước mưa và lượng tích thủy khiêm tốn từ hồ Cơ Quan, hồ Xe Máy và hồ Sông Rác. Khi nhiệt độ mùa hè tăng vượt 40°C cùng gió Lào thổi mạnh, quá trình bốc thoát hơi nước diễn ra cực nhanh khiến đất khô cằn và cây trồng héo úa.

So sánh với các nghiên cứu thực hiện tại miền Trung như công trình của tác giả Nguyễn Văn Công (2012) tại vùng đệm Cát Bà và dự án Làng thông minh thích ứng khí hậu của ICRAF tại xã Kỳ Sơn (2014), kết quả nghiên cứu hoàn toàn tương đồng khi chứng minh rằng các nông hộ độc canh cây ngắn ngày tại vùng đồi dốc chịu mức độ rủi ro sinh kế cao gấp nhiều lần so với các mô hình nông lâm kết hợp đa tầng tán.

Để tối ưu hóa việc phân tích và hoạch định chiến lược, toàn bộ các luồng dữ liệu về biến động nhiệt độ 30 năm (tăng 2,9°C), lượng mưa suy giảm (giảm 531 mm giữa hai thập kỷ 1982-1991 và 2002-2011), ma trận hiệu quả kinh tế - xã hội và bản đồ rủi ro thiên tai cấp thôn đã được trực quan hóa chi tiết thông qua hệ thống biểu đồ đường, đồ thị cột so sánh và các bản đồ phân vùng thổ nhưỡng sinh thái.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả đánh giá tổn thương và định hướng sử dụng đất của người dân địa phương, đề tài đề xuất 4 nhóm giải pháp nông nghiệp thông minh trọng điểm:

Thứ nhất, triển khai kỹ thuật trồng xen cây họ đậu (đậu xanh) trong các nương chè kinh doanh. Giải pháp này giúp nâng độ che phủ mặt đất lên trên 70%, cố định lượng đạm sinh học tự nhiên, giảm bốc thoát hơi nước trong mùa khô hạn, đồng thời tạo nguồn thu nhập bổ sung từ 15% đến 20% cho người dân. Thời gian triển khai từ năm 2016 đến năm 2018 do các hộ nông dân trồng chè chủ trì với sự hỗ trợ kỹ thuật từ Hợp tác xã Nông nghiệp xã Kỳ Trung.

Thứ hai, chuyển đổi cơ cấu giống lúa sang các giống lúa thuần ngắn ngày có thời gian sinh trưởng dưới 100 ngày, có khả năng chịu hạn và né tránh thời điểm nắng nóng cực đoan hoặc lũ lụt cuối vụ. Mục tiêu duy trì năng suất lúa ổn định từ 38 đến 45 tạ/ha và tiết kiệm từ 25% đến 30% lượng nước tưới tiêu. Lộ trình thực hiện ngay trong các vụ đông xuân và hè thu hàng năm dưới sự chỉ đạo của Ban Nông nghiệp xã và Trạm Khuyến nông huyện Kỳ Anh.

Thứ ba, thiết lập mô hình vườn đồi đa tầng bằng cách trồng xen cây ăn quả đặc sản (bưởi Phúc Trạch, cam Bù) với hoa hướng dương, cây rau màu hoặc cỏ chăn nuôi VA06. Mô hình hướng tới mục tiêu giảm 40% lượng đất xói mòn trên sườn dốc, tạo nguồn thức ăn thô xanh ổn định cho đàn trâu bò 989 con của xã. Thời gian thực hiện giai đoạn 2016 - 2020 do Hội Nông dân xã phối hợp cùng các chủ trang trại thực hiện.

Thứ tư, cải tạo rừng kinh tế bằng phương thức nông lâm kết hợp, trồng xen cây keo chu kỳ ngắn (4 - 6 năm) với các loài cây gỗ lớn bản địa dài ngày (lim xanh, lát hoa, sến) có chu kỳ 10 - 15 năm. Mục tiêu nâng giá trị kinh tế trên một đơn vị diện tích rừng lên gấp 2 đến 3 lần, tăng cường khả năng lưu trữ carbon đất đạt 100 kg CO2/ha/năm. Lộ trình thực hiện từ năm 2016 đến năm 2025 do Ban Quản lý rừng phòng hộ Nam Hà Tĩnh phối hợp cùng UBND xã Kỳ Trung quản lý.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và phương pháp luận của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chính sau:

Nhóm thứ nhất là các nhà quản lý, cán bộ hoạch định chính sách nông nghiệp và phát triển nông thôn tại cấp xã, huyện thuộc khu vực Bắc Trung Bộ. Luận văn cung cấp phương pháp luận thực chứng và hệ thống bản đồ phân vùng rủi ro thiên tai chi tiết, hỗ trợ đắc lực cho việc xây dựng Kế hoạch hành động thích ứng với biến đổi khí hậu cấp địa phương giai đoạn 5 năm và 10 năm.

Nhóm thứ hai là các nhà nghiên cứu, giảng viên, học viên cao học và sinh viên thuộc các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Đất đai, Biến đổi Khí hậu và Nông học. Công trình là tài liệu tham khảo chuẩn mực về quy trình tích hợp phương pháp đánh giá nhanh có sự tham gia (PRA) với kịch bản biến đổi khí hậu toàn cầu RCP8.5 trong phân tích sinh thái học cảnh quan.

Nhóm thứ ba là các tổ chức quốc tế, tổ chức phi chính phủ (như ICRAF, CCAFS, FAO, UNDP) và các ban quản lý dự án phát triển nông thôn bền vững. Dữ liệu từ luận văn là minh chứng thực tế giúp thiết kế, nhân rộng mô hình Làng thích ứng thông minh với khí hậu (CSV) tại các vùng sinh thái đồi núi nhạy cảm.

Nhóm thứ tư là các hợp tác xã nông nghiệp, chủ trang trại và hộ nông dân nòng cốt tại các địa phương có điều kiện tự nhiên tương đồng. Tài liệu cung cấp các hướng dẫn canh tác xen canh cụ thể (chè xen đậu xanh, vườn cây ăn quả kết hợp thảm phủ) giúp nông hộ tối ưu hóa nguồn lực đất đai và bảo vệ sinh kế gia đình.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cây chè và cây lúa tại xã Kỳ Trung lại có mức độ tổn thương cao nhất trước biến đổi khí hậu? Cây lúa và chè tại Kỳ Trung phụ thuộc 100% vào nguồn nước mưa tự nhiên trên nền đất đỏ vàng tầng mỏng có độ giữ nước kém. Khi nhiệt độ mùa hè vượt ngưỡng 40°C kéo dài kết hợp gió phơn khô nóng, nguồn nước cạn kiệt nhanh chóng làm chè bị cháy búp và lúa vụ hè thu bị sụt giảm năng suất từ 15% đến 20%.

Phương pháp Đánh giá nhanh có sự tham gia (PRA) mang lại ưu thế gì nổi bật trong nghiên cứu này? PRA giúp khai thác tri thức bản địa sâu sắc thông qua thảo luận nhóm 7 người dân tại mỗi thôn để vẽ bản đồ đất, bản đồ rủi ro thiên tai và lập lịch thời vụ. Cách tiếp cận này tiết kiệm chi phí, đảm bảo độ chuẩn xác cao về hiện trạng vi khí hậu và gia tăng tính khả thi khi chuyển giao các kỹ thuật CSA vào thực tế.

Kịch bản phát thải cao RCP8.5 dự báo những tác động tiêu cực nào đến sản xuất nông nghiệp huyện Kỳ Anh? Theo kịch bản RCP8.5, nhiệt độ khu vực Bắc Trung Bộ sẽ tăng từ 0,8°C đến 3,4°C vào giữa thế kỷ 21, số đợt nắng nóng tăng thêm từ 2 đến 6 đợt/năm. Lượng mưa cực đoan có xu hướng phân bố bất thường, làm gia tăng nguy cơ hạn hán cục bộ trong vụ hè thu và sạt lở đất nghiêm trọng vào mùa mưa bão.

Mô hình trồng xen chè với cây đậu xanh mang lại những lợi ích kép cụ thể nào? Mô hình này giúp tạo thảm phủ xanh che chắn bề mặt đất, giảm bốc thoát hơi nước trong mùa khô hạn, đồng thời vi khuẩn nốt sần của cây họ đậu giúp cố định đạm sinh học làm tăng độ phì nhiêu cho đất. Nông dân vừa giảm được chi phí phân bón hóa học, vừa tăng thêm từ 15% đến 20% thu nhập từ hạt đậu.

Vì sao cây keo và cây sắn lại có chỉ số tổn thương thấp hơn so với các loại cây trồng khác trong khu vực? Cây sắn có đặc tính sinh học chịu hạn vượt trội và thích ứng tốt trên các chân đất đỏ vàng cằn cỗi. Cây keo sở hữu bộ rễ sâu, chu kỳ sinh trưởng kéo dài từ 4 đến 6 năm trên đất đồi đá, giúp cây ít bị tổn thương bởi các đợt hạn hán ngắn ngày so với các loại cây trồng nông nghiệp hàng năm.

Kết luận

Nghiên cứu về khả năng dễ bị tổn thương của hệ thống cây trồng tại xã Kỳ Trung đã mang lại những đóng góp học thuật và thực tiễn cốt lõi sau:

  • Đánh giá toàn diện và khẳng định hệ thống cây trồng tại xã Kỳ Trung chịu tính dễ tổn thương rất cao trước các hình thái thời tiết cực đoan, trong đó cây lúa, cây lạc và cây chè là những đối tượng mẫn cảm nhất.
  • Xác định hiệu quả sử dụng đất tổng hợp hiện tại của các cây trồng chủ lực mới chỉ dừng lại ở mức trung bình và thấp do phương thức độc canh và hạn chế về nguồn nước tưới.
  • Phân tích rõ rệt các thách thức khí hậu tương lai theo kịch bản RCP8.5 với sự gia tăng mạnh mẽ của các đợt nắng nóng và khô hạn cực đoan tại vùng Bắc Trung Bộ.
  • Đề xuất thành công 4 gói giải pháp Nông nghiệp thông minh thích ứng khí hậu (CSA) có tính khả thi cao, tiêu biểu là kỹ thuật xen canh cây họ đậu trong nương chè và nông lâm kết hợp đa tầng tán.
  • Ứng dụng thành công công cụ PRA giúp kết hợp hài hòa tri thức khoa học với kinh nghiệm bản địa, tạo tiền đề vững chắc cho việc quản lý tài nguyên đất đai bền vững.

Đóng góp mới nổi bật của công trình là việc xây dựng hoàn chỉnh hệ thống bản đồ phân bố cây trồng và bản đồ rủi ro thiên tai cấp thôn gắn liền với các kịch bản khí hậu chi tiết. Lộ trình tiếp theo cần tập trung xây dựng các mô hình trình diễn kỹ thuật CSA tại 3 thôn điểm trong giai đoạn 2016 - 2020 trước khi nhân rộng trên quy mô toàn huyện Kỳ Anh vào năm 2025. Các cấp chính quyền và cộng đồng nông hộ hãy chủ động chuyển đổi cơ cấu cây trồng và ứng dụng ngay các giải pháp nông nghiệp thông minh để bảo vệ hệ sinh thái và bảo đảm sinh kế bền vững trước thách thức biến đổi khí hậu toàn cầu!