Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang tác động trực tiếp và sâu sắc đến năng suất cây trồng cũng như an ninh lương thực thế giới. Theo dự báo của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO), đến năm 2050, dân số thế giới sẽ tăng thêm một phần ba (tương đương 2 tỷ người), trong khi phần lớn sự gia tăng này diễn ra tại các quốc gia đang phát triển. Để đáp ứng nhu cầu lương thực và thức ăn chăn nuôi trong điều kiện quỹ đất nông nghiệp bị thu hẹp do đô thị hóa, sản lượng nông nghiệp toàn cầu cần phải tăng trưởng 60% vào năm 2050 (FAO, 2011). Tuy nhiên, các hiện tượng thời tiết cực đoan như hạn hán kéo dài, rét đậm rét hại và mưa nắng thất thường ngày càng gia tăng, đe dọa nghiêm trọng sinh kế của các hộ nông hộ nhỏ – nhóm đối tượng chiếm phần lớn dân số nghèo và thiếu an ninh lương thực.

Tỉnh Thái Nguyên là địa bàn miền núi phía Bắc Việt Nam, nơi chịu nhiều thiệt hại trong sản xuất nông nghiệp do diễn biến khí hậu bất thường. Trong đó, Ký Phú là một xã miền núi thuộc huyện Đại Từ với hơn 70% lực lượng lao động hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp. Đời sống người dân phụ thuộc lớn vào canh tác cây lương thực và hoa màu, khiến địa phương này trở nên đặc biệt dễ bị tổn thương trước các cú sốc khí hậu. Nhằm tìm kiếm các mô hình cây trồng thích hợp, vừa đảm bảo an ninh sinh kế, vừa bảo vệ tài nguyên đất và giảm thiểu tác động tiêu cực của thời tiết cực đoan, đề tài khóa luận "Đánh giá các mô hình canh tác thích ứng với biến đổi khí hậu tại xã Ký Phú, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên" (Assessing cropping models adapting to climate change in Ky Phu commune – Dai Tu district – Thai Nguyen province) đã được thực hiện.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm 3 nhiệm vụ cụ thể:

  1. Xác định và thống kê hiện trạng các mô hình canh tác nông nghiệp đang được áp dụng tại xã Ký Phú, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên trong năm 2015.
  2. Đánh giá hiệu quả của các mô hình canh tác trên ba phương diện: kinh tế, xã hội và môi trường trong bối cảnh biến đổi khí hậu tại địa phương.
  3. Đề xuất các khuyến nghị và lựa chọn mô hình canh tác tối ưu có khả năng thích ứng tốt với biến đổi khí hậu để định hướng phát triển trong tương lai.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường của 6 mô hình canh tác luân canh và xen canh chính tại địa phương.
  • Phạm vi không gian: Địa bàn xã Ký Phú, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên; khảo sát thực địa tập trung tại 4 xóm: Dân 1, Dân 2, Dân 3 và xóm Gò.
  • Phạm vi thời gian: Số liệu thứ cấp và dữ liệu điều tra sơ cấp được thu thập và phân tích trong giai đoạn 2014 – 2016 (trọng tâm là năm sản xuất 2015).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng khung phân tích dựa trên các khái niệm nền tảng về hệ thống canh tác nông nghiệp, khái niệm biến đổi khí hậu theo Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) và Công ước Khung của Liên Hợp Quốc về Biến đổi Khí hậu (UNFCCC), cùng định hướng thâm canh cây trồng bền vững "Save and Grow" của FAO (2011). Để đo lường tính bền vững của các mô hình nông nghiệp, tác giả áp dụng bộ chỉ số đánh giá 3 trụ cột (Kinh tế - Xã hội - Môi trường/Sinh thái) theo khung lý thuyết của Zhen và Routray (2003).

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

  • Thu thập dữ liệu thứ cấp: Kế thừa các báo cáo kinh tế - xã hội, báo cáo thống kê đất đai năm 2015 của Ủy ban nhân dân xã Ký Phú; các văn bản chỉ đạo và quy chuẩn kỹ thuật của Trạm Bảo vệ Thực vật và Phòng Nông nghiệp huyện Đại Từ; cùng các tài liệu khoa học từ Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông lâm nghiệp vùng núi.
  • Điều tra dữ liệu sơ cấp: Sử dụng bảng hỏi cấu trúc kết hợp phỏng vấn trực tiếp 60 chủ hộ nông dân tại 4 xóm đại diện (Dân 1, Dân 2, Dân 3, Gò) về diện tích, chi phí giống, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật (BVTV), ngày công lao động, năng suất và giá bán sản phẩm.
  • Phương pháp xử lý và phân tích số liệu: Dữ liệu được xử lý và tính toán bằng phần mềm Microsoft Excel 2010.
    • Hiệu quả kinh tế: Tính toán Giá trị sản xuất ($T = P \times Q$), Chi phí sản xuất ($C_{sx}$), Thu nhập thuần ($N = T - C_{sx}$), Hiệu quả đồng vốn ($H_v = T / C_{sx}$) và Giá trị ngày công lao động ($H_{ld} = N / \text{Số công lao động}$).
    • Hiệu quả xã hội: Đánh giá khả năng thu hút lao động (nhu cầu công lao động/ha), giá trị ngày công tạo ra và hiệu quả sử dụng vốn.
    • Hiệu quả môi trường: So sánh liều lượng sử dụng phân bón vô cơ (Đạm, Lân, Kali) và thuốc BVTV thực tế với liều lượng khuyến cáo kỹ thuật; đánh giá khả năng duy trì độ phì và che phủ bảo vệ đất.
    • Phương pháp phân hạng (Gradation): Thiết lập thang đo 5 mức: Rất cao (VH), Cao (H), Trung bình (M), Thấp (L), Rất thấp (VL) để xếp loại từng chỉ tiêu và tổng hợp lựa chọn mô hình.

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Đặt vấn đề và Tổng quan tài liệu (Research Rationale and Literature Review)

Phần này hệ thống hóa các khái niệm chuyên ngành về hệ thống canh tác (cropping system), bao gồm các hình thức độc canh (monocropping), luân canh/vụ kế tiếp (double-cropping), xen canh (intercropping), xen gối vụ (relay intercropping), canh tác theo băng (strip cropping) và hiện tượng ức chế lẫn nhau giữa cây trồng (allelopathy/autotoxicity). Tác giả tổng thuật báo cáo của 3 nhóm công tác thuộc IPCC về khoa học vật lý, tác động - tính dễ bị tổn thương, và các giải pháp giảm nhẹ phát thải khí nhà kính. Đồng thời, khung chỉ số đo lường tính bền vững nông nghiệp của Zhen và Routray (2003) được làm rõ làm căn cứ thiết lập các tiêu chí nghiên cứu thực nghiệm.

Phần II: Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và tác động của biến đổi khí hậu tại xã Ký Phú

Xã Ký Phú có tổng diện tích tự nhiên là 1.835,47 ha (trong đó đất sản xuất nông nghiệp là 502,1 ha, đất lúa chiếm 400,2 ha). Địa hình mang đặc trưng đồi bát úp xen kẽ thung lũng hẹp với độ cao trung bình 60–80 m so với mực nước biển. Dân số toàn xã năm 2015 là 7.410 người với 2.122 hộ, gồm 8 dân tộc cùng sinh sống (Kinh, Tày, Nùng, Dao, Sán Chí...). Nông nghiệp chiếm 76,7% trong cơ cấu kinh tế của xã, tỷ lệ hộ nghèo ở mức 7,31%.

Về tác động của biến đổi khí hậu, nghiên cứu chỉ ra 3 hiện tượng thời tiết cực đoan chính tác động tiêu cực đến sản xuất nông nghiệp địa phương:

  • Hạn hán kéo dài: Làm gia tăng bọ xít đen, rệp cờ và sâu đục thân trên lúa; diện tích ngô trên nương đồi bị giảm sút (năm 2015 tỷ lệ ngô không hạt/bắp kẽ răng lên đến 70%, diện tích canh tác ngô chỉ còn 40% so với 5–7 năm trước); hạn hán cũng tạo điều kiện cho kiến đỏ đục củ lạc và khoai tây.
  • Rét đậm, rét hại: Gây bệnh nghẹt rễ, lùn xoắn lá ở lúa; làm khoai tây xoăn lá, chậm phát triển; gây chết gia súc (trâu, bò) trong mùa đông.
  • Thời tiết mưa nắng thất thường: Làm đậu xanh ra hoa nhiều đợt, chín không đều, giảm năng suất; phát sinh dịch bệnh tụ huyết trùng, lở mồm long móng ở gia súc và gia cầm.

Phần III: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu (Materials and Methods)

Phần này mô tả chi tiết địa bàn thực hiện, phương pháp chọn mẫu khảo sát 60 hộ gia đình tại 4 xóm, bảng biểu thu thập dữ liệu và hệ thống công thức toán học dùng để định lượng các chỉ tiêu kinh tế, xã hội, môi trường. Cùng với đó là quy chuẩn phân cấp 5 mức đánh giá (từ Rất thấp đến Rất cao) áp dụng cho các mô hình canh tác tại Ký Phú.

Phần IV: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (Results and Discussion)

1. Hiện trạng các mô hình canh tác tại địa phương

Năm 2015, diện tích cây lương thực toàn xã đạt 758 ha/năm (lúa xuân 331,5 ha; lúa mùa 346 ha; ngô 80,5 ha). Cây công nghiệp ngắn ngày và hoa màu gồm 314 ha lạc, 89,2 ha khoai tây và 5 ha mía đỏ. Sáu công thức luân canh phổ biến được đưa vào đánh giá gồm:

  1. Lúa xuân – Lúa mùa – Khoai tây (SR-WR-P)
  2. Lúa xuân – Lúa mùa – Đậu cô ve (SR-WR-H)
  3. Lúa xuân – Lúa mùa – Ngô đông (SR-WR-WC)
  4. Lúa xuân – Lúa mùa (SR-WR)
  5. Lạc hè – Lạc đông (SP-WP)
  6. Mía đỏ – Lạc hè (RS-SP)

2. Đánh giá hiệu quả kinh tế

Kết quả phân tích trên quy mô 1 ha đất canh tác cho thấy sự chênh lệch rõ rệt về doanh thu và thu nhập giữa các mô hình:

Mô hình canh tác Giá trị sản xuất (nghìn VNĐ/ha) Chi phí sản xuất (nghìn VNĐ/ha) Thu nhập thuần (nghìn VNĐ/ha) Hiệu quả đồng vốn (lần) Giá trị ngày công (nghìn VNĐ/công) Xếp loại kinh tế
Lúa xuân – Lúa mùa – Khoai tây (SR-WR-P) 97.954,92 24.961,05 72.993,87 3,92 130,81 Trung bình (M)
Lúa xuân – Lúa mùa – Đậu cô ve (SR-WR-H) 77.954,92 24.961,05 52.993,87 3,12 94,97 Thấp (L)
Lúa xuân – Lúa mùa – Ngô đông (SR-WR-WC) 58.332,00 24.650,00 33.682,00 2,36 80,58 Rất thấp (VL)
Lúa xuân – Lúa mùa (SR-WR) 41.665,51 12.355,51 29.310,00 3,37 104,68 Thấp (L)
Lạc hè – Lạc đông (SP-WP) 109.412,98 19.260,00 90.152,98 5,68 187,82 Cao (H)
Mía đỏ – Lạc hè (RS-SP) 199.944,64 45.748,00 154.196,64 4,37 183,57 Cao (H)

Mô hình Mía đỏ – Lạc hè mang lại thu nhập thuần cao nhất (154,19 triệu đồng/ha), tiếp theo là mô hình chuyên màu Lạc hè – Lạc đông (90,15 triệu đồng/ha) và mô hình 2 lúa 1 màu vụ đông Lúa xuân – Lúa mùa – Khoai tây (72,99 triệu đồng/ha). Ngược lại, công thức Lúa xuân – Lúa mùa – Ngô đông và chuyên 2 lúa cho hiệu quả kinh tế thấp do chi phí đầu tư cao nhưng năng suất và giá bán không ổn định.

3. Đánh giá hiệu quả xã hội

Mô hình Mía đỏ – Lạc hè có khả năng thu hút lao động cao nhất với 840 công lao động/ha, tạo việc làm và đem lại giá trị ngày công cao (183,57 nghìn VNĐ/công). Mô hình SR-WR-P và SR-WR-H thu hút 558 công/ha. Mô hình SP-WP đạt giá trị ngày công cao nhất với 187,82 nghìn VNĐ/công. Tổng hợp các tiêu chí lao động và thu nhập, các mô hình RS-SP, SP-WP và SR-WR-P được xếp loại hiệu quả xã hội ở mức Cao (H).

4. Đánh giá hiệu quả môi trường

  • Sử dụng phân bón: Người dân có xu hướng lạm dụng phân vô cơ (Đạm và Lân) và bón rất ít phân hữu cơ. Lượng lân bón cho lúa thực tế lên đến 830–833 kg/ha (trong khi khuyến cáo chỉ từ 450–500 kg/ha); phân đạm bón ở mức cao gây mất cân đối N:P:K, dẫn đến tích tụ lân khó tiêu và suy thoái hữu cơ trong đất. Hoạt động đốt rơm rạ sau thu hoạch cũng làm suy kiệt chất hữu cơ và ô nhiễm không khí.
  • Sử dụng thuốc BVTV: Các hộ canh tác sử dụng các loại thuốc hóa học như Patox 95SP (lúa), Tasodant 600EC (ngô), Bassa 50EC và Ofalox 400EC (khoai tây, lạc). Lượng thuốc sử dụng ở các mô hình trồng rau màu vụ đông và cây hàng năm cao hơn so với mô hình chuyên lúa.
  • Tính phù hợp với đất đai: Các mô hình có luân canh cây họ đậu (lạc) giúp cố định đạm sinh học, tăng độ phì nhiêu của đất. Khoai tây có tính chịu hạn và lạnh tương đối tốt trong vụ đông, đóng vai trò che phủ đất hiệu quả.
Mô hình canh tác Mức độ dùng thuốc BVTV Mức độ dùng phân bón Đa dạng cây trồng & bảo vệ đất Đánh giá chung môi trường
SR-WR-P Cao (H) Cao (H) Cao (H) Cao (H)
SR-WR-H Cao (H) Trung bình (M) Trung bình (M) Trung bình (M)
SR-WR-WC Cao (H) Thấp (L) Trung bình (M) Trung bình (M)
SR-WR Trung bình (M) Trung bình (M) Trung bình (M) Trung bình (M)
SP-WP Trung bình (M) Cao (H) Cao (H) Cao (H)
RS-SP Cao (H) Cao (H) Cao (H) Cao (H)

5. Tổng hợp và lựa chọn mô hình thích ứng bền vững

Loại hình canh tác Mô hình canh tác Hiệu quả kinh tế Hiệu quả xã hội Hiệu quả môi trường Đánh giá tổng hợp
Hai lúa – một màu Lúa xuân – Lúa mùa – Khoai tây (SR-WR-P) Trung bình (M) Cao (H) Cao (H) Cao (H)
Lúa xuân – Lúa mùa – Đậu cô ve (SR-WR-H) Thấp (L) Thấp (L) Trung bình (M) Thấp (L)
Lúa xuân – Lúa mùa – Ngô đông (SR-WR-WC) Rất thấp (VL) Thấp (L) Trung bình (M) Thấp (L)
Chuyên lúa Lúa xuân – Lúa mùa (SR-WR) Thấp (L) Thấp (L) Trung bình (M) Thấp (L)
Chuyên màu Lạc hè – Lạc đông (SP-WP) Cao (H) Cao (H) Cao (H) Cao (H)
Cây hàng năm Mía đỏ – Lạc hè (RS-SP) Cao (H) Cao (H) Cao (H) Cao (H)

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  1. Nghiên cứu đã xác định và đánh giá toàn diện 6 mô hình canh tác đại diện tại xã Ký Phú trên cả 3 khía cạnh: kinh tế, xã hội và môi trường.
  2. Xác định được 3 mô hình canh tác có khả năng thích ứng tốt nhất với biến đổi khí hậu và đạt hiệu quả tổng hợp cao nhất (đều xếp loại Cao - H):
    • Mô hình Lúa xuân – Lúa mùa – Khoai tây (SR-WR-P): Đạt thu nhập 72,99 triệu đồng/ha, hiệu quả đồng vốn 3,92 lần, giá trị ngày công 130,81 nghìn VNĐ, tận dụng tối đa đất vụ đông và chống chịu tốt thời tiết lạnh.
    • Mô hình Lạc hè – Lạc đông (SP-WP): Đạt thu nhập 90,15 triệu đồng/ha, hiệu quả đồng vốn đạt mức cao nhất (5,68 lần), giá trị ngày công 187,82 nghìn VNĐ, cải thiện độ phì của đất nhờ vi khuẩn nốt sần cố định đạm.
    • Mô hình Mía đỏ – Lạc hè (RS-SP): Đạt giá trị sản xuất (199,94 triệu đồng/ha) và thu nhập thuần cao nhất (154,19 triệu đồng/ha), giải quyết 840 công lao động/ha/năm.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Về kỹ thuật canh tác: Khuyến cáo người dân cân đối lại tỷ lệ bón phân N:P:K, giảm lượng phân lân vô cơ dư thừa, tăng cường bón phân hữu cơ và vi sinh để cải tạo đất; hạn chế đốt rơm rạ sau thu hoạch; ưu tiên các biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) và thuốc sinh học nhằm giảm thiểu hóa chất BVTV.
  • Về cơ cấu cây trồng: Duy trì và mở rộng diện tích khoai tây vụ đông trên đất 2 lúa; chuyển đổi các chân đất lúa kém hiệu quả hoặc thiếu nước sang mô hình chuyên lạc (SP-WP) hoặc mô hình kết hợp mía đỏ - lạc hè (RS-SP) nhằm nâng cao thu nhập và thích ứng với khô hạn.
  • Về chính sách địa phương: Chính quyền xã và các cơ quan nông nghiệp huyện Đại Từ cần tăng cường tập huấn kỹ thuật chuyển giao tiến bộ nông nghiệp thông minh thích ứng với biến đổi khí hậu (CSA), hỗ trợ nguồn giống chất lượng cao và kết nối thị trường tiêu thụ nông sản ổn định cho nông dân.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi một xã miền núi (xã Ký Phú) với cỡ mẫu khảo sát 60 hộ gia đình; các chỉ tiêu kinh tế phụ thuộc vào biến động giá cả thị trường tại thời điểm năm 2015; việc đánh giá môi trường chủ yếu dựa trên đối chiếu liều lượng phân bón, thuốc BVTV và khảo sát nhận thức người dân mà chưa tiến hành phân tích sâu các mẫu hóa nghiệm lý - hóa của đất và nước.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng địa bàn đánh giá trên toàn huyện Đại Từ và các vùng sinh thái lân cận của tỉnh Thái Nguyên; thực hiện các phân tích trong phòng thí nghiệm để định lượng chính xác hàm lượng kim loại nặng, dư lượng thuốc BVTV và độ phì nhiêu của đất; nghiên cứu mô phỏng kịch bản biến đổi khí hậu dài hạn tác động đến năng suất của các giống cây trồng mới.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên, học viên các ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Khoa học Cây trồng, Phát triển Nông thôn và Khuyến nông.
  • Cán bộ quản lý nông nghiệp, khuyến nông viên cấp huyện và xã trong việc xây dựng phương án chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích ứng với biến đổi khí hậu tại vùng trung du và miền núi phía Bắc.
  • Các nhà nghiên cứu quan tâm đến phương pháp lượng hóa và tích hợp 3 trụ cột (kinh tế, xã hội, môi trường) trong đánh giá tính bền vững của các mô hình nông nghiệp thích ứng thông minh (CSA).

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao mô hình Lúa xuân – Lúa mùa – Ngô đông (SR-WR-WC) lại có hiệu quả kinh tế thấp nhất?

Mô hình này có thu nhập thuần chỉ đạt 33,68 triệu đồng/ha và hiệu quả vốn ở mức rất thấp (2,36 lần). Nguyên nhân do chi phí đầu tư phân bón cao, thị trường tiêu thụ ngô không ổn định, và đặc biệt là hiện tượng hạn hán kéo dài khiến tỷ lệ bắp ngô không hạt/hạt lép tại Ký Phú năm 2015 lên tới 70%.

2. Mô hình nào mang lại hiệu quả đồng vốn và giá trị ngày công cao nhất trong các mô hình được khảo sát?

Mô hình Lạc hè – Lạc đông (SP-WP) đạt hiệu quả đồng vốn cao nhất với 5,68 lần và giá trị ngày công đạt 187,82 nghìn VNĐ/công, với mức thu nhập thuần đạt 90,15 triệu đồng/ha.

3. Thực trạng sử dụng phân bón vô cơ tại xã Ký Phú có điểm gì bất cập theo kết quả điều tra?

Người dân bón thừa lượng phân lân rất lớn so với khuyến cáo kỹ thuật (bón 830–833 kg/ha lân cho lúa trong khi định mức khuyến cáo chỉ từ 450–500 kg/ha). Tỷ lệ bón N:P:K bị mất cân đối nghiêm trọng, thiếu hụt phân hữu cơ dẫn đến nguy cơ thoái hóa đất và tích tụ lân khó tiêu.

4. Ba mô hình nào được lựa chọn là thích ứng tối ưu nhất với biến đổi khí hậu tại xã Ký Phú?

Ba mô hình được lựa chọn xếp loại tổng hợp ở mức Cao (H) trên cả 3 mặt kinh tế, xã hội và môi trường là:

  1. Lúa xuân – Lúa mùa – Khoai tây (SR-WR-P)
  2. Lạc hè – Lạc đông (SP-WP)
  3. Mía đỏ – Lạc hè (RS-SP)

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Thị Lành đã đánh giá một cách có hệ thống thực trạng và hiệu quả của 6 mô hình canh tác nông nghiệp tại xã Ký Phú, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên trong bối cảnh chịu tác động của thời tiết cực đoan. Thông qua việc phân tích định lượng trên 3 khía cạnh kinh tế, xã hội và môi trường, nghiên cứu đã chứng minh các mô hình luân canh Lúa xuân – Lúa mùa – Khoai tây, Lạc hè – Lạc đông và Mía đỏ – Lạc hè mang lại hiệu quả vượt trội về thu nhập, giải quyết việc làm và cải thiện tài nguyên đất. Đây là cơ sở khoa học và thực tiễn quan trọng giúp chính quyền địa phương và người dân định hướng chuyển đổi cơ cấu cây trồng nông nghiệp thông minh, nâng cao khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu tại khu vực miền núi.