CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở lý thuyết của vấn đề nghiên cứu 1. Một số khái niệm có liên quan đến vấn đề nghiên cứu Khí hậu là định nghĩa phổ biến về thời tiết trung bình trong khoảng thời gian dài, khoảng vài thập kỷ. Khí hậu cũng bao gồm các số liệu thống kê theo ngày hoặc năm khác nhau.
Từ điển thuật ngữ của Ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (The Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) định nghĩa như sau: Khí hậu trong nghĩa hẹp thường định nghĩa là "Thời tiết trung bình", hoặc chính xác hơn, là bảng thống kê mô tả định kì về ý nghĩa các sự thay đổi về số lượng có liên quan trong khoảng thời gian khác nhau, từ hàng tháng cho đến hàng nghìn, hàng triệu năm. Khoảng thời gian truyền thống là 30 năm, theo như định nghĩa của Tổ chức Khí tượng Thế giới (World Meteorological Organization - WMO). Các số liệu thường xuyên được đưa ra là các biến đổi về nhiệt độ, lượng mưa và gió. Khí hậu trong nghĩa rộng hơn là một trạng thái, gồm thống kê mô tả của hệ thống khí hậu.
Nguyễn Công Minh (2007) [12], chỉ ra mối liên quan chặt chẽ giữa khí hậu với những đặc điểm địa lý và các thành phần của cảnh quan địa lý. Hoàn cảnh địa lí không những chỉ vị trí của địa phương tức là vĩ độ, kinh độ và độ cao trên mực biển mà còn chỉ đặc điểm của mặt đất, địa hình, lớp phủ thổ nhưỡng, lớp phủ thực vật. Do đó, khí hậu có đặc tính tương đối ổn định và là một trong những đặc trưng địa lí tự nhiên của địa phương. * Khí hậu ứng dụng và Sinh khí hậu: Các lĩnh vực sử dụng số liệu khí hậu phục vụ cho các công việc mang tính nghiệp vụ của các ngành nông nghiệp, lâm nghiệp, y học, kỹ thuật, xây dựng, giao thông, hàng không… được gọi là Khí hậu ứng dụng.
Nhìn chung, đối tượng nghiên cứu mà khí hậu ứng dụng phục vụ rất đa dạng được thể hiện trên hình 1.1: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khí hậu ứng dụng Khí Khí Khí Khí Khí Khí Khí Khí hậu hậu hậu hậu hậu hậu hậu hậu một số lâm nông y du xây giao quân lĩnhvực nghiệp nghiệp học lịch dựng thông sự khác … vận tải Sinh khí hậu Hình 1. Sinh khí hậu trong tổng thể khoa học Khí hậu ứng dụng [28] Trong số các lĩnh vực khí hậu ứng dụng, nhóm chuyên nghiên cứu về ảnh hưởng của khí hậu đến thế giới sinh vật, con người hay nói cách khác là liên quan đến hợp phần sinh học của các đơn vị tự nhiên trong Tổng hợp thể tự nhiên hoặc Hệ sinh thái được gọi là Sinh khí hậu. Trong trường hợp này, các yếu tố khí hậu, thời tiết như bức xạ Mặt trời, nhiệt độ, độ ẩm không khí, mưa, gió…được gọi là các yếu tố sinh khí hậu. Đối tượng nghiên cứu của SKH khá đa dạng, bao gồm rất nhiều lĩnh vực của các khoa học về sự sống cũng như các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế mà có thể kể đến như trong y học, nông nghiệp, khoa học kiến trúc – xây dựng, khoa học du lịch, khí hậu học sinh thái, SKH thảm thực vật tự nhiên, SKH người.
Tuy nhiên, khó có thể tách bạch được nghiên cứu và ứng dụng của SKH khỏi các khoa học nói chung vì bản chất của SKH là bộ môn khoa học liên ngành [28]. * Biến đổi khí hậu và kịch bản biến đổi khí hậu: Theo IPCC (2007), biến đổi khí hậu (BĐKH) là sự biến đổi trạng thái của hệ thống khí hậu, có thể được nhận biết qua sự biến đổi về trung bình và sự biến động của các thuộc tính của nó, được duy trì trong một thời gian đủ dài, điển hình là hàng thập kỷ hoặc dài hơn. Nói cách khác, nếu coi trạng thái cân bằng của hệ thống khí hậu là điều kiện thời tiết trung bình và những biến động của nó trong khoảng vài thập kỷ hoặc dài hơn, thì BĐKH là sự biến đổi từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác của hệ thống khí hậu [5], [35]. Kết quảsở về BĐKH có thể xảy ra trong tương lai cùng với các nhân tố khác như phát triển kinh tế, tăng dân số và điều kiện về môi trường đã cung cấp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com các thông tin cơ bản cho phép đánh giá về những mối đe dọa, những tác động xấu có thể xảy ra và cả những chiến lược thích ứng.
Tuy nhiên, việc ước lượng được những thay đổi có thể xảy ra trong tương lai là rất khó do các nhân tố cấu thành chứa đựng trong đó những yếu tố luôn luôn biến đổi. IPCC đã đưa ra các kịch bản phát thải khí nhà kính dựa trên những giả định về thế giới tương lai như là yếu tố đầu vào cơ bản của bất kỳ đánh giá BĐKH nào. Do đó, một kịch bản BĐKH có thể được hiểu là bức tranh toàn cảnh của khí hậu trong tương lai dựa trên một tập hợp các mối quan hệ khí hậu, được xây dựng để sử dụng trong nghiên cứu những hậu quả của BĐKH do con người gây ra và thường được dùng như là đầu vào cho các quy mô đánh giá tác động [5]. Cơ sở của việc đánh giá thích nghi sinh thái của các loài cây trồng đối với tài nguyên sinh khí hậu 1.
Các quy luật sinh thái cơ bản: Như đã trình bày ở trên, “Sinh khí hậu” là khoa học nghiên cứu những tác động của khí hậu, thời tiết lên sự tồn tại và phát triển của sinh vật trong hệ sinh thái. Sự tồn tại và phát triển của sinh vật diễn ra tuân theo các quy luật sinh thái cơ bản như: + Quy luật về sự tác động tổng hợp: Các nhân tố sinh thái tác động lên cơ thể sinh vật một cách đồng thời và tổng hợp; không một nhận tố sinh thái nào trong tự nhiên tồn tại độc lập mà chúng luôn luôn phụ thuộc, chi phối, tác động lẫn nhau; cũng không có một loài sinh vật nào chỉ chịu sự chi phối của một nhân tố sinh thái. Ví dụ: nước là một nhân tố sinh thái quan trọng, nhưng chỉ có điều kiện nước thích hợp, mà không có chiếu sáng, nhiệt độ, dinh dưỡng, chất khoáng… phối hợp thoả đáng của các nhân tố sinh thái, thực vật không thể sinh trưởng phát triển bình thường. + Quy luật về sự thay đổi theo không gian và thời gian: Môi trường bao gồm nhiều nhân tố sinh thái, ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái đến sinh vật luôn thay đổi theo không gian và thời gian.
Ví dụ: Ở mỗi một vị trí khác nhau trên Trái Đất các yếu tố khí hậu, đất đai khác nhau do đó ảnh hưởng của chúng đến thực vật cũng khác nhau. + Quy luật tác động của nhân tố tối thiểu - Định luật lượng tối thiểu J. Von Liebig (1840): Để sống và chống chịu trong các điều kiện cụ thể sinh vật đòi hỏi phải có những chất cần thiết để tăng trưởng và sinh sản. “Mỗi loài thực vật đòi hỏi một loại và một lượng muối dinh dưỡng xác định, nếu số lượng muối LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com này tối thiểu thì năng suất của thực vật cũng chỉ đạt mức tối thiểu”.
Liebig nhận thấy năng suất mùa màng tăng giảm tỷ lệ thuận với tăng giảm các chất khoáng bón cho nó; như vậy, sinh trưởng của thực vật bị giới hạn bởi số lượng muối khoáng. Khi ra đời, định luật này ứng dụng cho các muối vô cơ, về sau được mở rộng gồm cả các yếu tố vật lý nhưng nhiệt độ và lượng mưa thể hiện rõ nhất. Định luật này chỉ đúng trong trạng thái tĩnh và có thể bỏ qua một số quan hệ khác, các yếu tố khác phối hợp với nhân tố giới hạn để tạo nên năng suất. + Quy luật giới hạn sinh thái - Định luật về sự chống chịu của Shelford “Năng suất của sinh vật không chỉ phụ thuộc sức chống chịu tối thiểu mà còn phụ thuộc vào cả sức chống chịu tối đa đối với một nhân tố sinh thái nào đó”.
Sự tăng hay giảm của cường độ tác động của nhân tố sinh thái nếu vượt khỏi giới hạn thích hợp của sinh vật thì sẽ làm giảm khả năng sống của sinh vật. Nếu sự tăng, giảm này vượt ra ngoài giới hạn chịu đựng (ngoài biên độ sinh thái) thì sinh vật sẽ không thể tồn tại [18]. Vai trò cuả các yếu tố sinh khí hậu đối với đời sống và sự phân bố cây trồng Không thể phủ nhận vai trò khí hậu đối với sự sống còn của các loài thực vật nói chung, ngành sản xuất nông, lâm nghiệp nói riêng. Theo Dacutraep: “ Đất và khí hậu là những yếu tố cơ bản và quan trọng nhất của nông nghiệp, đó là điều kiện ban đầu và không thể thiếu được của mùa màng”.
Tác động mạnh mẽ của các yếu tố thời tiết, khí hậu đến cây trồng được thể hiện qua đại lượng năng suất và chất lượng.Vavilop đã nhấn mạnh vai trò của khí hậu với sản xuất nông nghiệp: “ Biết được các yếu tố khí hậu, chúng ta sẽ xác định được năng suất, sản lượng mùa màng, chúng mạnh hơn cả kinh tế, mạnh hơn cả kỹ thuật” [29]. Từ điển bách khoa nông nghiệp: “Sinh khí hậu học chú trọng nghiên cứu tác động của các yếu tố khí hậu (bức xạ, nhiệt độ, độ ẩm…) trong thời gian dài và theo dõi tác động của thời tiết trong từng ngày, từng tháng. Nghiên cứu khí hậu trong phạm vi vùng và trong từng khu vực nhỏ (vi khí hậu), trong cảnh quan và thiết bị chuồng trại do con người tạo nên cho cây trồng, vật nuôi. Nghiên cứu sinh khí hậu là cơ sở cho việc nghiên cứu tính thích nghi của sinh vật để nâng cao sức sản xuất của một môi trường nhất định” [24].
Nhà nghiên cứu người Nga I.Mitrurin khẳng định mối quan hệ không thể tách rời giữa thực vật và môi trường sống của chúng, mà khí hậu và thời tiết LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com là một trong những nhân tố của môi trường đó. Quá trình sinh sống diễn ra bên trong cơ thể thực vật được duy trì và kích thích bởi trạng thái vật lý của môi trường sinh sống và sự trao đổi chất không ngừng giữa thực vật và môi trường này. Khi những điều kiện cơ bản của môi trường thay đổi, thực vật sẽ mang những tính trạng mới, di truyền đến các thế hệ sau.