CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 1. Biến đổi khí hậu, tình hình xâm nhập mặn trên thế giới và Việt Nam Biến đổi khí hậu hiện nay có tác động nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp, đời sống và môi trường không chỉ của một quốc gia hay là một khu vực mà trên phạm vi toàn thế giới. Trong những năm gần đây trên thế giới nhiệt độ có xu hướng tăng, nước biển dâng cao gây ngập lụt, nhiễm mặn nguồn nước, ảnh hưởng tới nền nông nghiệp, gây rủi ro lớn cho ngành sản xuất nông nghiệp, các hệ thống kinh tế- xã hội [5], [19], [24], [27].
Xâm nhập mặn làm giảm diện tích tưới của thế giới khoảng 1- 2% mỗi năm, trên thế giới có khoảng 43 quốc gia (chủ yếu là từ các vùng khô hạn và bán khô hạn), đang phải sử dụng nước mặn ở các mức độ khác nhau để tưới thông qua các hệ thống thuỷ lợi [15]. Xâm nhập mặn được đánh giá là nguyên nhân lớn thứ hai gây ảnh hưởng đến diện tích đất sản xuất và có thể đe dọa lên đến 10% sản lượng ngũ cốc toàn cầu. Đây là thách thức lớn đối với sản xuất lúa gạo. Phần lớn lúa gạo mà thế giới sử dụng được sản xuất ở các vùng thấp hoặc vùng đồng bằng ở các nước như Việt Nam, Thái Lan, Ấn Độ… Những khu vực này thường có nguy cơ ngập lụt và bị xâm nhập mặn cao khi mực nước biển dâng cao, điều này cho thấy sự cần thiết của việc tìm kiếm sử dụng các giống lúa có khả năng chịu ngập và chịu mặn tại các vùng nhiễm mặn hoặc có nguy cơ nhiễm mặn [8].
Trên toàn thế giới, FAO ước tính có khoảng 34 triệu ha (khoảng11%) diện tích tưới tiêu bị ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn ở các mức độ khác nhau. Trong đó Pakistan, Trung Quốc, Hoa Kỳ và Ấn Độ có gần 22 triệu ha, chiếm hơn 64% diện tích canh tác bị ảnh hưởng mặn. Tại Australia khoảng16% diện tích nông 5 nghiệp bị ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn và khoảng 67% diện tích có nguy cơ bị ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn khi nước biển dâng. Ở vùng Trung Đông, FAO ước tính có khoảng 8% của diện tích đất bị suy thoái bởi xâm nhập mặn và khoảng 29% diện tích tưới có vấn đề về độ mặn.
Ở châu Mỹ, xâm nhập mặn ảnh hưởng đến 40% diện tích đất trồng trên bờ biển phía bắc Peru. Ở châu Âu, xâm nhập mặn ảnh hưởng đến 25% diện tích đất tưới tiêu ở Địa Trung Hải. Khu vực Nam Á, vùng đồng bằng sông Indus của Pakistan có khoảng 2 triệu ha bị ảnh hưởng của mặn [52]. Báo cáo tình trạng môi trường biển của Chương trình môi trường Liên Hợp Quốc cho thấy hiện nay, có gần 40% dân số thế giới sống tại các vùng ven biển và phụ thuộc vào nguồn tài nguyên thiên nhiên.
Do các tầng nước ngầm ven đại dương ngày càng bị mặn xâm nhập, nhu cầu sử dụng nước ngày càng nhiều nên nguồn nước ngọt trở nên khan hiếm, đồng thời gia tăng các chi phí để khử mặn. Ở Nam Phi, nếu nhiệt độ tăng thêm dưới 4 0C, lượng mưa hàng năm dự kiến giảm đến 30% và khu vực Tây Phi lượng nước ngầm sẽ suy giảm từ 50- 70% [55]. Xâm nhập mặn ảnh hưởng lớn đến Đông Nam Á, khu vực có nhiều nơi thấp trũng, có đến 54% dân số sống ven bờ biển trong vòng bán kính 30 km, dễ bị tổn thương trước các hiện tượng nước biển dâng và sự gia tăng cường độ của bão nhiệt đới. Vùng đồng bằng của 3 con sông lớn là sông Mê Kông, sông Irrawaddy và sông Chao Phraya đều có những khu vực quan trọng nằm thấp hơn mực nước biển 2 m, sẽ là nơi chịu nhiều thiệt hại do ngập úng và xâm nhập mặn khi mực nước biển dâng được dự báo là cao hơn so với toàn cầu 10- 15% Tại khu vực sông Mahaka, Inđônêxia, Ngân hàng thế giới dự báo khi nước biển dâng thêm 1m vào năm 2100, diện tích đất bị xâm mặn có thể sẽ tăng 7- 12% và tại đồng bằng sông Mê Kông, nước biển dâng thêm 30 cm có thể đến sớm vào năm 2040 sẽ tăng thêm 30% diện tích (1,3 triệu ha) bị ảnh hưởng so với 6 hiện tại, gây tổn thất khoảng 12% sản lượng mùa vụ.
Hiện nay, diện tích đất bị ảnh hưởng bởi mặn của Đông Nam Á chiếm gần 20% diện tích đất bị ảnh hưởng trên toàn thế giới [82]. Việt Nam có chiều dài bờ biển hơn 3.260 km với 28/ 63 tỉnh, thành phố có biển, là một trong những nước dễ bị tổn thương của biến đổi khí hậu. Do đường bờ biển dài và thấp, dễ bị tác động bởi bão nhiệt đới, lượng mưa lớn và hay thay đổi nên các vùng ven biển Việt Nam sẽ phải chịu ảnh hưởng nhiều nhất do biến đổi khí hậu gây ra. Hiện tượng hạn hán, bão, lũ lụt, xói lở bờ biển và xâm nhập mặn sẽ xuất hiện thường xuyên hơn.
Dải ven biển thuộc vùng ĐBSH - sông Thái Bình và ĐBSCL là hai vùng kinh tế trọng điểm của Việt Nam, có mật độ dân cư cao và tập trung, địa hình bằng phẳng và thấp. Trong những năm gần đây tại ĐBSCL nước mặn xâm nhập sớm và lâu hơn, lấn sâu vào nội đồng theo hệ thống sông kênh rạch với những diễn biến phức tạp [7], [29], [31]. Mực nước biển dâng sẽ có ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản của các vùng ven biển Việt Nam và đã trở thành một trong những vấn đề nan giải tại nhiều địa phương ven biển. Đặc biệt khu vực ĐBSCL, ĐBSH có diện tích đất nhiễm mặn lớn.
Nước mặn xâm lấn vào sâu, các vùng nước ngọt giảm dẫn đến tình trạng thiếu nước cho sản xuất nông nghiệp trong vụ đông xuân, thiếu nước cho sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản. Do đó, tình hình xâm nhập mặn ở các sông cũng diễn biến phức tạp theo thời gian, chưa tuân theo một quy luật nhất định. Độ mặn và mức độ xâm nhập mặn vào các sông phụ thuộc phần lớn vào thuỷ triều, độ mặn nước biển, chế độ thuỷ lực dòng chảy trong sông, quá trình khai thác nước ngầm nước mặt và địa hình lòng [24], [26], [46]. Các nhà khoa học chỉ ra rằng, khi nước biển dâng, tùy mức độ sẽ có những phần diện tích canh tác ở vùng ĐBSH, ĐBSCL và các đồng bằng duyên Hải khác sẽ bị ngập mặn.
Đây là những vựa lúa của cả nước nên ảnh hưởng rất 7 nhiều đến an ninh lương thực. Không những thế, vào cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm ở các vùng khí hậu phía Bắc có thể tăng so với trung bình thời kỳ 1980- 1999 khoảng 3,1- 3,60 C; trong đó Tây Bắc là 3,30 C; Đông Bắc là 3,20 C; Đồng bằng Bắc Bộ là 3,10 C và vùng Bắc Trung Bộ là 3,60 C. Mức nhiệt độ tăng trung bình năm của các vùng khí hậu phía Nam là 2,40C; ở Nam Trung Bộ là 2,10 C; ở Tây Nguyên là 2,60 C. Kéo theo đó là lượng mưa tăng khoảng 9- 10% ở Tây Bắc, Đông Bắc; 10% ở Đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ; 4-5% ở Nam Trung Bộ và khoảng 2% ở Tây Nguyên, Nam Bộ.
Lượng mưa thời kỳ từ tháng 3 đến tháng 5 sẽ giảm 6- 9% ở Tây Bắc, Đông Bắc và đồng bằng Bắc Bộ; khoảng 13% ở Bắc Trung bộ. Lượng mưa vào giữa mùa khô ở Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Nam Bộ lại giảm khoảng 13- 22%. Lượng mưa các tháng cao điểm của mùa mưa tăng 12- 19% ở phía Bắc và Nam Trung Bộ, còn ở Tây Nguyên và Nam Bộ chỉ vào khoảng 1- 2%. Việt Nam là một trong những nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất bởi mực nước biển dâng, dẫn đến sự xâm nhiễm mặn ngày càng gia tăng, chủ yếu là Đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long.
Mặn là hiện tượng liên kết với nước biển dâng mang nước mặn tiến sâu vào đất liền, biến nhiều vùng đất trồng lúa bị mặn hóa [36], [37]. Đất nhiễm mặn và các vùng nhiễm mặn Đất nhiễm mặn là loại đất có chứa nhiều cation Na+ hấp phụ trên bề mặt keo đất và trong dung dịch đất. Sự hình thành đất nhiễm mặn do 2 nguyên nhân chủ yếu là ảnh hưởng của nước ngầm hay do ảnh hưởng của nước biển mặn theo thủy triều tràn vào. Hạn chế của đất nhiễm mặn: - Đất có thành phần cơ giới nặng.
Tỉ lệ sét từ 50- 60%. Đất chặt, thấm nước kém. Không bị ướt, dẻo dính. Khi bị khô đất co lại, nứt nẻ, rắn chắc, khó làm đất.
- Đất chứa nhiều Na+ dưới dạng muối tan NaCl, Na2SO4 nên áp suất thẩm 8 thấu dung dịch đất lớn làm ảnh hưởng tới quá trình hút nước và dinh dưỡng cây trồng. - Đất có phản ứng trung tính hoặc hơi kiềm. - Hoạt động của vi sinh vật yếu. Ở Việt Nam, các vùng nhiễm mặn tập trung chủ yếu ở 2 vùng châu thổ lớn là ĐBSH và ĐBSCL.
Ảnh hưởng của nước biển ở vùng cửa sông vào đất liền ở ĐBSH chỉ khoảng 15 km, nhưng ở vùng ĐBSCL lại có thể xâm nhập tới 40- 50 km [19], [64] và [66]. Các vùng lúa nhiễm mặn ở ĐBSH thuộc các tỉnh như: Thái Bình, Hải Phòng, Nam Định, Ninh Bình,… Vùng ven biển thuộc Hải Phòng bị nhiễm mặn khoảng 20.000 ha ở cả hai dạng nhiễm mặn tiềm tàng và nhiễm mặn xâm nhiễm từ 0,3-0,5%. Tỉnh Thái Bình có khoảng 18.000 ha nhiễm mặn. Tỉnh Nam Định có khoảng 10.000 ha và tỉnh Thanh Hóa cũng có khoảng 22.000 ha đất nhiễm mặn.
Đồng bằng sông Cửu Long có khoảng 1,8- 2,1 triệu ha đất tự nhiên chịu ảnh hưởng mặn tập trung ở các tỉnh Cà Mau, Bạc Liêu, Bến Tre, Kiên Giang, Tiền Giang, Trà Vinh và Sóc Trăng, phần lớn là đất bị nhiễm mặn kết hợp với phèn, ngập nước [26]. Theo kịch bản biến đổi khí hậu mới nhất [7] dự báo khoảng 7.600 km2 (tương đương 20% diện tích) ĐBSCL sẽ chìm khi nước biển dâng 75 cm và ở mức 100 cm thì phạm vi ngập trải rộng trên diện tích 15.116 km2, tương đương 37,8% diện tích tự nhiên toàn vùng. Dự báo vào năm 2030, khoảng 45% đất của ĐBSCL có nguy cơ nhiễm mặn cục bộ. Nhiễm mặn gây hại rất lớn cho sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa, trung bình năng suất lúa có thể giảm 20- 25%, thậm chí tới 50%, ảnh hưởng nghiêm trọng đến canh tác 3 vụ, sản lượng lương thực bị mất đi đáng kể, đe dọa an ninh lương thực quốc gia [21], [26].
