CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Ảnh hưởng của điều kiện môi rường đến đời sống thực v t Điều kiện ngoại cảnh thay đổi do biến đổi khí hậu đã và đang gây nên những tác động rõ rệt tới sự phát triển của ngành nông nghiệp toàn cầu, tạo ra sức ép đến an ninh lương thực và tình trạng nghèo đói trên thế giới. Những bất lợi này đã ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng và phát triển của hầu hết đối tượng cây trồng. Hạn hán, ngập úng, nhiễm mặn, tích lũy kim loại nặng và các bất lợi khác đã đ đọa trực tiếp đến năng suất và sản lượng của cây trồng.
Trong nội dung này, i những số liệu về tổn thất do thay đổi môi trường đến năng suất và sản lượng của cây trồng đã được cung cấp một cách cụ thể. Từ đó, câu hỏi được đặt ra là ii bản chất quá trình tác động của điều kiện bất lợi đến sinh trưởng và phát triển của thực vật diễn ra như thế nào? Cuối cùng, iii cơ chế đáp ứng với yếu tố bất lợi của thực vật đã được đưa ra. Qua đây, những đối tượng dễ dàng bị tấn công bởi điều kiện ngoại cảnh bất lợi, trong đó có các amino acid như methionine (Met) đã được phân tích, từ đó có thể thấy được tính cấp thiết của luận án trong việc nghiên cứu sự ôxi hóa M t ở thực vật. Tác động của biến đổi khí hậu đối với cây trồng nông nghiệp hiện nay 1.
Những tổn thất gây ra bởi sự thay đổi của yếu tố môi trường đến sản xuất nông nghiệp toàn cầu Cây trồng đang phải đối mặt với nhiều khó khăn do sự thay đổi khắc nghiệt của các yếu tố môi trường. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự biến đổi cực đoan của điều kiện ngoại cảnh, chủ yếu do tình trạng biến đổi khí hậu và hoạt động sản xuất quá mức của con người gây ra. Trong thực tế, năng suất trên đồng ruộng luôn có sự chênh lệch so với năng suất lý thuyết, điều này có thể do kỹ thuật canh tác, công tác quản lý đồng ruộng và một số điều kiện khác Hình. Khi đối mặt với tác động tổng hợp và riêng lẻ của điều kiện 5 bất lợi, quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng bị kìm hãm mạnh, năng suất và chất lượng sụt giảm một cách đáng kể [64].
Sự chênh lệch gi a năng suấ lý huyết, tiềm năng à hực tế [64]. Trong một kịch bản gần đây, nhiệt độ tăng lên khoảng ÷ o C có thể làm tăng năng suất của cây trồng, nhưng nếu nhiệt độ nóng lên 5oC s tác động tiêu cực đến đời sống của cây trồng [144]. Năm , năng suất lúa gạo (Oryza sativa), ngô (Zea mays) và lúa mỳ (Triticum aestivum) được dự đoán giảm khoảng 3 ÷ % cho mỗi 1oC nóng lên [32]. Năng suất ngô toàn cầu có thể giảm 10% nếu nhiệt độ tăng ,5oC, thậm chí tới 20% nếu tiếp tục tăng lên 1oC [144].
Đây là một thách thức lớn, bởi dân số thế giới ngày càng tăng, trong khi diện tích đất nông nghiệp bị giảm do hoạt động sản xuất của con người và biến đổi khí hậu [30]. Nếu biến đổi khí hậu tiếp tục diễn biến th o xu hướng tiêu cực Hình. , đến năm 5 , sản lượng của nhóm cây trồng chính ngũ cốc, hạt lấy dầu, lúa mỳ và lúa gạo s bị thiệt hại trung bình khoảng 17% [121]. Năng suất đậu tương có thể bị sụt giảm khoảng 5 ÷ 3 % trong điều kiện mô phỏng 6 biến đổi khí hậu [44].
Năm , biến đổi khí hậu gây ra thiệt hại khoảng 8,5 ÷ % sản lượng đậu tương toàn thế giới [30]. Kịch bản biến đổi khí h u rên hế giới trong giai đoạn 2020 - 2050 [30] Sự chênh lệch giữa năng suất thực thu và năng suất lý thuyết ngày càng cách xa nhau, chủ yếu bởi biến đổi khí hậu. Trước đây, khoảng cách này được giải thích do đặc điểm giống, kỹ thuật canh tác và điều kiện ngoại cảnh. Hiện nay, khi yếu tố giống và kỹ thuật chăm sóc đã được cải thiện và nâng cao rõ rệt do trình độ khoa học phát triển, yếu tố tác động còn lại chỉ có thể là ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh trên đồng ruộng.
Thực tế, yếu tố ngoại cảnh rất khó kiểm soát trên đồng ruộng, nhất là khi chúng bị thay đổi theo chiều hướng xấu. ì thế, công tác ứng phó với điều kiện bất thuật trên đồng ruộng luôn gặp rất nhiều khó khăn. Những tổn thất gây ra bởi sự thay đổi của yếu tố môi trường đến ngành trồng trọt ở Việt Nam Ở Việt Nam, biến đổi khí hậu là thuật ngữ đã trở nên phổ biến do mức độ tác động nghiêm trọng đến cho đời sống xã hội và nền sản xuất nông nghiệp [2]. Mặc dù các nghiên cứu thống kê về thiệt hại do thiên tai gây ra cho sản xuất trồng trọt chưa đầy đủ và cập nhật, nhưng rõ ràng là hệ thống canh tác ở Việt Nam đang phải chịu những tác động mạnh m của điều kiện ngoại cảnh bất lợi.
Xét một cách toàn diện, biển đổi khí hậu đã gây ra thay đổi lớn cho 7 Việt Nam [1]. Thứ nhất, nhiệt độ ở tất cả vùng đều có xu hướng tăng so với giai đoạn trước (1986 - 2005), với mức nhiệt tăng lớn nhất là khu vực phía Bắc. Cụ thể, nhiệt độ trung bình năm trên toàn quốc vào đầu thế kỷ XIX tăng phổ biến từ , ÷ , oC, vào giữa thế kỷ có mức tăng , ÷ ,3oC, đến cuối thế kỷ này có mức tăng 3,3 ÷ , oC Hình. Nhiệt độ thấp nhất và cao nhất trung bình có xu hướng tăng rõ rệt.
Thứ hai, tổng lượng mưa trong năm có xu thế tăng. Dự báo vào cuối thế kỷ XIX, mức tăng nhiều nhất có thể trên % ở hầu hết khu vực Bắc Bộ, Trung Trung Bộ, một phần Nam Bộ và Tây Nguyên [1, 3]. Số ngày nắng nóng ngày có nhiệt độ cao nhất ≥ 35oC có xu hướng tăng trên phần lớn lãnh thổ, lớn nhất ở khu vực Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ và Nam Bộ [1, 4]. Hạn hán có thể trở nên khắc nghiệt hơn ở một số vùng do nhiệt độ tăng và khả năng giảm lượng mưa trong mùa khô [4-6].
Thứ tư, mực nước biển dâng trung bình ghi nhận tại khu vực ven biển Việt Nam có khả năng cao hơn mực nước biển trung bình toàn cầu. Cụ thể, mực nước biển dâng trung bình cho toàn dải ven biển Việt Nam đến năm 5 là 5 cm, đến năm là 73 cm [1, 2]. Nếu kịch bản này xảy ra, khoảng 16,8% diện tích đồng bằng sông Hồng, 1,5% diện tích các tỉnh ven biển miền Trung, 17,8% diện tích thành phố Hồ Chí Minh và 3 ,9% diện tích đồng bằng sông Cửu Long có nguy cơ bị ngập [1, 3]. Như vậy, hạn hán, ngập chìm và mặn là 3 yếu tố phi sinh học bất lợi nghiêm trọng nhất, bên cạnh một số điều kiện khác do hoạt động của con người gây ra, đã, đang và s tác động đến sản xuất trồng trọt ở Việt Nam trong cả thế kỷ này.
Như đã đề cập, nước biển dâng và xâm nhập mặn cũng đang ở tình trạng rất báo động [1, 7]. Đầu thế kỷ này, nhóm nghiên cứu của Viện Nghiên cứu lúa quốc tế đã cảnh báo về hiện tượng nước biển dâng và xâm nhiễm mặn ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long [178]. Năm , nhóm tác giả thuộc Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã cập nhật tình trạng ngập do lũ và thủy triều dâng ghi nhận tại đồng bằng sông Cửu Long trong bối cánh khí hậu thay đổi khắc nghiệt [8]. Cụ thể, năm đã ghi nhận giới hạn xâm nhập mặn diễn biến từ 3 ,3 ÷ , km ở mức xâm nhập 8 mặn 1‰.
Năm 3, diện tích đất nông nghiệp bị ảnh hưởng mặn của nước ta khoảng 2,1 triệu ha, trong đó khu vực đồng bằng sông Cửu Long có khoảng 0,7 triệu ha đất bị nhiễm mặn. Hiện tượng nước biển xâm nhập ngày càng sâu vào trong nội đồng với độ mặn từ ÷ 5‰ và có thể lên tới 7‰ vào các tháng mùa khô đã ảnh hưởng lớn tới hiện trạng sản xuất lúa. Trong đó, Cần Thơ là một trong những địa phương chịu ảnh hưởng nặng nề nhất về tình trạng ngập lụt và đất nhiễm mặn ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp [74, 135]. Bản đồ xâm nh p mặn khu vực đồng bằng sông Cửu Long năm 2016 [8].
Bối cảnh xâm nhập mặn cũng diễn ra sâu sắc tại các tỉnh phía Bắc nước ta. Cụ thể, diện tích lớn đất nông nghiệp ở một số vùng v n biển tại Hải Phòng ha , Thái Bình ha , Nam Định ha và Thanh Hóa ha chịu nhiễm mặn xâm nhiễm 3 ÷ 5‰. Dọc theo ven biển các tỉnh miền Trung, Hà Tĩnh có ít nhất 17 919 ha diện tích đất nông nghiệp thuộc tỉnh Hà Tĩnh, 9 3 9 ha đất thuộc tỉnh Quảng Bình đều bị nhiễm mặn. Năm 6, ít nhất 13 tỉnh tại đồng bằng sông Cửu Long đã bị mặn xâm nhập mạnh, 10 tỉnh đã ban bố tình trạng thiên tai cấp độ , độ mặn đã tăng lên mức hơn 3 g/l Hình.
Những con số báo động này cho thấy, nhiễm mặn và hạn hán là hai trong số những trở ngại chính cho nền sản xuất trồng trọt ở Việt Nam hiện nay. Với chiều hướng đang xảy ra như hiện nay, công tác chọn tạo giống cây trồng ứng phó với biến đổi khí hậu rõ ràng phải được đặt lên hàng đầu. Để triển khai có hiệu quả, cần thiết phải có một cái nhìn sâu sắc hơn về bản chất sự tác động của yếu tố ngoại cảnh bất lợi đến tế bào thực vật. Cơ chế tác động của yếu tố ngoại cảnh bất lợi đến tế bào thực vật 1.
Phân loại các yếu tố môi trường bất thuận Điều kiện ngoại cảnh bất lợi tác động đến đời sống thực vật làm rối loạn các quá trình diễn ra trong tế bào. ề mặt cơ bản, chúng được chia làm nhóm chính, bao gồm yếu tố sinh học bất thuận, ví dụ như tổn thương do côn trùng tấn công, vết tiếp xúc với vi khuẩn, virus, nấm và các tác nhân gây bệnh khác [29, 72] và yếu tố phi sinh học bất thuận, có thể được liệt kê như hạn hán, mặn, bất thuận về nhiệt độ, tích lũy kim loại nặng (cadmium - Cd), thuốc diệt cỏ paraquat [173]. mô tả một số yếu tố bất thuận thường xuyên tác động đến đời sống của thực vật.