ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC

NGHIÊM THÙY LINH

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU
ẢNH HƢỞNG CỦA NÓ TỚI CÂY CÀ PHÊ Ở TÂY NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

HÀ NỘI – 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC

NGHIÊM THÙY LINH

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU
ẢNH HƢỞNG CỦA NÓ TỚI CÂY CÀ PHÊ Ở TÂY NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Mã số: Chƣơng trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS Ngô Đức Thành

HÀ NỘI – 2016


LỜI CAM ĐOAN

Hà Nội, tháng 06 năm
2016

Nghiêm Thùy Linh


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT................................................................... i
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.................................................................................... iv
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÂY CÀ PHÊ VÀ CÁC NGHIÊN CỨU TRONG
VÀ NGOÀI NƢỚC ................................................................................................... 3
1.1. Tổng quan về cây cà phê ................................................................................... 3
1.1.1. Giới thiệu về cây cà phê .................................................................................... 3
1.1.2. Yêu cầu sinh thái của cây cà phê ....................................................................... 7
1.1.3. Ảnh hƣởng của điều kiện môi trƣờng đến sinh lý ra hoa đậu quả của cà phê 11
1.2. Biểu hiện ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu tới sự phát triển của cây cà phê ... 13
1.2.1. Sƣơng muối: .................................................................................................... 13
1.2.2. Tác động của ENSO đến thời tiết, điều kiện ngoại cảnh trồng cây cà phê ..... 14
1.3. Những nghiên cứu trên thế giới ....................................................................... 15
1.4. Những nghiên cứu trong nƣớc......................................................................... 21
CHƢƠNG II: ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC TÂY NGUYÊN, SỐ LIỆU VÀ PHƢƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................................ 26
2.1. Đặc điểm khu vực Tây Nguyên ......................................................................... 26
2.2. Nguồn số liệu quan trắc...................................................................................... 29
2.3. Phƣơng pháp đánh giá cho thời kỳ quá khứ ....................................................... 31


CFT

Cool Farm Tool – Công cụ tính toán khí thải nhà kính trực tuyến

ENSO

El Niño Southern Oscillation – Dao động Nam El Niño

GCM

Global Climate Model – Mô hình khí hậu toàn cầu

GIS

Geographic Information System – Hệ thống thông tin địa lý

GIZ

The Deutsche Gesellschaft Für Internationale Zusammenarbeit – Tổ
chức hợp tác Quốc tế Đức

GLM

Generalized Linear Models – Mô hình tuyến tính tổng quát

HadCM

Hadley Centre Coupled Model – Mô hình lõi kép Hadley


SOI

Southern Oscillation Index – Chỉ số Dao động Nam

SPI

Standardized Precipitation Index – Chỉ số tiêu chuẩn mƣa

UNESCO

United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization –
Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên hợp quốc

USDA

United States Department of Agriculture – Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ

ii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Sản lƣợng cà phê vối của 10 quốc gia đứng đầu thế giới .............................. 4
Bảng 2: Danh mục các trạm quan trắc số liệu đƣợc lựa chọn................................... 30
Bảng 3: Các đợt ENSO trong giai đoạn 1952 – 2011 ............................................... 34
Bảng 4: Tổng hợp các yếu tố ảnh hƣởng tới cây cà phê vối ..................................... 35
Bảng 5: Lƣợng mƣa cực đại vào tháng mùa khô giai đoạn 1979-2012 .................... 43
Bảng 6: Số ngày nắng nóng >35oC tại các trạm ....................................................... 51
Bảng 7: Quá trình phát triển của cây cà phê vối ....................................................... 54
Bảng 8: Sự khác biệt lƣợng mƣa của các năm từ 2004-2012 ................................... 58


Hình 18: Độ ẩm cực tiểu trung bình của Tây Nguyên (1979 -2011) (%) ------------ 46
Hình 19: Độ ẩm trung bình lúc 13h (1979-2011) (%) ---------------------------------- 47

iv


Hình 20: Nhiệt độ cực đại trung bình tại các trạm tiêu biểu --------------------------- 48
Hình 21: Nhiệt độ Tx các tháng trong năm tại 6 trạm ---------------------------------- 49
Hình 22:Nhiệt độ Tm các tháng trong năm tại 6 trạm ---------------------------------- 50
Hình 23: Số ngày mƣa lớn ở trạm Ayunpa, Buôn Hồ, Buôn Ma Thuột-------------- 53
Hình 24: Năng suất cà phê cả nƣớc 1990-2012 (tạ/ha) --------------------------------- 55
Hình 25: Năng suất cà phê Tây Nguyên 2000-2012 (tạ/ha) --------------------------- 56
Hình 26: So sánh các giá trị nhiệt độ Tây Nguyên 2000-2012 (oC) ------------------ 57

v


MỞ ĐẦU
Trong vài thập kỷ gần đây, các hoạt động của con ngƣời đã và đang góp
phần làm tăng đáng kể nồng độ các khí nhà kính trong khí quyển, từ đó làm tăng
nhiệt độ toàn cầu, dẫn đến hàng loạt những biến đổi nghiêm trọng của môi trƣờng tự
nhiên. Nếu không có những biện pháp giảm thiểu và thích ứng với BĐKH, có thể sẽ
dẫn đến những tác động nghiêm trọng đến an ninh con ngƣời, môi trƣờng, kinh tế
và xã hội trong một tƣơng lai không xa.-Tây Nguyên là vùng cao nguyên với đặc
điểm thổ nhƣỡng bazan ở độ cao 500m đến 600m so với mặt biển [65], Tây Nguyên
rất phù hợp với những cây công nghiệp nhƣ cà phê, ca cao, hồ tiêu, dâu tằm trong
đó cà phê là cây công nghiệp quan trọng số một ở Tây Nguyên. Tây Nguyên cũng là
khu vực ở Việt Nam có nhiều diện tích rừng với thảm sinh vật đa dạng, trữ lƣợng
khoáng sản phong phú hầu nhƣ chƣa khai thác và tiềm năng du lịch lớn.
Nằm trong vùng nhiệt đới xavan, khí hậu Tây Nguyên đƣợc chia làm hai

nhƣ thế nào đến quá trình trồng cây cà phê (đối tƣợng cà cây cà phê vối – Robusta)
ở Tây Nguyên, luận văn đƣa ra vấn đề cần giải quyết là “Đánh giá mức độ biến đổi
khí hậu và bước đầu nghiên cứu ảnh hưởng của nó tới cây cà phê ở Tây Nguyên”.
Để làm rõ đƣợc vấn đề đƣa ra, luận văn tập trung vào các nội dung sau:
-

Đặc điểm của điều kiện tự nhiên tại Tây Nguyên; sự hình thành, phát

triển và các yêu cầu sinh thái của cây cà phê tại Tây Nguyên.
-

Những ảnh hƣởng của yếu tố khí hậu tới sự sinh trƣởng, phát triển của

cây cà phê.
-

Xu hƣớng thay đổi của các yếu tố khí hậu (nhiệt độ, lƣợng mƣa, độ

ẩm) tại khu vực Tây Nguyên trong thời kỳ quá khứ và hiện tại.

2


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÂY CÀ PHÊ VÀ CÁC NGHIÊN CỨU
TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC
1.1.

Tổng quan về cây cà phê

1.1.1. Giới thiệu về cây cà phê

1161

1512

1536

1668

2

Brazil

768

708

762

870

930

858

3

Indonesia

522


157

123

154

162

168

180

6

Cote d’Ivoire

111

141

96

96

105

108

7


9

Cameroon

34

30

38

41

29

27

10

Madagascar

30

27

32

32

30


chiếm trên 90% diện tích cà phê vối trên thế giới. Cây cà phê vối thuộc chủng này
có ƣu điểm là cây khỏe, ít cành thứ cấp, chịu đƣợc sâu bệnh tốt, cho năng suất cao
nhƣng lại có nhƣợc điểm là chịu hạn kém [10].

5


Hình 3: Cây cà phê vối
Nguồn:Wikipedia [62]
Hàm lƣợng caffeine trong hạt cà phê vối cao (2-4%) nên hƣơng vị không
tinh khiết bằng cà phê chè (caffein 1-2%) do đó có giá trị thấp hơn [63].
Một trong nhƣng lý do khiến diện tích cà phê vối cao hơn rất nhiều so với
các chủng loại cà phê khác là vì chúng có sức sinh trƣởng tốt và kháng đƣợc bệnh
do nấm và vi khuẩn.
Cà phê mít (coffea excels.) là cây gỗ nhỡ, thân, lá và quả đều to. Cà phê mít
có khả năng chịu hạn tốt, ít cần nƣớc tƣới, sinh trƣởng khỏe, ít kén đất, ít sâu bệnh.
Do đặc tính chịu hạn và khả năng chống chọi với sâu bệnh tốt nên cà phê mít đƣợc
sử dụng để làm gốc ghép cho các loại cà phê khác [62]. Cà phê mít ở Việt Nam
đƣợc trồng rất ít do có giá trị thấp (vị chua, ít hƣơng hoặc không hƣơng).

6


Hình 4: Cây cà phê mít
Nguồn:Wikipedia [61]
1.1.2. Yêu cầu sinh thái của cây cà phê
Cây cà phê là cây công nghiệp nhiệt đới, để cho năng suất và sản lƣợng
cao, ta cần nắm đƣợc những điều kiện sinh thái của cây cà phê, đặc biệt là đối tƣợng
nghiên cứu trong luận văn – cây cà phê vối.
Theo các tác giả Willson (1985) [46]; Wrigley (1988) [47] và Raju (1969)

24 – 25oC [4][11]. Theo Phan Quốc Sùng (1987), nhiệt độ thích hợp để cây sinh
trƣởng là từ 24-26oC, nhiệt độ xuống dƣới 0oC làm thui cháy các đọt non, kéo dài
làm cháy cả lá già đặc biệt là ở những vùng có xuất hiện sƣơng muối[16]. Cà phê
vối chịu rét kém, ở nhiệt độ 7oC cây đã ngừng sinh trƣởng và từ 5oC trở xuống cây
bắt đầu bị gây hại nghiêm trọng. Gió rét và nóng đều là những bất lợi đối với sinh
trƣởng của cây cà phê [21].
Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng trong năm cũng nhƣ biên độ nhiệt
giữa ngày và đêm có ảnh hƣởng rất lớn đến chất lƣợng, đặc biệt là hƣơng vị của hạt
cà phê. Ở những vùng vào giai đoạn hạt cà phê đƣợc hình thành và tích lũy chất

8


khô, nhiệt độ càng xuống thấp và chênh lệch biên độ giữa ngày và đêm càng cao thì
chất lƣợng cà phê càng cao [17].
-

Lƣợng mƣa:
Sau nhiệt độ, lƣợng mƣa là một trong những yếu tố khí hậu quyết định đến

khả năng sinh trƣởng, năng suất và kích thƣớc của hạt cà phê. Lƣợng nƣớc trong
cây ảnh hƣởng đến quá trình phân hóa mầm hoa, sự phá vỡ tính ngủ nghỉ của chồi
hoa, kích thích sự tăng trƣởng trở lại của chồi hoa, quá trình nở hoa và tăng trƣởng
về kích thƣớc của vỏ hạt… Trong đó, tình trạng nƣớc ở trong cây lại phụ thuộc chủ
yếu vào lƣợng mƣa và sự phân bố của nó vào các tháng trong năm.
Với đặc điểm ƣa điều kiện khí hậu nóng ẩm ở những vùng có cao độ thấp
nên cây cà phê vối cần một lƣợng mƣa trong năm khá cao từ 1500-2000mm và phân
bố đồng đều trong khoảng 9 tháng. Cà phê vối là cây thụ phấn chéo bắt buộc nên
ngoài yêu cầu phải có một thời gian khô hạn nhất định (2-3 tháng) sau giai đoạn thu
hoạch để phân hóa mầm hoa, giai đoạn lúc cây nở hoa yêu cầu phải có thời tiết khô


Ánh sáng:
Theo kết quả nghiên cứu của Piringer (1955) về biểu hiện của cây cà phê ở

giai đoạn cây con đối với điều kiện chếu sáng thì với điều kiện chiếu sáng lớn hơn
14 giờ/ngày, cây không ra hoa kết quả đƣợc mà cần thời gian chiếu sáng từ 10 giờ
30 – 13 giờ (khu vực gần chí tuyến) và 12 giờ (khu vực gần xích đạo) [39]. Ở những
vùng có độ cao trên 800m so với mặt biển, nhiệt độ thấp hơn nên không nhất thiết
phải trồng cây che bóng [21]. Ngƣợc lại, ở những vùng có độ cao thấp, nhiệt độ cao,
ánh sáng nhiều thì nhất thiết phải có cây che bóng, cây che bóng ở những vùng này
không chỉ có tác dụng điều hòa nhiệt độ trong vƣờn, giảm quá trình bốc thoát hơi
nƣớc mà còn điều hòa quá trình quang hợp của cây [16]; làm thời gian chín chậm
lại, đủ thời gian để cho hạt tích lũy các chất dinh dƣỡng đặc biệt là các hợp chất
thơm làm cho chất lƣợng hạt tăng lên.
Tuy nhiên, trong trƣờng hợp đầu tƣ thâm canh cao có thể loại bỏ cây che
bóng vì cây cà phê có thể tự che bóng lẫn nhau; nếu khí hậu và đất đai không thuận
lợi thì cần có cây che bóng [4] [45]. Với những vƣờn thâm canh cao, có ít hoặc
không có cây che bóng với quy mô diện tích 0,5 – 1ha cho nắng suất trung bình 4,5
tấn trở lên [6].

10


-

Gió:
Vì xuất xứ của cà phê từ vùng nhiệt đới nên ƣa khí hậu nóng ẩm và lặng

gió. Tuy nhiên gió nhẹ là điều kiện thuận lợi cho sự lƣu thông không khí, tăng khả
năng bốc thoát hơi nƣớc và trao đổi chất của cây và quá trình thụ phấn. Gió mạnh

phân hóa mầm hoa. Thời gian từ 2-3 tháng khô hạn càng dài và càng khốc liệt thì sự
phân hóa mầm hoa càng tập trung. Ngƣợc lại mùa khô hạn ít thì quá trình phân hóa
mầm hoa thƣờng ít và không tập trung nên không có điều kiện để cho năng suất cao.
Bên cạnh yếu tố khô hạn, nhiệt độ thấp ở giai đoạn cây nghỉ ngơi sau thu
hoạch cũng có tác động kích thích sự phân hóa mầm hoa. Ở Tây Nguyên, điều kiện
khí hậu với mùa khô khốc liệt kéo dài cho phép sự phân hóa mầm hoa rất tập trung.
Tƣới nƣớc hợp lý trong mùa khô cho sự ra hoa, đậu quả thuận lợi, tạo điều kiện cho
năng suất cao.
Đối với cà phê vối, sau khi hoa nở sẽ xảy ra quá trình thụ phấn để hình
thành quả. Trong quá trình hình thành quả và hạt cà phê, nƣớc đóng vai trò rất quan
trọng.
Theo kết quả nghiên cứu của Cannell (1985) [26] tại Kenya và kết quả
nghiên cứu sau này của một số tác giả về cà phê vối, có thể phân chia quá trình phát
triển của quả cà phê thành 4 giai đoạn:
-Giai đoạn đầu đinh:
Giai đoạn này kéo 3-4 tháng ở cà phê vối sau khi hoa nở. Kích thƣớc bên
ngoài của quả hầu nhƣ không tăng lên và có hình đầu chiếc đinh ghim nên gọi là
“giai đoạn đầu đinh”. Tuy thể tích tăng rất ít, quả gần nhƣ đang ngủ nghỉ, nhƣng
trong giai đoạn này nếu thiếu nƣớc trầm trọng ở các đầu đinh có thể chuyển sang
màu hồng rồi rụng quả non.
-Giai đoạn tăng nhanh về thể tích:
Từ tháng thứ 3 đến tháng thứ 5 sau khi hoa nở, lúc này quả tăng nhanh về
mặt thể tích cũng nhƣ trọng lƣợng khô.

12


Cũng trong giai đoạn này, 2 khoang chứa hạt phát triển tới mức tối đa và
hóa gỗ. Kích thƣớc của khoang phụ thuộc vào tình trạng nƣớc trong cây. Ở giai
đoạn này nếu thiếu nƣớc thì các khoang chứa hạt sẽ không thể phát triển tối đa làm

không khí thích hợp. Khi xảy ra hiện tƣợng này thì một lƣợng muối sẽ bám vào lá
cà phê gây ra cháy lá, rụng lá dẫn đến hạn chế sự tăng trƣởng của cây hoặc gây chết
cây.
1.2.2. Tác động của ENSO đến thời tiết, điều kiện ngoại cảnh trồng cây cà phê
ENSO là từ viết tắt của El Niño Southern Oscillation (El Niño – Dao động
Nam) để chỉ cả 2 hiện tƣợng El Niño và La Niña và liên quan với dao động khí áp
giữa hai bờ phía Đông Thái Bình Dƣơng với phía Tây Thái Bình Dƣơng-Đông Ấn
Độ Dƣơng (đƣợc gọi là Dao động Nam) để phân biệt với dao động khí áp ở phía
Bắc Đại Tây Dƣơng. Số liệu ENSO là số liệu tháng của chuẩn sai Hiện tƣợng El
Niño và La Niña có ảnh hƣởng tới thời tiết, khí hậu toàn cầu với mức độ khác nhau
và rất đa dạng. Số liệu ENSO là số liệu tháng của dị thƣờng nhiệt độ mặt nƣớc biển
(SSTA) tại khu vực Niño 3 từ tháng 1/1961 đến nay. Số liệu đƣợc lấy từ trang của
Trung tâm Dự báo khí hậu Hoa Kỳ [51].
a. Hiện tƣợng El Niño:
Khi nói đến hiện tƣợng El Niño thì cần đề cập đến chỉ số S.O.I (Southern
Oscillation Index – Chỉ số dao động phƣơng nam). Chỉ số S.O.I tỷ lệ nghịch với
hiện tƣợng El Niño. Nghĩa là khi chỉ số này càng giảm (trị số âm) thì cƣờng độ của
hiện tƣợng El Niño càng lớn. Hiện tƣợng El Niño gây ra nắng nóng, khô hạn kéo
dài [14].
Hiện tƣợng El Niño trong mùa vụ 2004/05 đã gây khô cháy vƣờn cây, có
một số diện tích cà phê bị chết, số khác do không đảm bảo nƣớc tƣới nên không ra
hoa đƣợc nên dẫn đến tình trạng mất mùa. Diện tích bị hƣ hại khoảng 99348ha.
b. Hiện tƣợng La Niña:
Đây là hiện tƣợng trái ngƣợc với hiện tƣợng El Niño và cũng đƣợc đo bằng
chỉ số S.O.I. Nếu chỉ số S.O.I có trị số dƣơng thì sẽ xuất hiện hiện tƣợng La Niña.
Có nghĩa là nhiệt độ giảm xuống ở phía đông Thái Bình Dƣơng và nóng lên trên khí
hậu bình thƣờng ở phía tây Thái Bình Dƣơng. Khi hiện tƣợng La Niña xảy ra, mƣa

14