Khí hậu đang thay đổi, các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu diễn biến phức tạp của nó. Trước mắt các nhà khoa học của Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI đang phải đối phó 2 vấn đề: Nhiệt độ gia tăng sẽ gây hạn hán nhiều nơi và mực nước biển dâng. Tần suất diễn biến thời tiết bất thường xảy ra nhiều hơn.
Cây lúa chiếm vai trò quan trọng trong nuôi sống trên 3 tỷ người trên thế giới, trong đó có 1 tỷ người nghèo, bất kỳ ảnh hưởng bất lợi nào đối với sản xuất lúa do biến đổi khí hậu đều ảnh hưởng đến an ninh lương thực và tăng số người nghèo trên thế giới. Biến đổi khí hậu còn có ảnh hưởng thuận lợi sản xuất lúa ở một số vùng. Điển hình nhiệt độ tăng cho phép sản xuất lúa nhiều hơn ở các nước nằm ở phía Bắc như Trung Quốc, cho đến nay nhiều vùng ở nước này chỉ sản xuất có một vụ lúa, trong tương lai có thể chuyển lên sản xuất 2 vụ khi nhiệt độ tăng.
Tuy nhiên, phần lớn diện tích còn lại đều giảm năng suất. Viện Nghiên cứu Chính sách Lương thực Quốc tế (International Food Policy Research Institute - IFPRI) dự báo năng suất lúa cao sản của các nước đang phát triển giảm 15% và ở các nước đã phát triển tăng 12% vào năm 2050 do biến đổi khí hậu. Các dự báo gần đây cho thấy các chỏm băng ở hai cực đang tan chảy liên tục do nhiệt độ tăng, mực nước biển sẽ dâng 1 m vào cuối thế kỷ 21. Lúa được canh tác ở vùng đất thấp của vùng châu thổ và dọc theo bờ biển của các nước châu Á sẽ gánh chịu thiệt hại nặng nề nhất khi nước biển dâng.
Điển hình, Việt Nam hơn 50% sản lượng lúa được sản xuất ở ĐBSCL sẽ bị ảnh hưởng bởi nước biển dâng. Dự báo chính xác ảnh hưởng của nước biển dâng đến sản lượng của khu vực này rất phức tạp vì nó không chỉ có nước dâng. Thủy vực của cả vùng châu thổ sẽ bị ảnh hưởng, bao gồm thay đổi về phù sa bồi lắng và đất ven sông.
Cây lúa bản thân nó phát triển tốt trong môi trường ngập nước trong khi các cây màu khác bị chết. Tuy nhiên nếu ngập mà không kiểm soát được thì sẽ trở thành vấn đề vì cây lúa sẽ không thể sống được nếu bị ngập trong nước thời gian dài. Ngập lụt do nước biển dâng ở khu vực ven biển và các trận bão nhiệt đới ngày càng dữ dội và thường xuyên hơn sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản lượng lúa. Hiện nay có khoảng 20 triệu ha trồng lúa trên thế giới có nguy cơ bị ngập cao, đặc biệt nó là vựa lúa chính của các nước như Ấn Độ và Bangladesh.
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. Cây lúa chỉ chịu mặn ở mức trung bình và năng suất giảm khi gặp mặn. Khi nước biển dâng, sẽ mang nước mặn xâm nhập suốt cả vùng châu thổ, làm thay đổi hệ thống thủy lợi của cả khu vực. Tăng lượng khí thải nhà kính và tăng nhiệt độ. Tăng hàm lượng khí CO2 và nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến năng suất lúa. Hàm lượng khí CO2 cao sẽ làm tăng sinh khối, nhưng không cần thiết cho năng suất. Nhiệt độ cao sẽ làm giảm năng suất cũng như làm tăng tỷ lệ bông bất thụ, làm tăng hạt lép. Hô hấp càng cao khi nhiệt độ càng tăng cũng làm giảm sản lượng lúa. Có nhiều dự báo khác nhau về ảnh hưởng mối tương tác của tăng nhiệt độ, tăng khí CO2 và thay đổi ẩm độ đến năng suất lúa trong tương lai. Các nghiên cứu của Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI cho thấy khi nhiệt độ ban đêm tăng 1oC sẽ làm năng suất lúa giảm khoảng 10%.
Cây lúa cần rất nhiều nước để tăng trưởng. Chỉ cần thiếu nước 1 tuần ở vùng đất lúa rẫy hay 2 tuần ở vùng đất lúa nước, năng suất lúa sẽ bị giảm nghiêm trọng. Năng suất lúa giảm từ 17- 40% do thiếu nước khi gặp hạn hán nặng. Với kịch bản biến đổi khí hậu, cường lực và tần suất hạn hán được dự báo ngày càng tăng ở vùng tưới nước mưa và hạn hán còn kéo dài đến vùng lúa nước có tưới. Thiếu nước có thể ảnh hưởng 23 triệu ha lúa tưới bằng nước mưa ở Nam và Đông Nam Á. Tại châu Phi, hạn hán nặng có thể đe dọa 80% diện tích lúa tưới nhờ nước mưa của 23 triệu ha. Hạn hán còn ảnh hưởng đến sản xuất lúa của Úc, Trung Quốc, Mỹ và các nước khác.
Quan sát ruộng lúa của hàng trăm nông dân cho thấy sâu bệnh và cỏ dại ảnh hưởng nặng nề bởi biến đổi khí hậu. Hạn hán, mưa thất thường và thiếu nước sẽ làm tăng nguy cơ bị nhiễm bệnh đốm nâu và cháy lá. Mặt khác, thay đổi môi trường và chuyển đổi kỹ thuật canh tác nông dân theo hướng thích nghi với biến đổi khí hậu có thể làm giảm bệnh khô vằn, ruồi đục lá hay sâu ngài đêm (cutworms). Trong bối cảnh đó cần chiến lược phòng trừ mới. Cỏ dại dự báo sẽ tăng và trở thành thách thức lớn cho sản xuất lúa. Biến đổi thời tiết thất thường cũng tạo điều kiện thuận lợi cho chuột phát triển.
