Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai<br />
<br />
ĐÁNH GIÁ SỰ PHÙ HỢP CỦA KỸ THUẬT TƯỚI ƯỚT KHÔ XEN KẼ (AWD)<br />
TRONG CANH TÁC LÚA NƯỚC Ở VIỆT NAM<br />
Nguyễn Thị Huệ1, Mai Văn Trịnh1, Vũ Dương Quỳnh1, Phan Hữu Thành1,<br />
Bjoern Ole Sander2, Palao Leo2, Phạm Thị Thanh Nga1<br />
1<br />
Viện Môi trường Nông nghiệp – Phú Đô, Nam Từ Liêm, Hà Nội<br />
2<br />
Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI)<br />
TÓM TẮT<br />
Nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá sự phù hợp của kỹ thuật tưới ướt khô xen kẽ<br />
(Alternate Wetting and Drying - AWD) trong canh tác lúa ở các vùng sinh thái khác nhau của Việt Nam<br />
dựa trên tính cân bằng nước từ các thông số lượng mưa, lượng bốc hơi và thấm sâu. Kết quả tính toán<br />
cho thấy có 88,34% (2.760.001 ha) diện tích đất lúa vụ Đông Xuân/Xuân, 90,15% (3.422.281 ha) diện<br />
tích đất lúa vụ Hè Thu/Mùa và 78,32% (652.132 ha) diện tích đất lúa vụ Thu Đông phù hợp cao với kỹ<br />
thuật AWD. Kết quả nghiên cứu cũng đã đưa ra được bản đồ kỹ thuật AWD thích hợp cho cả 3 vụ lúa ở<br />
Việt Nam. Từ kết quả nghiên cứu này có thể chỉ ra vị trí và diện tích trồng lúa nào ở Việt Nam có thể áp<br />
dụng kỹ thuật AWD và kết quả này cũng có thể được áp dụng để tính toán nhu cầu nước cho từng<br />
giống lúa nhằm đảm bảo năng suất lúa cao, tiết kiệm nước tưới và giảm phát thải khí nhà kính.<br />
Từ khóa: Kỹ thuật tưới ướt khô xen kẽ (AWD), bản đồ thích hợp AWD, mức độ phù hợp của<br />
việc áp dụng AWD.<br />
<br />
I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br />
Trong canh tác lúa, nước là yếu tố đầu<br />
tiên ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng, phát<br />
triển và năng suất mùa vụ, cây lúa luôn cần<br />
nước từ giai đoạn mạ, làm đòng đến trổ và<br />
chín. Để tạo ra được 1 đơn vị thân lá lúa cần<br />
400-450 đơn vị nước, tạo ra 1 đơn vị hạt cần<br />
300–350 đơn vị nước, nếu đất không đủ ẩm và<br />
mực nước trong ruộng quá cao sẽ không tốt<br />
cho đẻ nhánh, làm đốt và vươn lóng của lúa.<br />
Canh tác lúa tại Việt Nam đang phải đương đầu<br />
với hàng loạt thách thức từ tác động của biến<br />
đổi khí hậu như: nguồn nước ngày càng thiếu<br />
và cạn kiệt, lượng mưa hàng năm có xu thế<br />
giảm, khô hạn nắng nóng diễn ra liên tục, mực<br />
nước của các con sông thấp; thiên tai xảy ra<br />
khắp nơi. Chỉ tính riêng đầu năm 2016 có 11<br />
tỉnh trong đó có 8/13 tỉnh thuộc Đồng bằng<br />
sông Cửu Long công bố thiên tai do hạn và<br />
mặn. Bên cạnh việc tiêu tốn một lượng nước<br />
lớn thì canh tác lúa nước cũng phát thải vào khí<br />
quyển một lượng khí nhà kính không nhỏ.<br />
Theo kết quả kiểm kê khí nhà kính 2010, lượng<br />
KNK phát thải trong lĩnh vực nông nghiệp<br />
tương đương 88,35 triệu tấn CO2, chiếm 36%<br />
tổng lượng KNK phát thải của cả nước trong<br />
đó phát thải từ trồng lúa chiếm 50,49%. Chính<br />
vì vậy việc áp dụng biện pháp canh tác lúa tiên<br />
tiến để sử dụng nước, phân bón hiệu quả, tiết<br />
kiệm và giảm phát thải khí nhà kính đang là<br />
giải pháp mang tính chiến lược trước mắt và<br />
<br />
lâu dài. Kỹ thuật tưới nước khô xen kẽ (AWD)<br />
là kỹ thuật quản lý nước trong quy trình trồng<br />
lúa. Kỹ thuật này sử dụng chu trình rút nước và<br />
tưới nước xen kẽ nhau, giữ mực nước trong<br />
ruộng ở mức độ tốt nhất cho sự sinh trưởng của<br />
cây lúa trong suốt một vụ. Kỹ thuật này đang<br />
được Cục Bảo vệ thực vật, Viện Nghiên cứu<br />
lúa quốc tế (IRRI) và các chuyên gia trồng trọt<br />
khuyến cáo nhiều nhất bởi vì nó tiết kiệm 3035% lượng nước sử dụng (Cục Bảo vệ thực<br />
vật, 2014), giảm phát thải khí nhà kính 46-69%<br />
(Mai Văn Trịnh, 2015) và tăng năng suất bình<br />
quân 9–15% (Cục Bảo vệ thực vật, 2014). Tuy<br />
nhiên đến nay Việt Nam mới chỉ áp dụng biện<br />
pháp tưới tiết kiệm nước ướt khô xen kẽ trên<br />
3,22% tổng diện tích gieo trồng lúa toàn quốc<br />
(7.753.200 ha) và diện tích áp dụng nhỏ lẻ nằm<br />
rải rác chủ yếu ở các tỉnh miền Bắc và miền<br />
Trung (Cục Bảo vệ Thực vật, 2014).<br />
Trong nghiên cứu này chúng tôi hướng<br />
tới việc đánh giá tính thích nghi của kỹ thuật<br />
AWD trong canh tác lúa ở Việt Nam dựa trên<br />
tính cân bằng nước từ các thông số lượng mưa,<br />
lượng bốc hơi và thấm sâu. Đây là bước khởi<br />
đầu rất quan trọng để xác định trước địa điểm<br />
trồng lúa phù hợp với kỹ thuật AWD cho lúa ở<br />
Việt Nam. Nó là tiền đề để tiến hành các<br />
nghiên cứu và triển khai thực tế tiếp theo trong<br />
định hướng phát triển lúa gạo bền vững ở Việt<br />
Nam, ứng phó với biến đổi khí hậu.<br />
<br />
1173<br />
<br />
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM<br />
<br />
II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br />
Nghiên cứu được tiến hành trên toàn bộ<br />
diện tích đất trồng lúa của Việt Nam. Các<br />
phương pháp nghiên cứu được sử dụng bao gồm:<br />
- Thu thập dữ liệu không gian bao gồm:<br />
bản đồ hành chính tỉnh, bản đồ đất tỷ lệ<br />
1:1.000.000 (ATLAS Viet Nam, 2012), ảnh vệ<br />
tinh MODIS năm 2012 với độ phân giải 500 m,<br />
nhiệt độ tối thiểu và tối đa hàng ngày, lượng<br />
mưa ngày ở định dạng raster 0.25 degrees (28<br />
km) trong 15 năm (1998 – 2012) của (NASA,<br />
2012, 2015b).<br />
- Thu thập dữ liệu phi không gian bao<br />
gồm: thành phần cơ giới đất theo từng loại đất<br />
của 63 tỉnh thành, số liệu thống kê về diện tích<br />
đất trồng lúa các vụ trong năm, lịch thời vụ lúa<br />
bao gồm: ngày gieo trồng, ngày thu hoạch<br />
chính vụ của 3 vụ lúa chính trong năm (vụ<br />
Đông Xuân/Xuân, vụ Hè Thu/mùa, vụ Thu<br />
Đông), lượng thấm sâu của các các loại đất.<br />
Các dữ liệu này được thu thập từ các báo cáo<br />
thuyết minh xây dựng bản đồ đất của Bộ Nông<br />
nghiệp và Phát triển Nông thôn, các báo cáo<br />
sản xuất trồng trọt của các tỉnh, các bản tin, bài<br />
viết điện tử về sản xuất lúa các vụ và các<br />
nghiên cứu trong và ngoài nước về mức độ<br />
thấm trên các loại đất.<br />
- Các số liệu thành phần cơ giới đất được<br />
xử lý dựa vào tam giác đều phân loại đất của<br />
Mỹ (USDA), các số liệu nghiên cứu về độ<br />
<br />
thấm sâu của đất được lấy giá trị trung bình<br />
cộng của từng loại đất sau đó chuyển vào bảng<br />
thuộc tính của bản đồ đất; số liệu thời vụ được<br />
đếm ngày gieo trồng, ngày thu hoạch, số ngày<br />
sinh trưởng để đưa vào bản đồ hành chính tỉnh.<br />
Bản đồ đất trồng lúa được xây dựng từ ảnh<br />
MODIS và chuyển sang dạng vecter sau đó<br />
chồng ghép phân tích không gian với bản đồ<br />
đất để đưa ra bản đồ phân loại đất lúa Việt<br />
Nam. Các dữ liệu bản đồ được đưa về cùng<br />
định dạng, hệ tọa độ và chuyển sang raster đưa<br />
vào mô hình phân tích không gian.<br />
- Sử dụng Phần mềm ARCGIS, QGIS,<br />
Python để xây dựng mô hình tính toán cân<br />
bằng nước: các dữ liệu đầu vào cho các mô<br />
hình cân bằng nước được chia theo chu kỳ (10<br />
ngày), tính toán cân bằng nước bằng phân tích<br />
không gian dựa trên các dữ liệu tuần của lượng<br />
nước mưa, lượng nước bốc hơi và thấm sâu.<br />
Sự thích nghi với kỹ thuật AWD xảy ra<br />
khi cân bằng nước trong đất bị thiếu hụt: lượng<br />
mưa nhỏ hơn tổng lượng nước bị mất do bốc<br />
hơi và thấm và ngược lại sự thích nghi kỹ thuật<br />
AWD không xảy ra nếu cân bằng nước trong<br />
đất bị dư thừa: lượng mưa lớn hơn tổng lượng<br />
nước mất đi do bốc hơi và thấm sâu.<br />
Đánh giá thích nghi kỹ thuật tưới AWD<br />
cho mỗi vụ lúa dựa vào chỉ số điểm thích nghi<br />
(DEF) của các tuần bị thâm hụt nước và tổng số<br />
tuần của mỗi vụ, chỉ số này dao động từ 0 - 1.<br />
<br />
Số điểm thích nghi trong mỗi vụ<br />
Chỉ số điểm thích nghi = -------------------------------------Tổng số điểm trong vụ<br />
Theo nghiên cứu của Viện Nghiên cứu<br />
Lúa Quốc tế (IRRI) thì mức độ thích nghi kỹ<br />
thuật AWD được chia thành 3 lớp riêng biệt:<br />
thích nghi cao (High Suitability), thích nghi<br />
trung bình (Moderate Suitability), thích nghi<br />
thấp (Low Suitability) dựa vào phép phân tích<br />
không gian trên phần mềm ARCGIS. Để kiểm<br />
chứng lại khoảng chia mức độ thích nghi này<br />
<br />
thích ứng với vùng khí hậu của Việt Nam,<br />
nhóm nghiên cứu cũng đã thay đổi khoảng chia<br />
mức độ thích nghi kỹ thuật AWD để kiểm tra<br />
lại kết quả tính toán của mô hình. Mức độ phù<br />
hợp thấp khi DEF