Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình động thái để xác định công thức luân canh trên đất phù sa trung tính ít chua đồng bằng sông Cửu Long

Công trình hoàn thành tại:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Người hướng dẫn khoa học:

1. PGS.TS ĐOÀN VĂN ĐIẾM 2. PGS.TS NGUYỄN VĂN VIẾT

Phản biện 1: PGS.TS. Phạm Văn Cường.

Khoa Nông học, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

Phản biện 2: PGS.TS. Trần Hồng Thái

Viện Khoa học KTTV&MT, Bộ TN&MT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------------------- NGÔ TIỀN GIANG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐỘNG THÁI ĐỂ XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC LUÂN CANH TRÊN ĐẤT PHÙ SA TRUNG TÍNH ÍT CHUA ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Phản biện 3: TS. Nguyễn Đại Khánh

Chuyên ngành: Trồng trọt

Trung tâm KTTV Quốc Gia, Bộ TN&MT

Mã số: 62.62.01.01

Luận án sẽ được bảo vệ tại hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại:

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

Vào hồi giờ, ngày tháng năm

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – 2012

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội - Thư viện Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường

1

2

MỞ ĐẦU

Để đạt được 4 mục tiêu trên, từng vùng phải xây dựng được cơ cấu

1 Tính cấp thiết của đề tài “Xây dựng nền nông nghiệp phát triển toàn diện theo hướng hiện đại, bền vững, sản xuất hàng hoá lớn, có năng suất, chất lượng, hiệu quả và khả năng cạnh tranh cao, bảo đảm vững chắc an ninh lương thực quốc gia cả trước mắt và lâu dài” là mục tiêu, chiến lược phát triển nông nghiệp Việt Nam đến 2020, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2009 [1]. Ngay từ những năm 1982, với nhiều dự án xây dựng các vùng sinh thái nông nghiệp trên thế giới và Đông Nam Á, FAO đã đưa ra nhiều quy trình để xác định cơ cấu mùa vụ cây trồng cho từng khu vực cụ thể nhằm đạt được các mục đích chủ yếu: (1) Xác định mức độ phù hợp với các điều kiện khí hậu từng vùng, nâng cao khả năng khai thác và sử dụng tối đa các điều kiện khí hậu thời tiết thuận lợi, giảm thiểu các tác động không thuận lợi trong từng vụ; (2) Khai thác tối đa lợi thế của các loại đất ở từng vùng; (3) Bảo đảm đạt hiệu quả kinh tế cao hơn với từng mức đầu tư cho từng cơ cấu luân canh trên từng vùng đất cụ thể; (4) Bảo đảm một nền nông nghiệp phát triển bền vững. FAO, 2006 [51] luân canh cây trồng hợp lý. Cơ cấu cây trồng được hình thành từ điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội cụ thể và vận động theo thời gian. Một cơ cấu cây trồng hợp lý phải phù hợp với điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội, thể hiện tính hiệu quả mối quan hệ giữa các cây trồng được bố trí trên đồng ruộng, làm cho sản xuất ngành trồng trọt phát triển toàn diện, mạnh mẽ vững chắc theo hướng sản xuất thâm canh gắn với đa canh, sản xuất hàng hoá và có hiệu quả kinh tế cao, Lý Nhạc và cộng sự, 1987 [24], Đào Thế Tuấn, 1989 [39]. Cùng với đề xuất cơ cấu cây trồng cần hoàn thiện các phương pháp, công cụ tính toán cho phép sử dụng tối đa các nguồn thông tin, rút ngắn thời gian thử nghiệm để đưa ra được các công thức luân canh phù hợp. Từ đó cho thấy một số hạn chế cần phải giải quyết: (1) Trong nghiên cứu xác định công thức luân canh, thời vụ gieo trồng đã chú ý đến khí hậu nhưng những biến động hàng năm của điều kiện thời tiết khí hậu ảnh hưởng đến hoạt

động sản xuất nông nghiệp như thế nào lại chưa được quan tâm nghiên cứu thoả đáng; (2) Các nghiên cứu đơn lẻ cho từng cây trồng cụ thể đã được quan tâm nhiều nhưng việc xây dựng tổ hợp các cây trồng trong mối quan hệ với thời tiết chưa được chú ý nhiều; (3) Các công thức luân canh cần nhiều thời gian thử nghiệm nên khi đưa ra sản xuất, đôi khi đã không còn hoặc ít phù hợp với điều kiện thị trường; (4) Các công cụ mô phỏng quá trình sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất của các cây trồng nông nghiệp đã được phát triển mạnh mẽ trên thế giới cho phép giải quyết nhanh bài toán đó nhưng chưa được tham số hoá trong điều kiện của đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Để góp phần giải quyết các nội dung trên, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng mô hình động thái để xác định công thức luân canh trên đất phù sa trung tính ít chua đồng bằng sông Cửu Long”. 2 Mục đích và yêu cầu nghiên cứu 2.1 Mục đích của đề tài - Mô phỏng quá trình sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất một số cây trồng chính phù hợp với các điều kiện khí hậu, thuỷ văn trên đất phù sa trung tính ít chua đồng bằng sông Cửu Long; - Thử nghiệm áp dụng các thông tin khí hậu, khí hậu nông nghiệp, kinh tế để thiết lập và đánh giá nhanh các công thức luân canh cho trên đất phù sa trung tính ít chua đồng bằng sông Cửu Long. 2.2 Yêu cầu của đề tài - Xác định và chính xác hoá các tham số của mô hình động thái hình thành năng suất một số cây trồng chính (lúa, ngô, đậu tương) trên trên đất phù sa trung tính ít chua đồng bằng sông Cửu Long; - Ứng dụng mô hình động thái hình thành năng suất cây trồng để đánh giá và xác định công thức luân canh lấy lúa làm nền kèm theo các hiệu quả kinh tế trên đất phù sa trung tính ít chua đồng bằng sông Cửu Long. 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học Đánh giá tác động của điều kiện khí hậu thời tiết đến sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất cây trồng không chỉ dựa trên đơn lẻ từng yếu

3

4

5 Điểm mới của luận án - Sử dụng công cụ toán học mô phỏng quá trình sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất một số cây trồng chính trên đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL trong mối quan hệ đất - khí hậu - cây trồng theo từng bước thời gian (mô hình động thái); - Ứng dụng mô hình động thái hình thành năng suất cây trồng xác định các công thức luân canh lấy lúa làm nền trên đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL trong mối quan hệ thời tiết khí hậu - cây trồng và hiệu quả kinh tế. 6. Cấu trúc của luận án Luận án được trình bày trên 136 trang; phần mở đầu: 4 trang; chương 1: Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học của đề tài: 32 trang; chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu: 16 trang; chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận: 72 trang; chương 4 : kết luận và đề nghị: 2 trang; Phần tài liệu tham khảo gồm 47 tài liệu tiếng Việt, 17 tài liệu tiếng Anh và 20 tài liệu tiếng Nga. Số liệu được trình bày trên 48 bảng biểu, 33 hình vẽ. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Cơ cấu cây trồng 1.1.1 Cơ cấu cây trồng Hệ thống cây trồng là hoạt động sản xuất cây trồng trong nông trại bao gồm tất cả các hợp phần cần có để sản xuất một tổ hợp các cây trồng và mối quan hệ giữa chúng với môi trường. Do đặc tính sinh học của cây trồng và môi trường luôn biến đổi nên chúng mang tính động. Vì vậy, khi nghiên cứu hệ thống cây trồng không chỉ dừng lại ở một không gian và thời gian mà là việc làm thường xuyên để tìm ra xu thế phát triển, yếu tố hạn chế, giải pháp khắc phục để chuyển đổi hệ thống cây trồng, Đào Thế Tuấn, 1984 [38]. 1.1.2 Nghiên cứu phát triển cơ cấu cây trồng trên thế giới và Việt Nam Nghiên cứu hệ thống canh tác, hệ thống cây trồng và các biện pháp kỹ thuật như: trồng xen, trồng gối, thâm canh tăng vụ, tưới nước... đã được đề cập từ lâu. Ở Việt Nam, hàng loạt các giống cây trồng và biện pháp kỹ thuật canh tác về lúa, lạc, đậu đỗ, ngô,... ra đời đã góp phần đáng kể vào việc

tố mà là đánh giá tác động tổng hợp các yếu tố. Đề tài là cơ sở khoa học chứng minh tác động của điều kiện ngoại cảnh mang tính tổng hợp. Xây dựng cơ cấu gieo trồng, công thức luân canh phải nắm bắt được các điều kiện thuận lợi, bất thuận của từng vùng nhằm phát huy thế mạnh, giảm thiểu rủi ro trong hoạt động sản xuất nông nghiệp, mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Đề tài là dẫn liệu khoa học về việc xác định công thức luân canh phù hợp với các điều kiện khí hậu của vùng. Kết quả nghiên cứu của đề tài là phương pháp, công cụ cho phép có đầy đủ cơ sở khoa học để đánh giá tác động của các dao động, biến đổi khí hậu đến trồng trọt khu vực đồng bằng sông Cửu Long. 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Bằng mô hình toán, trên cơ sở các thông tin khí hậu - đất đai - cây trồng, cho phép xác định được ngay các công thức luân canh thích hợp. Điều này sẽ có ý nghĩa rất lớn cho các nhà quản lý chỉ đạo sản xuất nông nghiệp và người nông dân, tuỳ theo điều kiện (đầu tư, giá cả...) mà ngay từ đầu vụ có thể chọn lựa được công thức luân canh phù hợp. Kết quả của đề tài sẽ góp phần ổn định và nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp, phát huy lợi thế của vùng phù sa trung tính ít chua ĐBSCL nhằm từng bước nâng cao, ổn định đời sống cho người nông dân. 4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài (1) Đề tài tiến hành nghiên cứu trên 3 cây trồng chính: lúa, ngô, đậu tương trong các công thức luân canh lấy lúa làm nền trên đất phù sa trung tính ít chua ở ĐBSCL (vùng ven sông Tiền - sông Hậu, khu vực không chịu ảnh hưởng của lũ và triều); (2) Các tham số được xác định thông qua các quan trắc thực nghiệm thường xuyên của Trạm Khí tượng Thuỷ văn Nông nghiệp Trà Nóc, Cần Thơ. (3) Kiểm nghiệm tính phù hợp của mô hình bằng số liệu không phụ thuộc thông qua kết quả khảo nghiệm và kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng và phân bón của Cục Trồng trọt, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn từ năm 2007 đến 2010; kết quả thí nghiệm 12 giống đậu tương tại Ô Môn, Cần Thơ. (4) Các tính toán liên quan đến hiệu quả kinh tế được xác định trên cơ sở mức đầu tư (theo định mức khuyến nông) với giá cố định..

5

6

phần lãnh thổ phía Bắc với độ chính xác cao. Tuy nhiên, việc áp dụng mô hình động thái xác định cơ cấu luân canh cây trồng vùng đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL cho đến nay chưa có công trình nào hay một tác giả nào nghiên cứu ứng dụng. Cho nên đây là vấn đề nghiên cứu đầu tiên và rất cần thiết cho sản xuất nông nghiệp ở ĐBSCL.

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu: 3 cây trồng chính (lúa, ngô, đậu tương). 2.2 Nội dung thực hiện: (1) Đánh giá điều kiện tự nhiên vùng đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL; (2) Nghiên cứu xác định các tham số khí hậu - đất - cây trồng ở vùng đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL; (3) Xác định các tham số của mô hình động thái; (4) Thực nghiệm số lựa chọn và đánh giá hiệu quả kinh tế các công thức luân canh vùng đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL; 2.3 Địa điểm, thời gian nghiên cứu 2.3.1 Địa điểm: (1) Trung tâm Nghiên cứu Khí tượng Nông nghiệp; (2) Trạm Thực nghiệm Khí tượng Thuỷ văn Nông nghiệp Trà Nóc - Cần Thơ, Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường. 2.3.2 Thời gian: 2006 - 2010 2.4 Phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Điều tra, phân tích điều kiện tự nhiên với sản xuất nông nghiệp Điều tra thu thập và phân tích đặc điểm điều kiện tự nhiên vùng đồng bằng sông Cửu Long. Phân tích, đánh giá mối quan hệ của cơ cấu cây trồng, công thức luân canh với điều kiện khí hậu, thuỷ văn và đất đai. 2.4.2 Bố trí thí nghiệm Các thí nghiệm thực hiện tại Trạm Thực nghiệm Khí tượng Thuỷ văn Nông nghiệp Trà Nóc, bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCB), 3 lần nhắc lại. Quy trình chăm sóc theo khuyến nông Cần Thơ. 2.4.2.1 Thí nghiệm trên lúa: Thí nghiệm trên lúa được bố trí trong các vụ đông xuân, xuân hè và hè thu qua các năm 2000, 2001, 2002 và 2003.

nâng cao năng suất, sản lượng. Song song với xây dựng mô hình cơ cấu cây trồng cần phải hoàn thiện các phương pháp, công cụ tính toán để có thể đưa ra các công thức luân canh, giảm bớt thời gian thử nghiệm, sử dụng tối đa các nguồn thông tin để có được những mùa vụ bền vững. 1.2 Nghiên cứu mô hình mô phỏng trên thế giới và trong nước Với mục tiêu định lượng hoá ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến năng suất cây trồng, đã khởi thảo hàng loạt những mô hình toán như mô hình thống kê, mô hình động thái - thống kê. Mô hình hoá quá trình hình thành năng suất cây trồng được tiến hành bằng 2 cách: mô hình thực nghiệm và mô hình lý thuyết. Các tiến bộ trong mô tả bộ gen thực vật, sự hiểu biết về quá trình tăng trưởng và phát triển đã cho phép các nhà mô hình hoá thực hiện một cuộc cải tổ cần thiết về cách thức mô phỏng phản ứng của cây trồng. White và Hoogenboom đã xác định sáu mức độ chi tiết di truyền trong các mô hình mô phỏng cây trồng: (1) Mô hình chung, không tham khảo đến loài; (2) Mô hình cụ thể loài không tham khảo về kiểu di truyền; (3) Khác biệt di truyền đại diện bằng thông số cụ thể; (4) Khác biệt di truyền đại diện bởi các alen cụ thể, phản ứng của gen thể hiện thông qua mô hình tuyến tính; (5) Di truyền khác biệt đại diện bởi các kiểu gen, mô phỏng dựa trên quy định về biểu hiện kiểu gen, các phản ứng của kiểu gen và môi trường; (6) Di truyền khác biệt đại diện bởi các kiểu gen, phản ứng gen và môi trường được mô phỏng ở mức độ tương tác cao. Mô hình cây trồng và phân tích hệ thống đã trở thành công cụ quan trọng trong nghiên cứu nông nghiệp hiện đại. Mô hình tổng hợp những hiểu biết của con người về các quá trình sinh lý, sinh thái, ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh bằng các phương trình toán học. Khi một mô hình được xác nhận, nó sẽ giúp phân tích và giải thích thí nghiệm. Mục tiêu của mô hình mô phỏng còn hướng tới việc tối ưu hóa hệ thống sản xuất, giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường, Hodges T. và cộng sự, 1992 [55]. Ở Việt Nam, từ những năm 1980 đã bắt đầu tiệm cận với các mô hình dự báo năng suất cây trồng, trong đó mô hình động thái đã và đang được quan tâm nghiên cứu nhiều. Các mô hình này hiện đang được dùng trong đánh giá điều kiện khí tượng nông nghiệp (KTNN), tính toán năng suất ở

7

8

2.4.2.2 Thí nghiệm trên đậu tương, ngô: Thí nghiệm xác định các hệ số của mô hình động thái được bố trí trong các vụ xuân hè và hè thu qua các năm 2004, 2005.

Ngày gieo Ngày gieo Ngày gieo

Bảng 2.1. Giống và thời vụ gieo trồng lúa Giống

Giống Giống Vụ đông xuân Vụ xuân hè Vụ hè thu

16/11/1999 20/3/2001 15/7/2001

2/12/2000 3/4/2002 19/7/2002

IR64 OMCS 2000 IR64 OM21 OM1490 IR64 IR64 OM2000 IR64 OM21 OM1490 OM21 IR 64 OMCS 2000 IR 64 OM 21 OM 1490 IR 64 6/12/2001 24/3/2003 4/7/2003 OM 2492 OM1490 OM 2492

Bảng 2.2. Giống và thời vụ gieo trồng đậu tương, ngô Ngô Đậu tương Giống Giống Ngày gieo xuân hè Ngày gieo hè thu Ngày gieo xuân hè Ngày gieo hè thu DK888 21/3/04 15/7/04 15/3/04 15/7/04 MTĐ - 176 HL 203 LVN10

hình thông qua các số liệu điều tra khảo sát, thu thập từ các nghiên cứu thí nghiệm về giống bao gồm: (1) Các thí nghiệm về khảo nghiệm lúa, ngô năm từ các kết quả khảo nghiệm, kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng và phân bón từ năm 2008 đến 2010; (2) Kết quả nghiên cứu khảo nghiệm các giống lúa và cây trồng cạn của Viện Lúa đồng bằng sông Cửu Long trong các năm 2006, 2007; (3) Kết quả nghiên cứu đặc điểm các giống đậu nành tại huyện Ô Môn, Thành phố Cần Thơ trong năm 2008-2009 của Trường Đại học Nông lâm TP. Hồ Chí Minh. 2.4.4 Xác định công thức luân canh Sản xuất lúa ở ĐBSCL phụ thuộc chủ yếu vào nguồn nước. Đề tài sử dụng chỉ tiêu về mùa mưa, triều để xác định vụ gieo trồng lúa chính. Dựa trên vụ lúa chính đó, xem xét bố trí các cây trồng sau như thế nào để có công thức luân canh cây trồng có hiệu quả kinh tế cao hơn cả. Để đo lường hiệu quả kinh tế của mỗi vụ sản xuất, các chỉ số dưới đây được tính toán theo công thức tương ứng. Các chỉ số là tổng của các vụ sản xuất trong các công thức. -

-

Chi phí: Tổng các chi phí sản xuất bao gồm cả công lao động Tổng thu = Tổng sản phẩm × giá Lãi thuần = Tổng thu - Chi phí

14/3/05 20/7/05 10/3/05 20/7/05 MTĐ - 176 HL 203 DK888 LVN10

- 2.4.5 Cấu trúc mô hình động thái

2.4.2.3 Các chỉ tiêu theo dõi (1) Quan trắc các yếu tố khí tượng bề mặt tại vườn khí tượng; (2) Quan trắc sinh học tiến hành theo Quy phạm quan trắc khí tượng Nông nghiệp [2]; (3) Cân sấy sinh khối và đo các yếu tố tiểu khí hậu đồng ruộng. 2.4.3 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

trình

−

Th

100

S

=

y

) Y

Th

 × 

Phân tích phương sai (ANOVA) được thực hiện bằng chương trình IRRISTAT 5.0; đánh giá mức độ chính xác của các tham số trong mô hình động thái, tác giả sử dụng phương pháp tính sai số của tác giả Nguyễn Văn Viết, 1986 [40]: ( Y Y  t  

Trong đó: Sy: Sai số của giá trị tính toán so với số liệu thực (%), YT: Giá trị tính toán của các tham số, YTh: Giá trị thực tế của các tham số.

Trên cơ sở bộ tham số đã được xác định và chính xác hoá với số liệu phụ thuộc (các năm thí nghiệm), tiến hành đánh giá tính phù hợp của mô

Mô hình quá trình hình thành sinh khối, năng suất của cây trồng bao gồm mô tả định lượng những quá trình quang hợp, hô hấp, sinh trưởng, chế độ nhiệt và ẩm của cây trồng. 2.4.5.1 Mô hình quá quang hợp và hô hấp Mô tả toán học quá trình quang hợp cho cây trồng một năm sử dụng công thức thực

Hình 2.2. Sơ đồ mô tả cấu trúc mô hình động thái

9

10

dm

R

−

= φ ob

ob

dT

Trong đó: dm/dT: Tăng trưởng sinh khối của cây; φob: Tổng sản phẩm quang hợp; Rob: Tổng lượng hô hấp.

nghiệm của Monsi-Sacki do Budagovski A. I. và cộng sự, 1966 [65] cải tiến trong tính toán quang hợp của quần thể ở điều kiện tối ưu.

(2.17)

j

Ross Iu. K., 1968 [76] đưa ra hệ phương trình vi phân để mô tả sinh

I

i

(2.1)

=

j Φ oi

trưởng của cây theo từng bộ phận riêng biệt:

a × × i imax Φ j I + × Φ

4

i

imax

Φ a i Φ

R

−

×

)

( × φβ ob

'ii

ε R

ob

εφ

Trong đó: Φoi: Cường độ quang hợp ở điều kiện tối ưu (mgCO2dm-2giờ-1); Φmaxi: Cường độ quang hợp tối đa; aΦi: Hệ số góc đường cong quang hợp; I: Cường độ bức xạ hoạt động PAR; J: Tuần tính toán.

∑

i

1i =

=

4

Trong điều kiện thực tế, quang hợp xác định theo Pôlevôi A.N.,

dm dT

WMV

−

+

i

'ii

∑

Xukhop L. N., 1986 [74]:

1i =

     

Trong đó: ii': Bộ phận của cây; mi: Trọng lượng khô bộ phận i; εφ: Hệ số hữu hiệu quang hợp; εR: Hệ số hô hấp; Rob: Tổng lượng hô hấp trong ngày; Vi: Trọng lượng khô của phần tử i bị mất trong ngày; βi: Hàm sinh trưởng; M: Tổng lượng chất khô

φτitrennuoc = φoitrennuoc×αφi

Để cho giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng sử dụng hàm sinh trưởng βi,

×ψφitrennuoc (2.4)

φτitrongnuoc=φoitrennuoc×αφi

Mô tả tốc độ thay đổi sinh khối từng bộ phận của cây trồng, sử dụng

Trong đó:φτitrennuoc , φτitrongnuoc: Cường độ quang hợp trong điều kiện thực tế của phần trên nước và phần trong nước; αφi: Đường cong quang hợp của cơ quan i; ψφitrennuoc, ψφitrongnuoc: Hàm ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quang hợp

×ψφi trennuoc (2.5) Đường cong ảnh hưởng của nhiệt độ đến quang hợp dựa trên cơ sở của

đối với giai đoạn sinh trưởng sinh thực sử dụng hàm ωi. phương trình của Galiamina E. P. 1974 [66] và Polevoi A. N., 1978 [73]:

C

m

×

×

công thức của Ross Iu.K:

)

i

φβ × ob

( α ri

mi

i

=

−

dm dT

i C1 +

ωϕ × + r i C1 +

gi

gi

r,S,L

(2.18)

=

φψ

C

m

m

×

×

×

−

×

α rp

mp

ϕ r

p

( ω i

i

∑

dm

p

i

  

 )  

T d T d

T − do T − do

opt

T d T d

T − do T − do

opt

=

−

   

  2 −×  

Trong đó: Td: Nhiệt độ trung bình ban ngày (không khí hoặc nước); Tdo, Tdopt: Nhiệt độ bắt đầu và nhiệt độ tối ưu cho quang hợp (không khí hoặc nước).

dT

1

Cp

φβ × p ob C1 +

+

pP

(2.6)

        

Cường độ quang hợp của lá, thân trên và dưới nước trong toàn bộ thời

gian chiếu sáng ban ngày:

Bức xạ hoạt động quang hợp (PAR) trong quần thể được xác định theo

2.4.5.3 Mô hình hoá chế độ nhiệt ẩm công thức của Budagovski A.I. và cộng sự, 1966 [65]:

φitrennuoc=ε×φτitrennuoc×Litrennuoc× τd (2.9) φitrongnuoc=ε×φτitrongnuoc×Litrongnuoc×τd (2.10)

OH

I

=

H

Trong đó: ε: Hệ số chuyển đổi CO2 sang sinh khối; Li: Diện tích bề mặt đồng hoá bộ phận i phần trên và trong nước; τd: Thời gian chiếu sáng trong ngày.

L

I C1 +

×

Q

Hi

Trong đó: IOH: Cường độ PAR trên bề mặt quần thể; CQ: Hằng số thực nghiệm, LHi: Diện tích bề mặt đồng hoá phần trên nước.

Quá trình hô hấp được chia thành “hô hấp sinh trưởng” và “hô hấp duy

(2.20) Trong đó: βi: Hàm sinh trưởng của giai đoạn dinh dưỡng; ωi: Hàm sinh trưởng của giai đoạn sinh thực;i: Lá (L), thân (S), rễ (r).

trì”. Hô hấp sinh trưởng tỷ lệ với quang hợp của quần thể:

O

Rg = Cg × φob (2.12)

Trong đó: Rg: Cường độ hô hấp sinh trưởng; Cg: Hệ số tiêu hao sinh khối

I

=

∏

L

I C1 +

∏ ×

Q

i

∏

(2.25) Đối với phần trong nước sử dụng phương trình:

Hô hấp duy trì tỷ lệ với trọng lượng sinh khối khô của các bộ phận. Nó

Trong đó: IOΠ : Cường độ PAR tại độ sâu xác định trong nước; LΠi : Diện tích bề mặt đồng hoá phần trong nước của lúa.

Bức xạ hoạt động quang hợp (PAR) trên bề mặt quần thể được xác

định theo công thức:

I

5,0

=

×

OH

Trong đó: QB: Bức xạ tổng cộng; τd: Độ dài ngày.

60

Q B τ× d

Trong đó: Rm: Cường độ hô hấp duy trì; mL, mS, mR, mP: Trọng lượng sinh khối khô; Cm: Hệ số hô hấp duy trì; αRL, αRS, αRR, αRP: Các đường cong ảnh hưởng đến cường độ hô hấp; ϕR: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hô hấp.

(2.27)

Nhiệt độ trung bình ban ngày của không khí bên trong quần thể Td

phụ thuộc vào nhiệt độ và giai đoạn sinh trưởng của cây: Rm = Cm×ϕR× (αRL×mL + αRS×mS +αRR×mR+ αRP×mP) (2.13) 2.4.5.2 Mô hình quá trình phân bố chất đồng hoá

Phương trình tổng quát tăng trưởng theo Ivanov P.A, 1941 [69]:

được tính theo phương pháp của Misenko Z. A.

(2.26)

11

12

Td = d1 + d2×Tmax (2.37)

Trong đó: Tmax: nhiệt độ tối cao của không khí; d1; d2 : các hệ số

Cân bằng bức xạ được xác định thông qua bức xạ tổng cộng

Ro = a×Q-b (2.42)

Trong đó: Ro: cân bằng bức xạ; a: Tham số biểu thị tang góc nghiêng của đường thẳng ánh sáng tới; Q: Cường độ bức xạ tổng cộng; b: Tham số. Như vậy, cấu trúc của mô hình động thái hình thành năng suất cây trồng một năm và các tham số của mô hình đã được xem xét. Để xác định trị số của những tham số đó cần thiết phải có những số liệu thí nghiệm.

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

Từ sau năm 1975, mùa vụ gieo trồng và cơ cấu giống ở vùng ĐBSCL

3.1 Điều kiện tự nhiên và hệ thống canh tác lúa vùng ĐBSCL 3.1.1 Điều kiện tự nhiên ĐBSCL nằm ở gần vùng xích đạo, có địa hình bằng phẳng và thấp, có nền nhiệt độ cao và phân bố khá đồng đều trong cả vùng. Đây là vùng có tiềm năng nhiệt lớn nhất trong cả nước (tổng nhiệt độ năm đạt tới 9.500 - 10.000oC). Hầu khắp các nơi trong vùng đều có nhiệt độ trung bình năm khoảng 26,5 - 27,0oC, biên độ năm của nhiệt độ ở đây rất thấp (khoảng 3oC) và nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất trong năm đạt trên 25oC. Thời kỳ mùa khô chịu ảnh hưởng của chua, mặn lấn sâu vào nội địa, hạn chế khả năng trồng cây và tăng vụ; ngược lại thời kỳ mùa mưa trùng với mùa lũ gây ra ngập úng nghiêm trọng trên phạm vi lớn gây khó khăn cho sản xuất. 3.1.2 Hệ thống canh tác lúa ở ĐBSCL 3.1.2.1 Các hệ thống canh tác lúa cổ truyền Từ những năm 1970 trở về trước, canh phụ thuộc hoàn toàn điều kiện tự nhiên. Có thể chia ĐBSCL thành 3 vùng sản xuất lúa chủ yếu: vùng lúa nổi, vùng lúa cấy 2 lần và vùng lúa cấy 1 lần, Lê Minh Triết, 2000 [42]. 3.1.2.2 Hệ thống canh tác lúa hiện nay đã đi theo các tiểu vùng sinh thái nông nghiệp. Cụ thể:

- Tiểu vùng ven và giữa sông Tiền, sông Hậu: sản xuất ổn định 2 - 3

vụ lúa hoặc 2 vụ lúa và 1 vụ màu, hầu hết các loại cây trồng ở đây có năng suất cao nhất ở ĐBSCL. Riêng phần từ phía quốc lộ 1A đến biên giới Campuchia thuộc địa bàn tỉnh An Giang, Đồng Tháp, hàng năm bị ảnh hưởng bởi ngập lụt, trong đó phần lớn bị ngập sâu, thời gian ngập tùy theo từng khu vực từ 2 - 5 tháng trong năm nên sản xuất thường bị ảnh hưởng vào vụ hè thu. - Tiểu vùng Đồng Tháp Mười: chịu ảnh hưởng nặng của ngập lũ, tập trung đất phèn chính ở ĐBSCL. Mùa vụ canh tác lúa ở đây phụ thuộc nhiều vào độ sâu và thời gian ngập lũ, khoảng thời gian gieo trồng cũng như thời gian thu hoạch của mỗi vụ kéo dài hơn các nơi khác. Ở khu vực ngập trung bình đã làm được 2 vụ lúa đông xuân và hè thu, khu vực ngập nông đã sản xuất được 2 - 3 vụ lúa đông xuân, hè thu và thu đông. - Tiểu vùng Tứ Giác Long Xuyên: đất bị nhiễm phèn và bị ngập lũ sâu, lũ thường về sớm. Nông dân thực hiện phương châm “sống chung với lũ”, tranh thủ sản xuất 2 vụ lúa ngắn ngày trước khi lũ về và thêm vụ 3. - Tiểu vùng Tây Sông Hậu: địa hình thấp trũng, vẫn còn bị ảnh hưởng của lũ gây ngập cục bộ. Hiện nay hầu hết diện tích đã trồng được 2 vụ lúa/năm bằng các giống ngắn ngày. - Tiểu vùng Bán đảo Cà Mau: tiểu vùng không bị ảnh hưởng bởi lũ, đất bị nhiễm phèn mặn và có diện tích đất phèn lớn. Canh tác lúa chủ yếu là hai vụ lúa (hè thu và mùa), diện tích gieo trồng vụ đông xuân rất nhỏ. Khả năng tưới khó khăn, thiếu nước ngọt vào mùa khô. - Tiểu vùng Ven Biển Đông: đất đai bị nhiễm mặn, thiếu nước ngọt cho sản xuất. Hệ thống canh tác chủ yếu là một vụ lúa mùa địa phương. Đến nay, một số khu vực cục bộ có hệ thống thủy lợi và đê bao ngăn mặn hoàn chỉnh nên đã canh tác được hai vụ lúa bằng các giống mới ngắn ngày. Đây là tiểu vùng tốt để tập trung sản xuất các giống lúa mùa đặc sản, chất lượng cao cho xuất khẩu và tiêu dùng trong nước. Những năm gần đây, một số tỉnh trọng điểm sản xuất lúa ở ĐBSCL đã tập trung nhiều dự án, chương trình nhằm cải thiện cơ cấu giống cây trồng, vật nuôi, đặc biệt là các chương trình dự án cải thiện cơ cấu giống lúa theo hướng chất lượng cao phục vụ xuất khẩu.

13

14

Hô hấp, Chế độ nhiệt - ẩm.

Ngành Nông nghiệp & PTNT đang khuyến cáo mở rộng diện tích các

3.2.2.1 Tham số khối quang hợp và hô hấp

Bảng 3.2. Các tham số tính toán quang hợp và hô hấp

Lúa Các tham số Ngô Đậu tương Ký hiệu Bộ phận

Trên nước 20 Dưới nước 16,46 Lá 24 44 Φmax 6,67 5,49 Thân - - Lúa Các tham số Ngô Đậu tương Ký hiệu Bộ phận

aΦi

Lá Thân

Cm Cg Tdo (oC) Tdopt (oC) Toi (oC)

Đường cong quang hợp của từng bộ phận được xác định theo phương

2 )

oi

008

.0

−

×

trình của Manonov L.K. và Kim G.G., 1978 [70]: ( TT − T oi

e

=ϕα i

Tri (oC) Trên nước 1289,4 429,8 0,17 0,28 15 32 300 480 130 150 150 450 Dưới nước 1060,2 353,7 0,17 0,28 15 30 300 480 130 150 150 450 183,45 - 0,17 0,28 10 32 600 - 400 350 400 600 369,2 - 0,17 0,28 10 32 750 - 400 350 400 450 Lá Thân Lá Thân Rễ Hạt

Trong đó: T: tổng nhiệt độ hữu hiệu ở bước thời gian tính toán; Toi: tổng nhiệt độ hữu hiệu quang hợp đạt giá trị cực đại.

Đường cong hô hấp của từng bộ phận được xác định thông qua

2

(T

)

ri

0,001

−

phương trình của Gliamin E.P, Xiptixo C.O., 1974 [67]: T − T

ir

α

e

=

ri

Trong đó: Tri - tổng nhiệt hữu hiệu mà cường độ hô hấp đạt cực đại

(3.1)

Kết quả xác định hệ số hấp phụ bức xạ tổng cộng ở lớp nước sâu z của

3.2.2.2 Tham số nhiệt, ẩm ĐBSCL được trình bày trên bảng 3.3.

(3.2)

3.1.2.3 Những kết quả nghiên cứu luân canh lúa - màu ở ĐBSCL mô hình luân canh trên nền đất lúa, đưa cây bắp lai vào trong cơ cấu [5]: - Mô hình 2 lúa + 1 màu: đưa cây bắp, đậu nành, mè vào giữa 2 vụ lúa đông xuân (XI - II) - màu xuân hè (III - VI) - lúa hè thu (VI – IX). Mô hình 2 vụ lúa - 1 vụ màu cho thu nhập từ 30 - 35 triệu đồng/ha và lãi từ mô hình này từ 12 - 15 triệu đồng/ha. - Mô hình lúa - rau: vẫn làm vụ lúa đông xuân, vụ xuân hè trồng dưa hấu, rau các loại và trồng lại vụ lúa hè thu. Mô hình này cho thu nhập từ 35 - 70 triệu đồng/ha, lãi 15 - 40 triệu đồng/ha. Về hệ thống canh tác lúa - màu, theo Lê Minh Triết và ctv, một số hệ thống canh tác chủ yếu tại Ô Môn - Cần Thơ gồm có: (1) 2 vụ lúa (đông xuân - hè thu); (2) 2 vụ lúa (đông xuân - hè thu) + 1 vụ màu; (3) 2 vụ lúa (đông xuân - hè thu) + cá; (4) 3 vụ lúa (đông xuân + hè thu + thu đông). Những nghiên cứu của Trần Công Thiện và Trần Quốc Quân ở Nông trường Sông Hậu - Ô Môn - Cần Thơ cho thấy có 3 nhóm hệ thống canh tác chủ yếu: (1) 2 vụ lúa (đông xuân - hè thu); (2) 2 vụ lúa (đông xuân - hè thu) + cá; (3) 2 vụ lúa (đông xuân - hè thu) + cá + màu + chăn nuôi. Lợi nhuận cao nhất thuộc mô hình lúa đông xuân - lúa hè thu + cá + màu + chăn nuôi, kế đến là mô hình lúa đông xuân - lúa hè thu + thủy sản, còn thấp nhất là mô hình độc canh 2 lúa đông xuân - hè thu. 3.2 Các tham số mô hình động thái 3.2.1 Đặc trưng về đất Cần Thơ có địa hình bằng phẳng, cây trồng chính là lúa. Ðất thuộc loại đất phù sa có tầng đốm rỉ (Cambic Fluvisols). Khi sử dụng đất cần lưu ý cung cấp nước tưới về mùa khô, đặc biệt chú ý tới việc duy trì hữu cơ, lân là yếu tố dinh dưỡng hạn chế ở đơn vị đất này. 3.2.2 Các tham số mô hình động thái Dựa vào các tài liệu đã công bố ở trong và ngoài nước, các kết quả thực nghiệm tại Trạm Trà Nóc, tác giả đã xác định được các tham số của mô hình động thái hình thành năng suất của lúa, ngô và đậu tương vụ đông xuân, xuân hè và hè thu thể hiện ở 3 khối chính của mô hình: Quang hợp,

15

16

Bảng 3.3. Hệ số hấp phụ bức xạ quang hợp của nước

đoạn sinh trưởng dinh dưỡng sang sinh trưởng sinh thực.

Bảng 3.5. Các tham số giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng

Z(m) Z(m) Z(m) Z(m) Lúa IR64 Hệ số hấp phụ Hệ số hấp phụ Hệ số hấp phụ Hệ số hấp phụ 0,05 0,330 0,20 0,250 0,500 0,230 0,800 0,200 Rễ 445,077 Lá 502,287 Thân 877,10 Bông 578,277 0,10 0,275 0,30 0,250 0,600 0,220 0,900 0,190 0,15 0,270 0,180 1,000 0,210 0,240 0,40 7,457 0,025 6,284 0,026 8,392 0,027 11,195 0,025

FAO đã được cải tiến cho ĐBSCL có dạng:

23

−

τ d

T

)

57.1

Sin

=

+

−

−

( 68.37

tx 1

min

max

τ d

23

−

τ d

T

)

57.1

Sin

=

−

−

−

( 68.37

n

tx 1

min

max

τ d

5.0 4 5.0 4

 )   ) 

 T(x  1  T(x  1

5.0 1 τ − d 23 5.0 τ − d 5.0 1 τ − d 23 5.0 τ − d

 π    π  

     

 T  d    T  

Để áp dụng cho ĐBSCL: x1=1,15; x2=0,95

0,700 Nhiệt độ ban ngày của không khí được tính thông qua công thức của Ngô LVN10 Lá Thân Bông Rễ 250,00 340,00 915,00 1522,00 2,250 3,880 6,600 1,300 0,005 0,009 0,017 0,003 (3.3) Đậu tương MTĐ-176

Phương trình mô tả quá trình sinh trưởng của lá, thân, rễ giai đoạn sinh

* Giai đoạn sinh trưởng sinh thực trưởng sinh thực có dạng:

mi(t)=Mmax × eai-bt Mmax × (ebit-a)-1

hoặc Khi đó hàm phân bố lại chất đồng hoá của các bộ phận được viết:

×

=ω i

dm i dt

1 m i

Rễ 27,50 Lá 63,00 Thân 58,00 Bông 352,50 Bảng 3.4. Hệ số xác định nhiệt độ nước ruộng, thảm thực vật ban ngày 1,230 2,080 3,040 54,025 0,004 0,006 0,008 0,003 Tham số Mmax ai bi Tham số Mmax ai bi Tham số Mmax ai bi Lúa Ngô Tháng d1 d2 d1 d2 Đậu tương d2 d1 10 1,03 0,695 1,02 0,03 1,01 0,04 11 1,08 0,050 1,03 0,04 1,02 0,05 12 1,03 0,405 1,04 0,03 1,03 0,06 (3.29) 1 1,125 -2,502 1,12 0,05 1,05 0,08 (3.30) 2 1,125 -2,147 1,13 0,07 1,07 0,09 3 1,14 1,175 -1,792 1,12 0,06

0505

2 xx )

87(

x −+

mm

50

0

x <<

+

W

=

(3.31)

Bảng 3.6. Các tham số hàm sinh trưởng giai đoạn sinh trưởng sinh thực

mm

Wo

x

.0 100 50

(3.4)

>

Trong đó: W : độ ẩm đất tuần cần tính toán; Wo: độ ẩm đất ban đầu; x: Lượng mưa tuần.

3.2.2.3 Các tham số của hàm sinh trưởng * Hàm sinh trưởng giai đoạn phát triển dinh dưỡng: Quá trình tích luỹ chất khô của cây ngắn ngày theo công thức của Xakum V.A., 1973 [78]:

0,11 Độ ẩm đất hữu hiệu cho các cây trồng cạn áp dụng công thức:   Wo   Lúa IR64 Ngô LVN10 Tham Đậu tương MTĐ-176 Thân Lá Thân Lá Thân Lá số Rễ Rễ Rễ ai 6,546 3,882 4,779 1,370 7,880 3,985 1,085 2,260 1,615

M

=

t

bt

M max a −+ e1

bi 0,014 0,008 0,038 0,004 0,041 0,065 0,005 0,048 0,035

Điểm uốn của phương trình này cho biết cây trồng đã chuyển từ giai

Tmax 479,7 502,733 425 925,15 1000 960,15 857,5 762,5 925,05 (3.5)

17

18

Các giống ngô

Các giống đậu tương

HL 203: từ -2.242% đến 0.503% MTĐ-176: từ -1.695% đến 0.847%

Các giống lúa:

OM-1490: từ -2,169% đến 0,922% OM2000: từ -2,456% đến 0,884%

Như vậy có thể thấy tham số lựa chọn là hoàn toàn phù hợp và mang

đánh giá kết quả mô phỏng khi thay đổi các giá trị sinh khối ban đầu (ML0, thân MS0, rễ MR0) với các mức thay đổi 5%, 10%, 15%. Kết quả cho thấy: (1) Dao động của năng suất theo mô hình đồng pha với sự thay đổi của sinh khối ban đầu; (2) Mức độ thay đổi, như độ lệch của năng suất với năng suất khi không thay đổi các tham số không đáng kể. DK888: từ -1.774% đến 1.014% LVN10: từ -1.83% đến 0.915% IR 64: từ -1,609% đến 0,935% OM 21: từ -2,177% đến 0,978% OM 2492: từ -1,921% đến 0,885% tính đặc trưng cho các giống cây trồng khác nhau và điều kiện thực tế

3.2.2.4 Xác định các tham số hàm sinh trưởng đối với các giống khác Trong mô phỏng động thái, mỗi giống khác nhau cần phải xác định được các hệ số của các hàm sinh trưởng cụ thể. Công việc này đòi hỏi có các số liệu thí nghiệm. Để giảm bớt thời gian thí nghiệm, đơn giản hoá bài toán xác định các hệ số, đề tài tiến hành xác định mức độ tương đồng của các giống so với một giống được lựa chọn làm “giống chuẩn”. Dựa trên các giống được chọn làm chuẩn, xác định chỉ tiêu nhằm xây dựng mối tương quan của các hàm sinh trưởng với sinh khối trong một giai đoạn lựa chọn. Kết quả đã lựa chọn sinh khối giai đoạn trỗ bông (trổ cờ hoặc ra hoa) đạt 75% và tổng sinh khối trên mặt đất lúc thu hoạch so với các giống chuẩn làm hệ số chuyển đổi. Kết quả thu được (1) Đối với lúa: (so với IR64) OM2000: 0,959532; OM21: 1,377905; OM-1490: 1,083555; OM2492: 1,300919; (2) Đối với ngô: (so với LVN10) DK888: 0,937133; (3) Đối với đậu tương (so với MTĐ-176): HL203:1,01608

3.2.3.3 Kiểm nghiệm mô hình động thái trong tính toán năng suất

3.2.3 Kiểm nghiệm tham số

3.2.3.1 Kiểm nghiệm các tham số nhiệt ẩm Sai số tuyệt đối và tương đối của nhiệt độ ban ngày và ban đêm trung bình dưới 5%, mức độ chính xác của công thức tính bức xạ đạt 97,94 % nên hoàn toàn có đủ điều kiện áp dụng các công thức tính toán điều kiện nhiệt, bức xạ cho vùng ĐBSCL.

Để kiểm tra khả năng tính toán sinh khối khô và mức độ chính xác của mô hình, đề tài sử dụng các số liệu sinh khối thực đo so sánh với số liệu tính toán theo mô hình đã được thiết lập. Sai số giữa năng suất tính toán của mô hình động thái và năng suất thực tế là rất thấp: sai số cao nhất <=10% (cao nhất IR64, vụ xuân hè/2001). Sai khác so với thực thu: ngô: từ -4,20% đến 8,30%; đậu tương: từ -4,10% đến 7,20%; lúa: từ -9,30% đến 9,80%. Như vậy: (1) Hoàn toàn có thể áp dụng mô hình vào trong tính toán thực tế với bộ giống trên; (2) Hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp mức độ tương đồng của giống mới so với giống được lựa chọn làm chuẩn: ngô: LVN10, lúa: CR203, đậu tương: MTĐ-176 để điều chỉnh các tham số của mô hình.

3.2.3.4 Mô hình động thái trong đánh giá điều kiện khí tượng nông nghiệp hình thành năng suất

3.2.3.2 Kiểm nghiệm độ nhạy của mô hình động thái.

Dựa vào mô hình động thái có thể tính toán được ảnh hưởng của các điều kiện thời tiết trong các thời kỳ sinh trưởng khác nhau của cây trồng,

Để kiểm tra khả năng ứng dụng mô hình trong thực tế, đề tài tiến hành

Hình 3.13. Biến trình bức xạ tổng cộng tháng trung bình nhiều năm trạm Cần Thơ (1978-2000) Hình 3.11. Biến trình nhiệt độ không khí ban ngày, ban đêm năm 2000 tại Cần Thơ

19

20

Đối với vùng ĐBSCL sau khi thu hoạch lúa đông xuân, những nơi chủ

xác định được cường độ ảnh hưởng của chúng đến các quá trình sinh học cơ bản xảy ra trong hoạt động sống của thực vật. Vì vậy, sử dụng mô hình này có thể đánh giá được điều kiện hình thành năng suất, nắm bắt được những tư liệu đầy đủ về các nhân tố tác động bên ngoài và cả các quá trình sinh học diễn ra bên trong đối với quá trình sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất. Đối với diện rộng (trung bình tỉnh), để xác định năng suất trung bình tỉnh, sử dụng chỉ số "định giá" điều kiện khí tượng nông nghiệp của vụ nghiên cứu kết hợp với phương pháp xác định trọng lượng điều hoà [13]. Như vậy, mô hình động thái hình thành năng suất cây trồng trên đất phù sa trung tính ít chua khu vực ĐBSCL đã được tham số hoá, có thể ứng dụng để đánh giá điều kiện khí tượng nông nghiệp trong quá trình sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất, xác định chỉ số định giá và dự báo năng suất các cây trồng trên khu vực đất phù sa trung tính ít chua [16]. 3.3 Xác định công thức luân canh đạt hiệu quả kinh tế 3.3.1 Các chỉ tiêu khí hậu nông nghiệp và sinh thái của một số cây trồng Chỉ tiêu khí hậu nông nghiệp, sinh thái nông nghiệp do FAO xây dựng và áp dụng cho các nước trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa Đông Nam Á, được tác giả Nguyễn Văn Viết và cộng sự, 2007 [44] kiểm nghiệm, đánh giá tính phù hợp và khuyến nghị áp dụng trong điều kiện Việt Nam. Trên cơ sở đó tiến hành xác định thời vụ tối ưu. 3.3.2 Thời vụ lúa đông xuân Dựa vào yêu cầu khí hậu nông nghiệp, sinh thái của cây lúa, ngô, đậu tương, trên cơ sở chế độ khí hậu nông nghiệp vùng ĐBSCL, thời vụ lúa đông xuân tốt nhất là ngày tích luỹ mưa cuối mùa đạt 100mm. Để có vụ lúa này cần phải có hệ thống tưới nước tốt 3.3.3 Thời vụ lúa mùa (hè thu) động tưới thì tiếp tục cày, bừa gieo lúa hè thu. 3.3.4 Thời vụ các cây màu lương thực, ngắn ngày trông chờ vào mưa Đối với các cây trồng cạn ngắn ngày hoặc lúa cạn trên diện tích trông chờ vào mưa, cơ sở khoa học xác định thời vụ: (1) Đối với vụ xuân hè: ngày tích luỹ mưa đầu mùa được 75mm (P= 80%) hoặc ngày bắt đầu có hệ số ẩm

(K = P/PET) = 0,5 (P=80%); (2) Đối với vụ thu đông sử dụng ngày tích luỹ sau đạt 300mm hoặc 100mm. Đồng thời có thể sử dụng ngày kết thúc mùa mưa hoặc chỉ số ẩm (K = P/PET)= 1,0 (P=20%). 3.3.5 Công thức luân canh cây trồng theo điều kiện khí hậu Như đã phân tích, chế độ nhiệt ẩm cho phép xác định công thức, thời vụ luân canh cây trồng, nhưng thực tế điều kiện đất đai và nguồn nước không cho phép thì cũng không thực hiện được các công thức và cơ cấu luân canh cây trồng như mong muốn. Do vậy không nên độc canh cây lúa trên một diện tích đất canh tác khi cho kết quả không ổn định mà phải chuyển sang làm màu, đầu tư chiều sâu để đa dạng sản phẩm, tăng giá trị sản lượng và kinh tế trên một đơn vị diện tích gieo trồng. Đặt vấn đề như vậy không có nghĩa là phủ nhận vai trò của 3 vụ lúa, 2 vụ lúa một năm ở những nơi chủ động nước, độ phì nhiêu của đất khá, ít chịu ảnh hưởng của thiên tai. Đối với những nơi này, vấn đề quan tâm là phải sắp xếp cơ cấu giống và thời vụ sao cho phù hợp với điều kiện khí hậu và thiên tai để đạt hiệu quả kinh tế. Nếu trên diện tích đất 2 vụ lúa hoặc 3 vụ lúa ngay cả ở nơi mà trồng 1 vụ lúa cũng không ổn định thì nên xem lại việc bố trí cơ cây trồng cho phù hợp với khí hậu thời tiết đất đai và nguồn nước để đạt hiệu quả kinh tế cao hơn. Do điều kiện khí hậu nông nghiệp ĐBSCL về cơ bản phù hợp với đại đa số cây lương thực ngắn ngày vùng nhiệt đới ẩm. Với công thức luân canh lấy lúa làm nền, trồng lúa vào thời vụ tối ưu nhất, sau đó trồng cây gì đạt hiệu quả kinh tế nhờ mô hình động thái kết nối với bài toán kinh tế theo đơn giá thị trường sẽ đảm bảo chọn lựa một công thức cây trồng phù hợp và đạt hiệu quả kinh tế. 3.3.6 Xác định chi phí sản xuất Trên cơ sở dữ liệu thu thập từ nông trường Cờ Đỏ; các thí nghiệm của trạm Thực nghiệm Khí tượng Thuỷ văn Nông nghiệp ĐBSCL đã xác định được chi phí sản xuất. Trên cơ sở giá 2000 do Bộ thương mại công bố, kết hợp với chỉ số giá bán sản phẩm của Tổng cục Thống kê, có thể xác định được giá bán bình quân của sản phẩm. Tác giả sẽ sử dụng giá, các chi phí cơ bản này trong các tính toán kinh tế của từng công thức luân canh khác nhau.

21

22

Bảng 3.36. Định mức chi phí sản xuất ở ĐBSCL (1000 đồng)

Lúa

Ngô lai

Hè thu

Xuân hè

vụ hè thu; luân canh với đậu tương thể hiện hiệu quả kinh tế cao hơn ngô); (3) Luân canh 1 lúa, 2 màu cho hiệu quả kinh tế cao hơn cả. Đặc biệt là công thức lúa - ngô - đậu tương.

Đậu tương 7010

5708,7

4755

Nội dung Tổng chi

Đông xuân 9004,5 5548 Bảng 3.38. Đơn giá các mặt hàng (1000 đồng)

Lúa

Ngô

Năm Lúa

Ngô Đậu tương Năm

Đậu tương 6,956

5,799

2005

2,106

2,231

7,485 8,862

2000* 1,853 2,200 2001 1,823 1,938 2002 1,648 2,105

6,112 6,020

2006 2007

2,173 2,245

2,287 2,722

2003 1,859 2,038

6,346

2008

2,602

3,696

11,601

2009

6,301

3,945

3,962

2004 1,843 2,121

Hình 3.15. Sơ đồ công thức luân canh lấy lúa làm nền trên vùng đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL

Hình 3.28. Biến động hiệu quả công thức luân canh 2 lúa 1 màu (đậu tương, ngô) Hình 3.27. Biến động hiệu quả công thức luân canh 2 lúa một màu trong việc thay thế vụ lúa xuân hè hoặc hè thu

Hình 3.30. Biến động hiệu quả công thức luân canh 1 lúa 2 màu Hình 3.29. Biến động hiệu quả công thức luân canh 3 lúa; 2 lúa 1 màu, 1 lúa 2 màu

11,462 *: Bộ Thương mại, 2010 3.3.7 Thực nghiệm số xác định công thức luân canh đạt hiệu quả kinh tế Để đảm bảo an ninh lương thực, với các đặc điểm về điều kiện tự nhiên hết sức thuận lợi cho sản xuất lúa nên tác giả cố định vụ lúa đông xuân. Trên cơ sở cố định một vụ, các công thức luân canh cơ bản đối với vùng đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL có thể xảy ra theo các phương án: (1) Lúa đông xuân - lúa xuân hè - lúa hè thu; (2) Lúa đông xuân - lúa xuân hè – ngô; (3) Lúa đông xuân - ngô - lúa hè thu; (4) Lúa đông xuân - lúa xuân hè - đậu tương; (5) Lúa đông xuân - đậu tương - lúa hè thu; (6) Lúa đông xuân - ngô - đậu tương; (7) Lúa đông xuân - đậu tương – ngô. Trên cơ sở mô hình động thái hình thành năng suất cây trồng đã được tham số hoá và kiểm nghiệm, đề tài tiến hành mô phỏng năng suất trung bình tỉnh của các cây trồng trong các vụ với điều kiện khí hậu từ 2000 - 2009, tính toán mức đầu tư, hiệu quả kinh tế các công thức luân canh. Qua kết quả tính toán hiệu quả kinh tế các công thức luân canh cơ bản đối với vùng đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL có thể xảy ra theo các phương án nhận thấy: (1) Độc canh cây lúa luôn cho hiệu quả thấp nhất; (2) Thay thế một vụ (xuân hè hoặc hè thu) bằng một vụ màu (ngô hoặc đậu tương) cho thấy hiệu quả tăng rõ rệt. (luân canh vụ xuân hè thấp hơn so với

Như vậy, trên cơ sở mô hình động thái, dự báo giá cả và chi phí, dự báo khí hậu nông nghiệp, hoàn toàn cho phép xác định năng suất, chi phí và

23

24

- Việc độc canh cây lúa luôn cho hiệu quả thấp nhất trong khi chi phí

giá cả nông sản. Từ đó cho phép chủ động lựa chọn một công thức luân canh phù hợp. 3.4 Những vấn đề hạn chế của mô hình động thái Khi ứng dụng, lựa chọn công thức luân canh kèm theo hiệu quả kinh tế cần lưu ý do có những hạn chế sau: (-) Đối với các tham số khí hậu, việc tính toán được dựa trên các nghiên cứu cơ bản của WMO, độ chính xác đạt trên 95%; (-) Đối với số liệu sinh học, các tham số được xác định trên vùng phù sa trung tính ít chua với mức phân bón đã bảo đảm cân bằng dinh dưỡng (theo tính toán của khuyến nông) không tách riêng biệt theo từng yếu tố phân bón khác nhau, (-) Tốc độ quang hợp trong giai đoạn hiện tại ở nồng độ CO2 360-380ppm, (-) Trong thực tế, khi áp dụng bài toán này để lựa chọn công thức luân canh phù hợp cần có những tư vấn sâu hơn về giá cả và thị trường, (-) Độ chính xác đối với những giống cây trồng hiện tại đảm bảo trên 90 % khi mô phỏng động thái diện điểm. Khi áp dụng cho vùng lớn, cần xem xét đánh giá mức độ đồng đều của quần thể, mức độ của thông tin dự báo khí hậu trong việc dự đoán năng suất, sản lượng và hiệu quả kinh tế cho từng công thức luân canh

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

IR64, LVN10, MTĐ-176 theo 3 khối: quang hợp, hô hấp và chế độ nhiệt ẩm. Với các giống khác, cần phải xác định hệ số điều chỉnh so với các “giống chuẩn” thông qua việc xác định sinh khối thời kỳ: thời kỳ trỗ bông (đối với lúa), trổ cờ phun râu (đối với ngô) hoặc nở hoa phổ biến (đối với đậu tương). 3) Kết hợp mô hình động thái, điều kiện khí hậu thời tiết, chi phí sản xuất, giá bán nông sản, cho phép xác định được công thức luân canh có hiệu quả kinh tế cao nhất. Thử nghiệm tính toán cho các năm từ 2000-2009, ở vùng đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL nhận thấy: đầu tư thấp hơn không đáng kể so với các công thức luân canh khác. - Trong công thức luân canh 3 vụ lúa, thay thế một vụ (xuân hè hoặc hè thu) bằng một vụ màu (ngô hoặc đậu tương) cho thấy hiệu quả tăng rõ rệt trong đó việc thay vụ lúa xuân hè bằng các cây trồng cạn (ngô, đậu tương) thấp hơn so với việc luân canh thay thế vụ lúa hè thu. Đối với cả hai vụ xuân hè, hè thu, thay thế bằng đậu tương thể hiện hiệu quả kinh tế cao hơn đối với việc thay thế bằng cây ngô. - Hình thức luân canh 1 lúa, 2 màu cho hiệu quả kinh tế cao nhất. Trong đó công thức luân canh: lúa đông xuân - ngô xuân hè - đậu tương hè thu luôn cho hiệu quả kinh tế cao nhất. Năm 2009 công thức này cho lãi thuần là 45,6 triệu đồng, cao hơn công thức lúa đông xuân- đậu tương xuân hè - lúa hè thu 15,0 triệu đồng và cao hơn công thức độc canh 3 vụ lúa 17,4 triệu đồng

4.2 Đề nghị

4.1 Kết luận Trên cơ sở nghiên cứu đặc điểm khí hậu nông nghiệp, tham số hoá mô hình động thái hình thành năng suất cây trồng và thử nghiệm xác định công thức luân canh kèm hiệu quả kinh tế vùng phù sa trung tính ít chua ĐBSCL, chúng tôi rút ra một số kết luận sau: 1) Khí hậu nông nghiệp vùng đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL cơ bản thuận lợi cho tất cả các loại cây nông, công nghiệp ngắn ngày nhiệt đới phát triển quanh năm. Trên một đơn vị diện tích có thể trồng được 3-4 vụ một năm với các cây ngắn ngày như lúa, ngô, đậu tương và các cây trồng khác;

(1) Một số chỉ tiêu trong mô hình liên quan đến cường độ quang hợp, các hệ số hô hấp, bốc thoát hơi thực tế, chua, mặn, sâu bệnh hại... cần được nghiên cứu chi tiết hơn nữa; (2) Cần tiếp tục nghiên cứu mô phỏng cho các cây trồng khác trong công thức luân canh; (3) Mô hình động thái hình thành năng suất cây trồng đã xây dựng thành công cho vùng đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL, đề nghị triển khai trong thực tế chọn lựa cây trồng trong công thức luân canh.

2) Mô hình động thái đã được tham số hoá cho các cây trồng lúa, ngô, đậu tương với bộ tham số đã được kiểm nghiệm cho các giống đặc trưng:

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1. Ngô Tiền Giang, Nguyễn Văn Thắng (2010), “Điều kiện tự nhiên - một trong những nhân tố quyết định hệ thống canh tác lúa vùng đồng bằng sông Cửu Long”, Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn, số 589, tr. 46- 53.

2. Ngô Tiền Giang (2010), “Tham số hoá mô hình động thái hình thành năng suất lúa vùng đồng bằng sông Cửu Long”,Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn, số 594, tr. 36-42.