TC so 9-2019-14

78 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam Số 9(106)/2019 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH LEACHMOD MÔ PHỎNG ĐỘNG THÁI MẶN TRONG ĐẤT LÚA TẠI NÔNG TRƯỜNG RẠNG ĐÔNG, HUYỆN NGHĨA HƯNG, TỈNH NAM ĐỊNH Nguyễn Quang[.]

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam - Số 9(106)/2019 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH LEACHMOD MƠ PHỎNG ĐỘNG THÁI MẶN TRONG ĐẤT LÚA TẠI NÔNG TRƯỜNG RẠNG ĐÔNG, HUYỆN NGHĨA HƯNG, TỈNH NAM ĐỊNH Nguyễn Quang Chiến1, Mai Văn Trịnh1 TĨM TẮT Bài báo trình bày kết sử dụng mơ hình LEACHMOD mơ động thái mặn đất trồng lúa Nông trường Rạng Đông, huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định tác động yếu tố lượng mưa, nhiệt độ, độ mặn nước tưới lượng nước tưới tiêu Mơ hình hiệu chỉnh theo số liệu quan trắc đất mặn Viện Môi trường Nông nghiệp tiếp tục mô gian đoạn từ năm 2013 đến năm 2017 Kết mô cho thấy, độ mặn tăng mạnh từ cuối tháng 12 đến hết tháng hàng năm ruộng bị bỏ hoang vào mùa khô giảm dần vào tháng mùa mưa năm Mức độ xâm nhập mặn tăng mạnh nồng độ muối đất thời gian nhiễm mặn Vào thời điểm kết thúc mô phỏng, độ mặn tăng lên cao 10,32 dS/m 10,98 dS/m vào giai đoạn cuối năm 2016 đầu năm 2017 Số ngày độ mặn ảnh hưởng đến suất lúa tăng dần theo năm, tổng đạt 208 ngày vào vụ Xuân 168 ngày vào vụ Hè u Bước đầu cho thấy, mơ hình LEACHMOD sử dụng việc mơ q trình mặn hố đất lúa theo giai đoạn canh tác tỉnh ven biển Việt Nam Từ khố: Nam Định, biến đổi khí hậu, xâm nhập mặn, mơ hình hố mơi trường, LEACHMOD I ĐẶT VẤN ĐỀ Tại Việt Nam, xâm nhập mặn ngày tiến sâu vào đất liền dọc theo dịng sơng làm đất dần bị mặn hoá, gây tác động xấu đến suất lúa tỉnh ven biển Đồng sông Hồng Tại sông Đáy, độ mặn 1‰ vào sâu đến km 31, sông Ninh Cơ km 32, sông Hồng km 31 sông Trà Lý km 28 (Viện Nước, Tưới tiêu Môi trường, 2015) Các nghiên cứu đánh giá tác động xâm nhập mặn lên nước tưới có nhiều Ví dụ, năm 2014, xu hướng diễn biến độ mặn đất trồng lúa huyện Tiền Hải, Bình dự báo thơng qua sử dụng mơ hình SaltMod kết hợp với Mike 11 Độ mặn đất tăng lên từ 0,33 lên 0,56% tầng rễ cây, tăng mạnh tầng chuyển tiếp (từ 0,36 lên 0,84%), tầng giữ nước thay đổi mức 0,35% (Trần Ngọc Trang ctv., 2014) Tuy vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng tưới nước nhiễm mặn lên đất nông nghiệp không nhiều, thường tập trung vào việc đưa dự báo độ mặn khoảng thời gian dài Mục tiêu nghiên cứu sử dụng mơ hình LEACHMOD (Oosterbaan, 2019) để mô động thái mặn đất trồng lúa theo ngày Nông trường Rạng Đông, huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định tác động yếu tố lượng mưa, nhiệt độ, độ mặn nước tưới lượng nước tưới tiêu giai đoạn 2013 - 2017 Từ đó, cung cấp sở khoa học cho việc theo dõi động thái mặn đất lúa theo giai đoạn canh tác, góp phần đề xuất giải pháp thích ứng giảm nhẹ tổn thất thiệt hại nông nghiệp II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Các vật liệu cho nghiên cứu bao gồm: Mơ hình tính tốn độ mặn đất LEACHMOD (Oosterbaan, 2019); số liệu phân tích mặn đất, độ sâu tầng đất độ xốp Nông trường Rạng Đông; số liệu độ mặn nước tưới lượng nước tưới tiêu vùng trồng lúa Nơng trường Rạng Đơng; số liệu khí tượng nông trường Rạng Đông 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp thu thập số liệu Nghiên cứu có thu thập loại như: Các số liệu khí tượng theo ngày: lượng mưa, số nắng, nhiệt độ ngày, tốc độ gió, độ ẩm từ Đài khí tượng thủy văn khu vực đồng Bắc Bộ, 2012-2018; Các số liệu nông học: thời lượng vụ mùa, cách thức tưới tiêu,…, tài liệu mặn hoá đất nông nghiệp Nông trường Rạng Đông, tài liệu đặc tính đất Nơng trường Rạng Đơng, tài liệu ảnh hưởng biến đổi khí hậu nước biển dâng lên mặn hoá đất từ Viện Môi trường Nông nghiệp, 2019 Dữ liệu đầu vào mơ hình LEACHMOD chia thành nhóm: - Dữ liệu chung: Số bước thời gian, đơn vị thời gian mô (ngày) số lớp đất tầng rễ - Dữ liệu thuỷ văn tưới tiêu: Lượng mưa (mm/ngày), lượng bốc tiềm (mm/ngày), lượng nước tưới (mm/ngày), nồng độ mặn nước tưới (dS/m) lượng nước rút (mm/ngày) Viện Môi trường Nông nghiệp, Viện Khoa học Nơng nghiệp Việt Nam 78 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 9(106)/2019 - Dữ liệu số đặc trưng đất: Độ mặn tầng rễ (dS/m), độ dày (mm), độ xốp (%), hệ số giữ nước (%), hệ số nhả muối tầng đất - Dữ liệu điều kiện ban đầu khác: hiệu tưới (%), lượng nước ngầm vào/ra (mm/ngày) độ mặn nước ngầm (dS/m); 2.2.2 Ứng dụng mơ hình LEACHMOD Mơ hình LEACHMOD Roland Oosterbaan xây dựng LEACHMOD thiết kế để mô độ sâu mực nước độ mặn đất khu vực tưới với bước thời gian theo lựa chọn người dùng (từ ngày đến năm) Chương trình sử dụng bước thời gian nhỏ tính tốn để kết có độ xác cao Nguyên lý hoạt động LEACHMOD thiết lập cân nước cân muối tầng đất để tính lượng muối tầng cách sử dụng hệ số nhả muối tầng tương ứng eo đó, lượng muối đất lượng muối nước lỗ rỗng đất, sau M(in) = M(out) + M(store) Trong đó: M(in) lượng nước muối vào hệ thống, M(out) lượng nước muối hệ thống, M(store) lượng nước hay muối tích luỹ hệ thống (Oosterbaan, 2019) Việc sử dụng mơ hình LEACHMOD thể qua bước: - Bước 1: Chuẩn bị liệu đầu vào: Dữ liệu đầu vào bao gồm liệu khí tượng thuỷ văn, đất, tính chất nông học lúa; liệu quan trắc đất phục vụ cho việc hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình cho việc chạy mơ hình sau - Bước 2: Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình: Trước hết, mơ hình phân tích độ nhạy thực để xác định mức độ tác động liệu đầu vào mơ hình đến kết đầu ra, tạo sở cho việc hiệu chỉnh mơ hình sau Tiến hành phân tích độ nhạy cách thay số liệu (bằng cách cho số liệu 50%, 75%, 125% 150% giá trị ban đầu) giữ ngun thơng số cịn lại Ghi lại kết tiến hành đánh giá mức độ ảnh hưởng Sau phân tích độ nhạy, mơ hình LEACHMOD hiệu chỉnh theo kết đo đếm ngồi thực địa cách so sánh kết tính tốn mơ hình với số liệu quan trắc đất giai đoạn 2013 - 2017 Viện Môi trường Nông nghiệp theo cơng thức tính sai số sau: (xc _ xm)2 1/2 xm,a y= n Trong đó, x c giá trị tính tốn biến trạng thái, xm giá trị đo đếm thực, xm,a giá trị đo đếm trung bình n số mẫu đo tính tốn Mơ hình tiếp tục kiểm định sử dụng số liệu quan trắc giai đoạn từ ngày 01/01/2017 đến ngày 01/01/2019 (731 ngày) - Bước 3: Chạy mơ hình Tiến hành chạy mơ hình để mơ động thái mặn giai đoạn 2013 - 2017 (1.826 ngày) đất lúa Nông trường Rạng Đông 2.3 ời gian địa điểm nghiên cứu Nghiên cứu thực từ tháng đến tháng năm 2019 khu vực cánh đồng trồng lúa ô 3b, Đội 7, có diện tích 3,7 Nơng trường Rạng Đông, huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết xây dựng liệu đầu vào 3.1.1 Dữ liệu đất Các liệu đất bao gồm: độ xốp tổng, độ xốp hữu dụng, độ sâu tầng đất độ mặn ban đầu đất Bảng trình bày độ mặn độ xốp phẫu diện đất khu 9, thị trấn Rạng Đông, huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định.Độ mặn đất tổng hợp từ Báo cáo Quan trắc Môi trường Miền Bắc Viện Môi trường Nông nghiệp giai đoạn 2013 2018 Bộ liệu dùng để hiệu chỉnh kiểm định mô hình Bảng Độ mặn độ xốp đất khu vực thực mô Độ mặn theo năm (dS/m) Độ sâu (cm) 2013 2014 2015 2016 2017 2018 Độ xốp (%) – 30 0,330 0,310 0,650 0,563 1,170 1,048 52,000 30 – 60 0,370 0,630 0,530 0,508 0,630 0,686 46,100 Nguồn: Viện Môi trường Nông nghiệp (2019), Phạm ị Phin (2012) 79 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 9(106)/2019 3.1.2 Dữ liệu nước tưới độ mặn nước tưới Các liệu lượng nước tưới vào rút khỏi ruộng ngày thay đổi phụ thuộc thời tiết (mưa bão, hạn hán,…), dịch hại, môi trường, thiên nhiên điều tiết xả nước hồ chứa năm Để đơn giản hoá vấn đề, lượng nước tưới vào rút xác định thông qua mực nước yêu cầu ruộng vào thời kỳ năm coi khơng tính đến thay đổi để xử lý dịch bệnh Bảng tổng hợp lại mực nước ruộng theo quy trình canh tác hộ nông dân Nông trường Rạng Đông theo vụ lúa vụ Xuân vụ Hè u Bảng Mực nước ruộng theo giai đoạn canh tác năm Vụ Xuân ời gian 28/01 đến 18/02 19/02 đến 05/03 06/03 đến 04/04 04/05 đến 11/04 12/04 đến 11/05 26/05 đến 09/06 Mực nước Tưới cho đất đủ ẩm - cm - cm cm 10 cm cm Vụ Hè ời gian 10/07 đến 16/07 17/07 đến 15/08 16/08 đến 30/08 31/08 đến 29/09 30/09 đến 01/11 02/11 đến 31/12 u Mực nước - cm - cm cm - 10 cm cm Không quy định Nguồn: Tổng hợp số liệu điều tra Độ mặn nước tưới xác định thông qua độ mặn nước sơng Đáy vị trí cách biển 10 km Nước tưới vào tháng 1, tháng 2, tháng 3, tháng 4, tháng tháng Về động thái mặn, xâm nhập mặn chủ yếu xuất vào mùa khô (từ cuối tháng 11 đến tháng năm sau) Sang tháng 6, mưa lớn khiến mặn bị đẩy lùi biển làm cho nước trở nên Như vậy, sông Đáy đoạn chảy qua Nông trường Rạng Đông, giá trị độ mặn lớn đo thường rơi vào tháng hàng năm giảm dần đến tháng Từ tháng đến hết mùa mưa, độ mặn thấp, coi nước Do đặc điểm xâm nhập mặn xảy vào mùa khô nên đề tài xây dựng lại diễn biến mặn sông Đáy tháng đầu năm dựa số liệu có tháng tháng Viện Nước, Tưới tiêu Môi trường Độ mặn tháng tháng tính cách lấy độ mặn trung bình ngày khoảng thời gian tưới (5 sáng đến chiều), sau tính trung bình tháng từ kết trung bình ngày Từ tháng 3, độ mặn giảm dần trở dS/m vào tháng 6, là: 3,047 dS/m, 2,887 dS/m, 2,165 dS/m, 1,443 dS/m, 0,722 dS/m 0,000 dS/m 3.2 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình LEACHMOD Trong q trình hiệu chỉnh, hệ số lọc muối mơ hình tự động hiệu chỉnh Độ mặn nước tưới tháng 3, hiệu chỉnh đồng thời cuối hiệu chỉnh độ mặn ban đầu tầng rễ Kết hiệu chỉnh mơ hình thể hình Trước hiệu chỉnh, giá trị tính tốn lớn so với giá trị quan trắc thực tế (tất điểm tính tốn nằm phía đường : 1) Sau hiệu chỉnh, hệ số hiệu chỉnh 0,098 giá trị tính tốn trở nên tương đồng với giá trị quan trắc (các điểm tính tốn gần sát đường : 1) Chú thích: Linear (Đường : 1) Đường (1 : 1) Tính tốn Hình Kết chạy mơ hình LEACHMOD trước (trái) sau hiệu chỉnh (phải) 80 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam - Số 9(106)/2019 Kiểm định mơ hình từ ngày 01/01/2017 đến ngày 01/01/2019 (731 ngày) Kết cho thấy, chênh lệch giá trị đo giá trị tính tốn tương đối nhỏ Vào ngày thứ 91 (ngày 01/04/2017), giá trị đo đạc 1,17 dS/m giá trị tính tốn 1,16 dS/m Vào ngày thứ 492 (ngày 07/05/2018), giá trị đo đạc 1,048 dS/m, thấp giá trị tính tốn 1,11 dS/m Kết kiểm định chứng tỏ mơ hình chạy ổn định 3.3 Kết mô động thái mặn đất lúa Nông trường Rạng Đông Động thái mặn đất lúa Nông trường Rạng Đông giai đoạn 2013 - 2017 tác động lượng mưa, nhiệt độ, độ mặn nước tưới lượng nước tưới tiêu thể hình Hình Động thái mặn đất giai đoạn 2013 - 2017 Độ mặn đất tăng mạnh vào giai đoạn tháng 12 tháng năm sau ruộng bị bỏ hoang mùa khô Trái lại, độ mặn giảm mạnh vào tháng năm vào mùa mưa Đặc biệt, vào năm cuối giai đoạn mô phỏng, độ mặn vượt ngưỡng 10 dS/m, 10,32 dS/m vào năm 2016 10,98 dS/m vào năm 2017 Xét ngưỡng chịu mặn lúa dS/m (FAO, 2002), tổng số ngày lúa bị ảnh hưởng 796 ngày tổng số 1.826 ngày mơ Chi tiết trình bày bảng Bảng Số ngày độ mặn vượt ngưỡng chịu mặn lúa năm Năm 2013 2014 2015 2016 2017 Tổng Cả năm 81 150 163 186 216 796 Vụ Xuân 36 50 35 25 62 208 Vụ Hè u 33 37 49 49 168 Trong đó, số ngày độ mặn vượt ngưỡng dS/m chủ yếu tập trung vào giai đoạn ruộng bỏ hoang Vụ Xuân có số ngày vượt ngưỡng chịu mặn nhiều so với vụ Hè u thời điểm canh tác vào mùa khơ mưa độ mặn nước tưới tăng cao u, 208 ngày so với 168 ngày IV KẾT LUẬN Có thể sử dụng mơ hình LEACHMOD mơ q trình mặn hố đất lúa Việt Nam theo giai đoạn canh tác Kết nghiên cứu mô động thái mặn tầng rễ đất lúa Nông trường Rạng Đông giai đoạn 2013 - 2017 tác động lượng mưa, nhiệt độ, độ mặn nước tưới lượng nước tưới tiêu cho thấy, động thái mặn tăng mạnh vào giai đoạn cuối tháng 12 đến hết tháng năm sau giảm sâu vào tháng năm Số ngày độ mặn đất ảnh hưởng đến suất lúa thời gian canh tác 208 ngày vụ Xuân 168 ngày vụ Hè u Nghiên cứu dừng lại việc mô mặn cho tầng rễ mà chưa xét đến mặn tầng chuyển tiếp tầng ngậm nước, cần tính đến cho nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm ị Phin, 2012 Nghiên cứu sử dụng bền vững đất nông nghiệp huyện Nghĩa Hưng tỉnh Nam Định Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp Trường ĐH Nơng Nghiệp Hà Nội Trần Ngọc Trang, Nguyễn Hồng Long, Nguyễn Xuân Hải, 2014 Tác động nước biển dâng lên xu hướng 81 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam - Số 9(106)/2019 mặn hoá đất trồng lúa thông qua nước tưới huyện Tiền Hải, Bình Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, 30 (2): 41-51 Viện Môi trường Nông nghiệp, 2019.Báo cáo Quan trắc Môi trường miền Bắc 2012 - 2018 Viện Nước, Tươi tiêu Môi trường (IWE), 2015 Chuyên đề Giám sát mặn hạ du hệ thống sông Hồng FAO, 2002.FAO Irrigation and Drainage Paper 61: Agricultural Drainage Water Management in Arid and Semi-Arid Areas, Rome Oosterbaan, R J., 2019.Reclamation of a Coastal Saline Vertisol by Irrigated Rice Cropping, Interpretation of the data with a Salt Leaching Model International Journal of Environmental Science, 4: 48-60 Using LEACHMOD model to simulate salinity dynamics in paddy land in Rang Dong farm, Nghia Hung district, Nam Dinh province Nguyen Quang Chien, Mai Van Trinh Abstract is paper presented a study on using LEACHMOD so ware to simulate dynamics the salt intrusion in paddy rice land in Rang Dong farm, Nghia Hung district, Nam Dinh province Parameters such as rainfall, temperature, salinity water, irrigation and drainage as local data were used Model was calibrated using soil monitoring for 2013 - 2017 period Results showed that the salinity sharply increased from late December until the end of February each year when the eld was fallowed during dry season and decreased during the rainy season in the middle of the year At the end of the simulation period, salinity increased to the highest of 10.32 dS/m and 10.98 dS/m from the end of 2016 to early 2017 e number of days that salinity a ects the rice yield was increased year by year reaching up to 208 days in the Spring crop and 168 days in the Summer-Autumn crop Further more, the results showed that LEACHMOD model can be used to simulate the salinization process of rice land in each cultivation period in coastal provinces of Vietnam Keywords: climate change, salt intrusion, environmental modeling, LEACHMOD Ngày nhận bài: 20/8/2019 Ngày phản biện: 27/8/2019 Người phản biện: PGS TS Phạm Quang Hà Ngày duyệt đăng: 9/9/2019 ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG SẢN XUẤT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA BIỆN PHÁP GIỮ ẨM ĐẾN NĂNG SUẤT VÚ SỮA TRONG MÙA ĐÔNG TẠI HUYỆN TÂN YÊN, TỈNH BẮC GIANG Nguyễn Văn Dũng1, Đào Quang Nghị1, Võ Văn ắng1, Nguyễn ị Hiền1, Nguyễn ị u Hương 1, Trần Duy Hưng1 TÓM TẮT Vú sữa loài ăn nhiệt đới di thực đến vùng nhiệt đới huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang Việc trồng chăm sóc vú sữa huyện Tân Yên gặp phải nhiều khó khăn, sâu bệnh, chưa có quy trình canh tác phù hợp nên suất đạt 8,5 tấn/ha, chưa tương xứng với tiềm Tuy nhiên, hiệu vú sữa cao nhiều so với số ăn phổ biến khác trồng địa phương Mùa đông khô hạn miền Bắc ảnh hưởng lớn đến trì trình sinh trưởng Kết nghiên cứu biện pháp giữ ẩm mùa đông cho thấy, tủ gốc kết hợp với tưới 10 ngày lần làm tăng kích thước, khối lượng quả, suất đạt 92,3 kg/cây, cao 44,2% so với đối chứng Từ khóa: Vú sữa trắng, giữ ẩm, tủ gốc I ĐẶT VẤN ĐỀ Tân Yên huyện vùng bán sơn địa tỉnh Bắc Giang có diện tích ăn vào khoảng 3.244 ha, sản lượng đạt hàng năm đạt từ 10 - 15 ngàn Trong năm gần đây, với chủng loại ăn khác nhãn, vải, vú sữa mang lại hiệu cao cho người dân Viện Nghiên cứu Rau Quả 82 Cây vú sữa ăn nhiệt đới Tuy nhiên, di thực đến vùng có khí hậu nhiệt đới huyện Tân n tỉnh Bắc Giang, dần thích nghi Mặc dù diện tích cịn chưa lớn vú sữa thực cho hiệu cao nhiều so với loại ăn khác, kể vải địa phương thời gian thu hoạch sớm vào tháng ... hoang Vụ Xuân có số ngày vượt ngưỡng chịu mặn nhiều so với vụ Hè u thời điểm canh tác vào mùa khô mưa độ mặn nước tưới tăng cao u, 208 ngày so với 168 ngày IV KẾT LUẬN Có thể sử dụng mơ hình LEACHMOD... using soil monitoring for 2013 - 2017 period Results showed that the salinity sharply increased from late December until the end of February each year when the eld was fallowed during dry season... mức độ ảnh hưởng Sau phân tích độ nhạy, mơ hình LEACHMOD hiệu chỉnh theo kết đo đếm thực địa cách so sánh kết tính tốn mơ hình với số liệu quan trắc đất giai đoạn 2013 - 2017 Viện Mơi trường Nơng