Bài báo khoa học Nghiên cứu phân vùng khí hậu nơng nghiệp phục vụ mục đích chuyển đổi cấu trồng tỉnh Tuyên Quang Nguyễn Thị Liễu1*, Nguyễn Đăng Tiến2 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu; lieuminh2011@gmail.com Đại học Sao Đỏ; dangtien.dhsd@gmail.com Trường *Tác giả liên hệ: lieuminh2011@gmail.com; Tel: +84–989316846 Ban Biên tập nhận bài: 16/3/2021; Ngày phản biện xong: 14/5/2021; Ngày đăng bài: 25/6/2021 Tóm tắt: Nghiên cứu khí hậu ứng dụng hướng nghiên cứu có tính thực tiễn cao nhằm phục vụ phát triển kinh tế theo hướng bền vững Đồng thời, góp phần khai thác sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường cho vùng lãnh thổ định để hướng tới sản xuất ngành nông nghiêp cách hiệu Bài báo áp dụng phương pháp phân vùng khí hậu nơng nghiệp cơng cụ Luset tham số hóa yếu tố khí tượng, thổ nhưỡng, địa hình Kết tính tốn cho thấy: Tỉnh Tun Quang phân thành vùng khí hậu nơng nghiệp là: vùng thích nghi khoảng 281.406 ha, chiếm 48,5% tổng diện tích tồn tỉnh; Vùng thích nghi khoảng 164.088 ha, chiếm 28,3%; Vùng thích nghi khoảng 70.813 ha, chiếm 12,2% vùng khơng thích nghi khoảng 64.375 ha, chiếm 11,1% Từ khóa: Phân vùng; Khí hậu nông nghiệp; Công cụ Luset Mở đầu Nông nghiệp có mối quan hệ chặt chẽ điều kiện tự nhiên, khí hậu yếu tố có tác động mạnh mẽ đến sản xuất nơng nghiệp Yếu tố khí hậu xác định cho hoạt động trồng trọt là: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm [1–2, 4–8, 11–12] Đây yếu tố thiếu không thay cho sống nói chung, sinh trưởng, phát triển hình thành suất, trồng nói riêng Điều kiện khí hậu nơng nghiệp nơi khác vào khác để phân chia thành đơn vị khí hậu nơng nghiệp gọi phân vùng khí hậu nơng nghiệp Nhiệm vụ phân vùng khí hậu nơng nghiệp thực phân chia đơn vị khí hậu nơng nghiệp thành vùng, tiểu vùng,… khác tiêu khí hậu nơng nghiệp điều kiện sản xuất nơng nghiệp Trong q trình phân vùng phát vùng xa tương đồng tài ngun khí hậu nơng nghiệp, bổ ích để di thực nhập nội giống trồng thích hợp [14–16] Kết nghiên cứu [17] đồ phân vùng xem dịch vụ khí hậu nơng nghiệp thiếu quy hoạch phát triển nông nghiệp Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) cho mục đích phân vùng khí hậu nơng nghiệp nhằm phát triển hệ thống trồng trọt thích nghi, tăng thu nhập cho nông dân, quản lý rủi ro [18–20] Tun Quang tỉnh có tiềm phát triển nơng nghiệp, theo định hướng phát triển tỉnh trọng tâm giai đoạn tới bao gồm nội dung cụ thể như: (1) Phát triển nông nghiệp theo hướng xây dựng cánh đồng mẫu lớn; (2) Tập trung chuyển đổi cấu kinh tế nông nghiệp, gia tăng giá trị sản phẩm đơn vị diện tích; (3) Nâng cao suất, Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 726, 68-75; doi:10.36335/VNJHM.2021(726).68-75 http://tapchikttv.vn/ Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 726, 68-75; doi:10.36335/VNJHM.2021(726).68-75 69 chất lượng nông sản, đạt hiệu cao bền vững Có thể thấy chiến lược lâu dài phát triển nông nghiệp tỉnh, vậy, cần có đánh giá mức tài nguyên KHNN, có định hướng quy hoạch, mở rộng không gian phát triển trồng trọt, phát triển vùng chuyên canh ăn có giá trị kinh tế hàng hoá cách cụ thể Trong đó, việc xác định vùng có khả mở rộng sản xuất nông nghiệp, lựa chọn loại trồng phát triển Thích nghi vấn đề cấp thiết Cây trồng nơng nghiệp có nhiều loại nên tiến hành nghiên cứu, đánh giá phân vùng KHNN cho phát triển nông nghiệp Tuyên Quang, Bài báo lựa chọn số trồng chủ lực, thích hợp với điều kiện khí hậu địa phương, có giá trị kinh tế, ưu tiên loại trồng mạnh tỉnh Trong đó, tập trung vào nhóm cây: Nhóm lương thực (lúa, ngơ); Nhóm ăn (cam, nhãn); Nhóm cơng nghiệp (chè, mía) Mục tiêu nghiên cứu báo áp dụng phương pháp phân vùng khí hậu nơng nghiệp dựa cơng cụ LUSET (Land Use Suitability Evaluation Tool) [13] để phân vùng khí hậu nông nghiệp cho khu vực nghiên cứu tỉnh Tuyên Quang phục vụ mục đích chuyển đổi cấu trồng Hình Sơ đồ khu vực nghiên cứu tỉnh Tuyên Quang Dữ liệu sử dụng phương pháp nghiên cứu 2.1 Dữ liệu sử dụng Phân vùng khí hậu nông nghiệp tỉnh Tuyên Quang áp dụng cho lĩnh vực trồng trọt với số trồng nhóm tác giả nghiên cứu sử dụng số liệu đầu vào sau: – Dữ liệu khí tượng: Sử dụng liệu nhiệt độ trung bình tháng, tổng lượng mưa trung bình tháng giai đoạn 1961–2018 15 trạm khí tượng vùng nghiên cứu khu vực lân cận Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 726, 68-75; doi:10.36335/VNJHM.2021(726).68-75 70 – Dữ liệu đồ đất địa hình: sử dụng để tính tốn độ sâu tầng đất độ dốc địa hình, làm đầu vào cho việc đánh giá khả trồng trọt loại trồng 2.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tính toán thống kê: Phương pháp áp dụng để tính tốn đặc trưng tài ngun khí hậu nơng nghiệp (ánh sáng, nhiệt, ẩm) từ số liệu trạm quan trắc [10] - Phương pháp nội suy: Sử dụng phương pháp nội suy để tính tốn thơng số độ dốc phân bố theo không gian liệu khí tượng, liệu tầng dày đất [3, 9] - Phương pháp phân vùng khí hậu nơng nghiệp dựa công cụ LUSET: Công cụ LUSET (Land Use Suitability Evaluation Tool) [13], cơng cụ tích hợp Modulle tính toán bao gồm: Modulle nhu cầu trồng, Modulle thơng tin đơn vị đất Modulle tính tốn mức độ thích nghi Cơng cụ LUSET cho phép tính tốn thích nghi (OVS) riêng biệt nhóm yếu tố tích hợp tất nhóm yếu tố thành số OVS tổng hợp Chỉ số thích nghi xác định điểm số thấp tất yếu tố xem xét, OVS tính theo cơng thức sau: OVS = Min ( SF1, SF2, SF3 … SFn) (1) Trong OVS giá trị thích nghi; SF1, SF2, SF3 … SFn điểm số thích nghi (dao động từ đến 100) n yếu tố chọn Q trình tính tốn số OVS thực theo bước: Bước 1: Tính tốn OVS riêng biệt cho nhóm yếu tố (OVSg), OVSg nhóm đất–địa hình (độ dốc, độ sâu tầng đất), nhóm nhiệt độ (nhiệt độ trung bình theo tháng) nhóm nước (lượng mưa theo tháng giả định không tưới) OVSg = f (S1, S2, , Sn) (2) Trong S1, S2, Sn điểm số thích nghi yếu tố nhóm; f hàm chức để tính tốn thích nghi tổng thể (hàm Min) Bảng Các mức thích nghi tương ứng với nhân tố trọng số [13] Mức độ thích S1 S2 S3 S4 Trọng số = 85 60 40 Trọng số = 95 65 45 10 Trọng số = 100 70 50 15 Bước 2: Tính tốn Thích nghi tổng thể từ ba nhóm yếu tố (đất–địa hình, nhiệt, mưa) OVS = f (Sl, St, Sw) (3) Trong Sl, St, Sw giá trị OVSg tương ứng nhóm yếu tố đất–địa hình, nhiệt mưa Trên sở kết hợp loại thích nghi cho nhóm yếu tố OVSg sử dụng phương pháp tối thiểu (công thức 2) để tạo giá trị có khoảng dao động từ đến 100, giá trị điểm số OVS yếu tố xét trồng cụ thể đơn vị diện tích Từ kết này, phân loại theo mức độ thích nghi S1, S2, S3 N Bảng Phân cấp mức độ thích nghi tổng thể [13] Ký hiệu Điểm số tổng ≥hợp 85 S1 Mức độ thích nghi nghi Rất thích ≥ 60 < 85 S2 Thích nghi ≥ 40 < 60 S3 < 40 N Ít thích nghi Khơng thích nghi STT Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 726, 68-75; doi:10.36335/VNJHM.2021(726).68-75 71 Các kết đầu từ công cụ LUSET bảng giá trị điểm số tổng hợp loại trồng lựa chọn Sau sử dụng phần mềm Arcgis để chồng ghép đồ phân bố khơng gian cho nhóm trồng lựa chọn để xác định đồ phân vùng khí hậu nông nghiệp chung cho tỉnh Tuyên Quang Kết thảo luận Nghiên cứu tính tốn phân vùng khí hậu nơng nghiệp cho trồng chủ lực Tuyên Quang là: (1) Nhóm lương thực (lúa, ngơ); (2) Nhóm ăn (bưởi, cam); (3) Nhóm cơng nghiệp (chè, mía) Kết phân vùng sau: a) Đối với nhóm lương thực (lúa, ngơ) Phần lớn khu vực có địa hình thấp, độ dốc nhỏ địa bàn huyện như: Chiêm Hóa, Hàm Yên, Sơn Dương, TP Tuyên Quang Yên Sơn đánh giá thích nghi cho phát triển lúa Một số khu vực ven sơng suối huyện Lâm Bình Na Hang với phân hạng thích nghi phát triển loại trồng (Hình 2a) Vùng thích nghi ngô phân bố rộng, tập trung hầu hết diện tích huyện Sơn Dương, Yên Sơn, TP Tuyên Quang, Chiêm Hóa, Hàm Yên Khu vực Na Hang, Lâm Bình phát triển loại trồng vùng gị, đồi ven sơng suối có độ dốc 300 (thuộc vùng thích nghi) (Hình 2b) Hình (a) Bản đồ phân vùng KHNN lúa tỉnh Tuyên Quang; (b) Bản đồ phân vùng KHNN ngô tỉnh Tuyên Quang b) Đối với nhóm ăn (cam, nhãn) Vùng thích nghi cam phân bố phần lớn huyện Chiêm Hóa, Sơn Dương, Yên Sơn TP Tuyên Quang phần nhỏ khu vực thung lũng huyện Lâm Bình Na Hang Vùng thích nghi phân bố rải rác khắp huyện, nơi có địa hình thấp, độ dốc nhỏ, điều kiện khí hậu phù hợp với yêu cầu sinh thái cam (Hình 3a) Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 726, 68-75; doi:10.36335/VNJHM.2021(726).68-75 72 Khu vực thích nghi nhãn phân bố tương tự cam, nhiên phần diện tích thích nghi mở rộng khu vực huyện Lâm Bình Na Hang (Hình 3b) Hình (a) Bản đồ phân vùng KHNN cam tỉnh Tuyên Quang; (b) Bản đồ phân vùng KHNN nhãn tỉnh Tun Quang c) Đối với nhóm cơng nghiệp (chè, mía) Cây chè thích nghi phần lớn diện tích lãnh thổ tỉnh Tuyên Quang, trừ khu vực có địa hình cao độ dốc lớn Vùng thích nghi chè phân bố huyện Sơn Dương, Yên Sơn, Chiêm Hóa, Hàm Yên TP Tuyên Quang (Hình 4a) Khu vực thích nghi mía phân bố huyện Sơn Dương, Yên Sơn, Chiêm Hóa, Hàm Yên TP Tuyên Quang Một số khu vực có địa hình thấp huyện Lâm Bình Na Hang thuộc phân hạng thích nghi thuận lợi cho mía phát triển (Hình 4b) Từ đồ phân vùng thành phần trên, nhóm nghiên cứu tiến hành phân tích chồng xếp đồ để cấu thành đồ phân vùng nông nghiệp cho trồng trọt tỉnh Tuyên Quang Kết cho thấy, Tuyên Quang phân thành vùng khí hậu nơng nghiệp (Hình 5, Bảng 3): Vùng I (Vùng thích nghi–S1): có diện tích 281.406 chiếm 48,5% tổng diện tích, ưu tiên phát triển lương thực, hoa màu; Vùng II (vùng thích nghi–S2): có diện tích 164.088 chiếm 28,3% tổng diện tích, ưu tiên phát triển ăn quả, cơng nghiệp; Vùng III (vùng thích nghi–S3): 70.813 chiếm 12,2% tổng diện tích, vùng phù hợp cho phát triển nơng nghiệp, ưu tiên trồng rừng sản xuất; Vùng IV (vùng khơng thích nghi–N): có diện tích 64.375 chiếm 11,1% tổng diện tích tồn tỉnh, vùng hồn tồn khơng phát triển nông nghiệp, hướng tốt bảo vệ rừng tự nhiên trồng rừng phịng hộ Như vậy, qua tính tốn phân tích thấy rằng, khơng gian phát triển nông nghiệp Tuyên Quang rộng, với gần 80% tổng diện tích tồn tỉnh phù hợp để phát triển nông nghiệp Đây lợi lớn để Tuyên Quang đẩy mạnh quy hoạch phát triển ngành nông nghiệp hàng hóa Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 726, 68-75; doi:10.36335/VNJHM.2021(726).68-75 Hình Bản đồ phân vùng KHNN chè tỉnh Tuyên Quang; Bản đồ phân vùng KHNN mía tỉnh Tun Quang Hình Bản đồ phân vùng khí hậu nơng nghiệp tỉnh Tuyên Quang 73 Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 726, 68-75; doi:10.36335/VNJHM.2021(726).68-75 74 Bảng Khả trồng trọt vùng KHNN tỉnh Tuyên Quang Tên vùng Điểm số tổng hợp Ký hiệu I II III Mức độ thích nghi Diện tích (ha) Khuyến cáo khả trồng trọt Các loại lương thực hàng năm lúa, ngô, khoai lang, lạc, đậu loại loại rau màu, ăn quả, công nghiệp Các loại ăn có múi, ăn hàng năm, lâu năm nhãn, xồi, hồng,…các cơng nghiệp mía, chè ≥ 85 S1 Rất thích nghi 281.406 ≥ 60 < 85 S2 Thích nghi 164.088 ≥ 40 < 60 S3 Ít thích nghi 70.813 Phát triển trồng rừng sản xuất < 40 N Khơng thích nghi 64.375 Rừng tự nhiên rừng phòng hộ đầu nguồn, đảm bảo cân hệ sinh thái IV Kết luận Kết phân vùng khí hậu nơng nghiệp tỉnh Tuyên Quang thể phân bố không gian vùng thich nghi cho phát triển nông nghiệp.Việc tích hợp thơng tin điều kiện khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng để xây dựng đồ phân vùng khí hậu nơng nghiệp chung phân vùng KHNN nhóm trồng tỉnh Tuyên Quang sở khoa học quan trọng việc quy hoạch không gian canh tác phát triển loại trồng, trọng tâm lương thực, công nghiệp ăn Bản đồ phân vùng khí hậu nơng nghiệp cần có kết hợp với dịch vụ khí hậu nơng nghiệp kiến thức địa để đưa khuyến cáo thực tế phù hợp Các thông tin dự báo thời tiết, dự báo mùa yếu tố cần thiết để điều chỉnh cấu trồng, lịch mùa vụ Dự báo thời tiết hàng ngày, theo tuần cần cập nhật cung cấp thường xuyên cho cán nông nghiệp người dân để việc áp dụng kết nghiên cứu hiệu Đóng góp tác giả: Xây dựng ý tưởng nghiên cứu: N.T.L., N D.T.; Lựa chọn phương pháp nghiên cứu: N.T.L., N D.T.; Xử lý số liệu: N D.T.; Tính tốn: N.T.L., N D.T.; Phân tích kết quả: N.T.L.; Viết thảo báo: N.T.L., N D.T.; Chỉnh sửa báo: N.T.L Lời cảm ơn: Nghiên cứu thực tài trợ đề tài nghiên cứu khoa học cấp tỉnh, mã số ĐT.08–2018 Lời cam đoan: Tập thể tác giả cam đoan báo cơng trình nghiên cứu tập thể tác giả, chưa công bố đâu, không chép từ nghiên cứu trước đây; khơng có tranh chấp lợi ích nhóm tác giả Tài liệu tham khảo Giai, N.S Bước đầu đánh giá mức độ sử dụng tài nguyên khí hậu nơng nghiệp trồng vùng trọng điểm Việt Nam Báo cáo kết đề tài nghiên cứu khoa học, Viện KTTV, Hà Nội, 1992 Hạnh, T.Đ.; Điếm, Đ.V.; Viết, N.V Lý thuyết khai thác tài ngun khí hậu nơng nghiệp; Nhà xuất Nông nghiệp Hà Nội, 1997 Khảm, D.V.; Tâm, T.T.; Quyền, N.H.; Sơn, N.H Phương pháp xây dựng đồ phân vùng an toàn sương muối, nhiệt độ thấp khu vực Tây Bắc Hội thảo Quốc gia Khí tượng Thủy văn Mơi trường Biến đổi khí hậu, Viện KTTV, 2013 Khảm, D.V.; Quyền, N.H Đánh giá đặc điểm khí hậu điều kiện khí hậu nghiệp huyện Ba Bể Báo cáo hợp đồng tư vấn CARE, 2015 Khảm, D.V Nghiên cứu phân vùng sương muối xây dựng mơ hình giám sát, cảnh báo sương muối, nhiệt độ thấp phục vụ phát triển kinh tế xã hội, phòng tránh thiên tai tỉnh miền núi, trung du phía đơng bắc Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ Viện KTTV&BĐKH, 2017 Lan, H.N Điều kiện khí hậu nơng nghiệp cấu mùa vụ số trồng Nam Bộ Tập cơng trình Phân viện KTTV phía Nam, 1993 ... hậu nơng nghiệp dựa công cụ LUSET (Land Use Suitability Evaluation Tool) [13] để phân vùng khí hậu nơng nghiệp cho khu vực nghiên cứu tỉnh Tuyên Quang phục vụ mục đích chuyển đổi cấu trồng Hình... đồ phân vùng thành phần trên, nhóm nghiên cứu tiến hành phân tích chồng xếp đồ để cấu thành đồ phân vùng nông nghiệp cho trồng trọt tỉnh Tuyên Quang Kết cho thấy, Tuyên Quang phân thành vùng khí. .. ghép đồ phân bố không gian cho nhóm trồng lựa chọn để xác định đồ phân vùng khí hậu nơng nghiệp chung cho tỉnh Tuyên Quang Kết thảo luận Nghiên cứu tính tốn phân vùng khí hậu nơng nghiệp cho trồng