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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Cơng trình hồn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Người hướng dẫn khoa học: NGÔ TIỀN GIANG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐỘNG THÁI ĐỂ XÁC ĐỊNH CƠNG THỨC LN CANH TRÊN ĐẤT PHÙ SA TRUNG TÍNH ÍT CHUA ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG PGS.TS ĐỒN VĂN ĐIẾM 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 Phản biện 3: TS Nguyễn Đại Khánh Chuyên ngành: Trồng trọt Mã số: Trung tâm KTTV Quốc Gia, Bộ TN&MT 62.62.01.01 Luận án bảo vệ hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại: TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NƠNG NGHIỆP Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Vào hồi giờ, ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội HÀ NỘI – 2012 - Thư viện Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Môi trường MỞ ĐẦU động sản xuất nông nghiệp lại chưa quan tâm nghiên cứu bền vững, sản xuất hàng hoá lớn, có suất, chất lượng, hiệu khả hệ với thời tiết chưa ý nhiều; (3) Các công thức luân canh cần trước mắt lâu dài” mục tiêu, chiến lược phát triển nông nghiệp Việt phù hợp với điều kiện thị trường; (4) Các cơng cụ mơ q Tính cấp thiết đề tài “Xây dựng nông nghiệp phát triển toàn diện theo hướng đại, cạnh tranh cao, bảo đảm vững an ninh lương thực quốc gia Nam đến 2020, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, 2009 [1] Ngay từ năm 1982, với nhiều dự án xây dựng vùng sinh thái nông nghiệp giới Đông Nam Á, FAO đưa nhiều quy trình để xác định cấu mùa vụ trồng cho khu vực cụ thể nhằm đạt mục đích chủ yếu: (1) Xác định mức độ phù hợp với điều kiện khí hậu vùng, nâng cao khả khai thác sử dụng tối đa điều kiện khí hậu thời tiết thuận lợi, giảm thiểu tác động không thuận thoả đáng; (2) Các nghiên cứu đơn lẻ cho trồng cụ thể quan tâm nhiều việc xây dựng tổ hợp trồng mối quan nhiều thời gian thử nghiệm nên đưa sản xuất, đơi khơng cịn trình sinh trưởng, phát triển hình thành suất trồng nông nghiệp phát triển mạnh mẽ giới cho phép giải nhanh tốn chưa tham số hoá điều kiện đồng sơng Cửu Long (ĐBSCL) Để góp phần giải nội dung trên, thực đề tài “Nghiên cứu ứng dụng mơ hình động thái để xác định công thức luân canh đất phù sa trung tính chua đồng sơng Cửu Long” lợi vụ; (2) Khai thác tối đa lợi loại đất vùng; (3) Bảo đảm đạt hiệu kinh tế cao với mức đầu tư cho Mục đích yêu cầu nghiên cứu 2.1 Mục đích đề tài phát triển bền vững FAO, 2006 [51] số trồng phù hợp với điều kiện khí hậu, thuỷ văn đất cấu luân canh vùng đất cụ thể; (4) Bảo đảm nông nghiệp Để đạt mục tiêu trên, vùng phải xây dựng cấu luân canh trồng hợp lý Cơ cấu trồng hình thành từ điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội cụ thể vận động theo thời gian Một cấu trồng hợp lý phải phù hợp với điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội, thể tính hiệu mối quan hệ trồng bố trí đồng ruộng, làm cho sản xuất ngành - Mô trình sinh trưởng, phát triển hình thành suất phù sa trung tính chua đồng sông Cửu Long; - Thử nghiệm áp dụng thông tin khí hậu, khí hậu nơng nghiệp, kinh tế để thiết lập đánh giá nhanh công thức luân canh cho đất phù sa trung tính chua đồng sông Cửu Long 2.2 Yêu cầu đề tài - Xác định xác hố tham số mơ hình động thái hình trồng trọt phát triển toàn diện, mạnh mẽ vững theo hướng sản xuất thành suất số trồng (lúa, ngô, đậu tương) trên đất Lý Nhạc cộng sự, 1987 [24], Đào Thế Tuấn, 1989 [39] Cùng với đề xuất cấu trồng cần hoàn thiện phương pháp, - Ứng dụng mơ hình động thái hình thành suất trồng để đánh giá xác định công thức luân canh lấy lúa làm kèm theo hiệu gian thử nghiệm để đưa cơng thức ln canh phù hợp Từ Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài thâm canh gắn với đa canh, sản xuất hàng hố có hiệu kinh tế cao, cơng cụ tính tốn cho phép sử dụng tối đa nguồn thông tin, rút ngắn thời cho thấy số hạn chế cần phải giải quyết: (1) Trong nghiên cứu xác định công thức luân canh, thời vụ gieo trồng ý đến khí hậu biến động hàng năm điều kiện thời tiết khí hậu ảnh hưởng đến hoạt phù sa trung tính chua đồng sông Cửu Long; kinh tế đất phù sa trung tính chua đồng sơng Cửu Long 3.1 Ý nghĩa khoa học Đánh giá tác động điều kiện khí hậu thời tiết đến sinh trưởng, phát triển hình thành suất trồng khơng dựa đơn lẻ yếu tố mà đánh giá tác động tổng hợp yếu tố Đề tài sở khoa học Điểm luận án điều kiện thuận lợi, bất thuận vùng nhằm phát huy mạnh, chua ĐBSCL mối quan hệ đất - khí hậu - trồng theo bước chứng minh tác động điều kiện ngoại cảnh mang tính tổng hợp Xây dựng cấu gieo trồng, công thức luân canh phải nắm bắt - Sử dụng cơng cụ tốn học mơ q trình sinh trưởng, phát triển hình thành suất số trồng đất phù sa trung tính giảm thiểu rủi ro hoạt động sản xuất nơng nghiệp, mang lại hiệu thời gian (mơ hình động thái); canh phù hợp với điều kiện khí hậu vùng công thức luân canh lấy lúa làm đất phù sa trung tính chua đầy đủ sở khoa học để đánh giá tác động dao động, biến đổi khí Cấu trúc luận án kinh tế cao Đề tài dẫn liệu khoa học việc xác định công thức luân Kết nghiên cứu đề tài phương pháp, cơng cụ cho phép có hậu đến trồng trọt khu vực đồng sông Cửu Long - Ứng dụng mơ hình động thái hình thành suất trồng xác định ĐBSCL mối quan hệ thời tiết khí hậu - trồng hiệu kinh tế Luận án trình bày 136 trang; phần mở đầu: trang; chương 3.2 Ý nghĩa thực tiễn 1: Tổng quan tài liệu sở khoa học đề tài: 32 trang; chương 2: Đối trồng, cho phép xác định cơng thức ln canh thích hợp nghiên cứu thảo luận: 72 trang; chương : kết luận đề nghị: trang; Bằng mô hình tốn, sở thơng tin khí hậu - đất đai - Điều có ý nghĩa lớn cho nhà quản lý đạo sản xuất nông nghiệp người nông dân, tuỳ theo điều kiện (đầu tư, giá ) mà từ đầu vụ chọn lựa cơng thức ln canh phù hợp Kết đề tài góp phần ổn định nâng cao hiệu sản xuất nông nghiệp, phát huy lợi vùng phù sa trung tính chua ĐBSCL nhằm bước nâng cao, ổn định đời sống cho người nông dân Phạm vi nghiên cứu đề tài (1) Đề tài tiến hành nghiên cứu trồng chính: lúa, ngơ, đậu tương công thức luân canh lấy lúa làm đất phù sa trung tính chua ĐBSCL (vùng ven sông Tiền - sông Hậu, khu vực không chịu tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu: 16 trang; chương 3: Kết Phần tài liệu tham khảo gồm 47 tài liệu tiếng Việt, 17 tài liệu tiếng Anh 20 tài liệu tiếng Nga Số liệu trình bày 48 bảng biểu, 33 hình vẽ CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Cơ cấu trồng 1.1.1 Cơ cấu trồng Hệ thống trồng hoạt động sản xuất trồng nông trại bao gồm tất hợp phần cần có để sản xuất tổ hợp trồng mối quan hệ chúng với mơi trường Do đặc tính sinh học trồng ảnh hưởng lũ triều); (2) Các tham số xác định thông qua mơi trường ln biến đổi nên chúng mang tính động Vì vậy, nghiên cứu nghiệp Trà Nóc, Cần Thơ (3) Kiểm nghiệm tính phù hợp mơ hình số liệu không phụ thuộc thông qua kết khảo nghiệm kiểm nghiệm việc làm thường xuyên để tìm xu phát triển, yếu tố hạn chế, giải pháp khắc phục để chuyển đổi hệ thống trồng, Đào Thế Tuấn, 1984 [38] quan trắc thực nghiệm thường xun Trạm Khí tượng Thuỷ văn Nơng hệ thống trồng không dừng lại không gian thời gian mà giống, sản phẩm trồng phân bón Cục Trồng trọt, Bộ Nơng 1.1.2 Nghiên cứu phát triển cấu trồng giới Việt Nam 12 giống đậu tương Ơ Mơn, Cần Thơ (4) Các tính tốn liên quan đến thuật như: trồng xen, trồng gối, thâm canh tăng vụ, tưới nước đề khuyến nông) với giá cố định canh tác lúa, lạc, đậu đỗ, ngơ, đời góp phần đáng kể vào việc nghiệp Phát triển nông thôn từ năm 2007 đến 2010; kết thí nghiệm hiệu kinh tế xác định sở mức đầu tư (theo định mức Nghiên cứu hệ thống canh tác, hệ thống trồng biện pháp kỹ cập từ lâu Ở Việt Nam, hàng loạt giống trồng biện pháp kỹ thuật nâng cao suất, sản lượng Song song với xây dựng mơ hình cấu trồng cần phải hồn thiện phương pháp, cơng cụ tính tốn để đưa cơng thức luân canh, giảm bớt thời gian thử nghiệm, sử dụng tối đa nguồn thơng tin để có mùa vụ bền vững 1.2 Nghiên cứu mơ hình mô giới nước Với mục tiêu định lượng hố ảnh hưởng điều kiện mơi trường đến suất trồng, khởi thảo hàng loạt mơ hình tốn mơ hình thống kê, mơ hình động thái - thống kê Mơ hình hố trình hình thành suất trồng tiến hành cách: mơ hình thực nghiệm phần lãnh thổ phía Bắc với độ xác cao Tuy nhiên, việc áp dụng mơ hình động thái xác định cấu luân canh trồng vùng đất phù sa trung tính chua ĐBSCL chưa có cơng trình hay tác giả nghiên cứu ứng dụng Cho nên vấn đề nghiên cứu cần thiết cho sản xuất nông nghiệp ĐBSCL CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU mơ hình lý thuyết Các tiến mô tả gen thực vật, hiểu biết 2.1 Đối tượng nghiên cứu: trồng (lúa, ngơ, đậu tương) cải tổ cần thiết cách thức mô phản ứng trung tính chua ĐBSCL; (2) Nghiên cứu xác định tham số khí hậu - q trình tăng trưởng phát triển cho phép nhà mơ hình hố thực trồng White Hoogenboom xác định sáu mức độ chi tiết di truyền mơ hình mơ trồng: (1) Mơ hình chung, khơng tham khảo đến lồi; (2) Mơ hình cụ thể lồi khơng tham khảo kiểu di truyền; (3) Khác biệt di truyền đại diện thông số cụ thể; (4) Khác biệt di truyền đại diện alen cụ thể, phản ứng gen thể thông qua mơ hình tuyến tính; (5) Di truyền khác biệt đại diện kiểu gen, mô dựa quy định biểu kiểu gen, phản ứng kiểu gen môi trường; (6) Di truyền khác biệt đại diện kiểu gen, phản ứng gen môi trường mô mức độ tương tác cao Mơ hình trồng phân tích hệ thống trở thành công cụ quan 2.2 Nội dung thực hiện: (1) Đánh giá điều kiện tự nhiên vùng đất phù sa đất - trồng vùng đất phù sa trung tính chua ĐBSCL; (3) Xác định tham số mơ hình động thái; (4) Thực nghiệm số lựa chọn đánh giá hiệu kinh tế công thức luân canh vùng đất phù sa trung tính chua ĐBSCL; 2.3 Địa điểm, thời gian nghiên cứu 2.3.1 Địa điểm: (1) Trung tâm Nghiên cứu Khí tượng Nơng nghiệp; (2) Trạm Thực nghiệm Khí tượng Thuỷ văn Nơng nghiệp Trà Nóc - Cần Thơ, Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Mơi trường 2.3.2 Thời gian: 2006 - 2010 2.4 Phương pháp nghiên cứu trọng nghiên cứu nơng nghiệp đại Mơ hình tổng hợp hiểu 2.4.1 Điều tra, phân tích điều kiện tự nhiên với sản xuất nông nghiệp kiện ngoại cảnh phương trình tốn học Khi mơ hình xác sơng Cửu Long Phân tích, đánh giá mối quan hệ cấu trồng, biết người trình sinh lý, sinh thái, ảnh hưởng điều nhận, giúp phân tích giải thích thí nghiệm Mục tiêu mơ hình mơ cịn hướng tới việc tối ưu hóa hệ thống sản xuất, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường, Hodges T cộng sự, 1992 [55] Điều tra thu thập phân tích đặc điểm điều kiện tự nhiên vùng đồng công thức luân canh với điều kiện khí hậu, thuỷ văn đất đai 2.4.2 Bố trí thí nghiệm Các thí nghiệm thực Trạm Thực nghiệm Khí tượng Thuỷ văn Ở Việt Nam, từ năm 1980 bắt đầu tiệm cận với mơ hình Nơng nghiệp Trà Nóc, bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCB), lần nhắc quan tâm nghiên cứu nhiều Các mơ hình dùng 2.4.2.1 Thí nghiệm lúa: Thí nghiệm lúa bố trí vụ đơng xn, xuân hè hè thu qua năm 2000, 2001, 2002 2003 dự báo suất trồng, mơ hình động thái đánh giá điều kiện khí tượng nơng nghiệp (KTNN), tính tốn suất lại Quy trình chăm sóc theo khuyến nơng Cần Thơ 7 2.4.2.2 Thí nghiệm đậu tương, ngơ: Thí nghiệm xác định hệ số hình thơng qua số liệu điều tra khảo sát, thu thập từ nghiên cứu thí Bảng 2.1 Giống thời vụ gieo trồng lúa phân bón từ năm 2008 đến 2010; (2) Kết nghiên cứu khảo nghiệm mơ hình động thái bố trí vụ xuân hè hè thu qua năm 2004, 2005 Giống Ngày gieo Vụ đông xuân IR 64 OMCS 2000 16/11/1999 IR 64 OM 21 2/12/2000 OM 1490 IR 64 6/12/2001 OM 2492 Giống Ngày gieo Vụ xuân hè IR64 OMCS 2000 20/3/2001 IR64 OM21 3/4/2002 OM1490 IR64 24/3/2003 OM 2492 Giống Ngày gieo Vụ hè thu IR64 OM2000 15/7/2001 IR64 OM21 19/7/2002 OM1490 OM21 4/7/2003 OM1490 Bảng 2.2 Giống thời vụ gieo trồng đậu tương, ngô Đậu tương Giống MTĐ - 176 HL 203 MTĐ - 176 HL 203 Ngày gieo xuân hè 21/3/04 14/3/05 2.4.2.3 Các tiêu theo dõi 15/7/04 20/7/05 Giống DK888 LVN10 DK888 LVN10 Ngày gieo xuân hè Ngày gieo hè thu 15/3/04 15/7/04 10/3/05 20/7/05 (1) Quan trắc yếu tố khí tượng bề mặt 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 đo yếu tố tiểu khí hậu đồng ruộng 2.4.3 Phương pháp phân tích xử lý số liệu Phân tích phương sai (ANOVA) thực chương trình IRRISTAT 5.0; đánh giá mức độ xác tham số mơ hình động thái, tác giả sử dụng phương pháp tính sai số tác giả Nguyễn Văn Viết, 1986 [40]: (Y − YTh )  × 100 Sy =  t  YTh    giống lúa trồng cạn Viện Lúa đồng sông Cửu Long năm 2006, 2007; (3) Kết nghiên cứu đặc điểm giống đậu nành huyện Ơ Mơn, Thành phố Cần Thơ năm 2008-2009 Trường Đại học Nơng lâm TP Hồ Chí Minh 2.4.4 Xác định công thức luân canh Sản xuất lúa ĐBSCL phụ thuộc chủ yếu vào nguồn nước Đề tài sử dụng tiêu mùa mưa, triều để xác định vụ gieo trồng lúa Dựa vụ lúa đó, xem xét bố trí trồng sau để có cơng thức ln canh trồng có hiệu kinh tế cao Ngô Ngày gieo hè thu nghiệm giống bao gồm: (1) Các thí nghiệm khảo nghiệm lúa, ngơ năm từ kết khảo nghiệm, kiểm nghiệm giống, sản phẩm trồng Để đo lường hiệu kinh tế vụ sản xuất, số tính tốn theo cơng thức tương ứng Các số tổng vụ sản xuất cơng thức - - Chi phí: Tổng chi phí sản xuất bao gồm cơng lao động Tổng thu = Tổng sản phẩm × giá Lãi = Tổng thu - Chi phí 2.4.5 Cấu trúc mơ hình động thái Mơ hình q trình hình thành sinh khối, suất trồng bao gồm mô tả định lượng q trình quang hợp, hơ hấp, sinh trưởng, chế độ nhiệt ẩm trồng Trong đó: Sy: Sai số giá trị tính tốn so với số 2.4.5.1 Mơ hình q trình liệu thực (%), YT: Giá trị tính tốn tham số, YTh: Giá trị thực tế tham số Mô tả tốn học q trình Trên sở tham số xác định xác hố với số liệu phụ thuộc (các năm thí nghiệm), tiến hành đánh giá tính phù hợp mơ quang hợp hơ hấp quang hợp cho trồng năm sử dụng cơng thức thực Hình 2.2 Sơ đồ mơ tả cấu trúc mơ hình động thái 10 nghiệm Monsi-Sacki Budagovski A I cộng sự, 1966 [65] cải tiến tính tốn quang hợp quần thể điều kiện tối ưu Φ oij = Φ max i× aΦ i × I i j aΦ i × I i j + Φ max i (2.1) Trong đó: Φoi: Cường độ quang hợp 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 xạ hoạt động PAR; J: Tuần tính tốn Trong điều kiện thực tế, quang hợp xác định theo Pôlevôi A.N., Xukhop L N., 1986 [74]: φτitrennuoc = φoitrennuoc×αφi ×ψφitrennuoc (2.4) φτitrongnuoc=φoitrennuoc×αφi ×ψφi trennuoc (2.5) Trong đó:φτitrennuoc , φτitrongnuoc: Cường độ quang hợp điều kiện thực tế phần nước phần nước; αφi: Đường cong quang hợp quan i; ψφitrennuoc, ψφitrongnuoc: Hàm ảnh hưởng nhiệt độ quang hợp Đường cong ảnh hưởng nhiệt độ đến quang hợp dựa sở công thức Ross Iu.K:  T −T T −T  ψφ = d × − d  (2.6)  T −T  Td opt − Tdo  d opt  Trong đó: Td: Nhiệt độ trung bình ban ngày (khơng khí nước); Tdo, Tdopt: Nhiệt độ bắt đầu nhiệt độ tối ưu cho quang hợp (khơng khí nước) Cường độ quang hợp lá, thân nước toàn thời gian chiếu sáng ban ngày: φitrennuoc=ε×φτitrennuoc×Litrennuoc× τd (2.9) φitrongnuoc=ε×φτitrongnuoc×Litrongnuoc×τd (2.10) Trong đó: ε: Hệ số chuyển đổi CO2 sang sinh khối; Li: Diện tích bề mặt đồng hố phận i phần nước; τd: Thời gian chiếu sáng ngày Q trình hơ hấp chia thành “hơ hấp sinh trưởng” “hơ hấp trì” Hô hấp sinh trưởng tỷ lệ với quang hợp quần thể: Rg = Cg × φob (2.12) Trong đó: Rg: Cường độ hô hấp sinh trưởng; Cg: Hệ số tiêu hao sinh khối Hơ hấp trì tỷ lệ với trọng lượng sinh khối khô phận Nó phụ thuộc vào nhiệt độ giai đoạn sinh trưởng cây: Rm = Cm×ϕR× (αRL×mL + αRS×mS +αRR×mR+ αRP×mP) (2.13) Trong đó: Rm: Cường độ hơ hấp trì; mL, mS, mR, mP: Trọng lượng sinh khối khơ; Cm: Hệ số hơ hấp trì; αRL, αRS, αRR, αRP: Các đường cong ảnh hưởng đến cường độ hô hấp; ϕR: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hô hấp 2.4.5.2 Mơ hình q trình phân bố chất đồng hố Phương trình tổng quát tăng trưởng theo Ivanov P.A, 1941 [69]: dm dT = φ ob − R ob (2.17) Trong đó: dm/dT: Tăng trưởng sinh khối cây; φob: Tổng sản phẩm quang hợp; Rob: Tổng lượng hô hấp Ross Iu K., 1968 [76] đưa hệ phương trình vi phân để mô tả sinh trưởng theo phận riêng biệt:   ε φ ∑ β ii ' × φ ob − ε R × R ob dm i =  i=1  dT − V i + M ∑ W ii '  i =1  (2.18) ( ) Trong đó: ii': Bộ phận cây; mi: Trọng lượng khô phận i; εφ: Hệ số hữu hiệu quang hợp; εR: Hệ số hô hấp; Rob: Tổng lượng hô hấp ngày; Vi: Trọng lượng khô phần tử i bị ngày; βi: Hàm sinh trưởng; M: Tổng lượng chất khô Để cho giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng sử dụng hàm sinh trưởng β i, giai đoạn sinh trưởng sinh thực sử dụng hàm ωi Mô tả tốc độ thay đổi sinh khối phận trồng, sử dụng phương trình Galiamina E P 1974 [66] Polevoi A N., 1978 [73]:  dm i β i × φ ob α × C mi × ϕ r + ω i × m i = − ri  + C gi + C gi  dT  L ,S ,r     α rp × C mp × ϕ r × m p − ∑ ω i × m i   dm β p × φ ob p i    = −  dT + C pP + Cp  ( ) ( ) (2.20) Trong đó: βi: Hàm sinh trưởng giai đoạn dinh dưỡng; ωi: Hàm sinh trưởng giai đoạn sinh thực;i: Lá (L), thân (S), rễ (r) 2.4.5.3 Mơ hình hố chế độ nhiệt ẩm Bức xạ hoạt động quang hợp (PAR) quần thể xác định theo công thức Budagovski A.I cộng sự, 1966 [65]: IH = I OH + C Q × L Hi Trong đó: IOH: Cường độ PAR bề mặt quần (2.25) thể; CQ: Hằng số thực nghiệm, LHi: Diện tích bề mặt đồng hoá phần nước (2.26) hoá phần nước lúa Đối với phần nước sử dụng phương trình: Trong đó: IOΠ : Cường độ PAR độ sâu xác IO∏ I∏ = định nước; LΠi : Diện tích bề mặt đồng + C Q × L∏ i Bức xạ hoạt động quang hợp (PAR) bề mặt quần thể xác định theo công thức: I OH = ,5 × QB 60 × τ d (2.27) Trong đó: QB: Bức xạ tổng cộng; τd: Độ dài ngày Nhiệt độ trung bình ban ngày khơng khí bên quần thể Td tính theo phương pháp Misenko Z A 11 Td = d1 + d2×Tmax (2.37) Trong đó: Tmax: nhiệt độ tối cao khơng khí; d1; d2 : hệ số Ro = Q-b (2.42) thị tang góc nghiêng đường thẳng ánh sáng tới; Q: Cường độ xạ tổng cộng; b: Tham số Cân xạ xác định thơng qua xạ tổng cộng Trong đó: Ro: cân xạ; a: Tham số biểu Như vậy, cấu trúc mơ hình động thái hình thành suất trồng năm tham số mô hình xem xét Để xác định trị số tham số cần thiết phải có số liệu thí nghiệm CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Điều kiện tự nhiên hệ thống canh tác lúa vùng ĐBSCL 3.1.1 Điều kiện tự nhiên ĐBSCL nằm gần vùng xích đạo, có địa hình phẳng thấp, có nhiệt độ cao phân bố đồng vùng Đây vùng có tiềm nhiệt lớn nước (tổng nhiệt độ năm đạt tới 9.500 - 10.000oC) Hầu khắp nơi vùng có nhiệt độ trung bình năm khoảng 26,5 - 27,0oC, biên độ năm nhiệt độ thấp (khoảng 3oC) nhiệt độ trung bình tháng thấp năm đạt 25oC Thời kỳ mùa khô chịu ảnh hưởng chua, mặn lấn sâu vào nội địa, hạn chế khả trồng tăng vụ; ngược lại thời kỳ mùa mưa trùng với mùa lũ gây ngập úng nghiêm trọng phạm vi lớn gây khó khăn cho sản xuất 3.1.2 Hệ thống canh tác lúa ĐBSCL 3.1.2.1 Các hệ thống canh tác lúa cổ truyền Từ năm 1970 trở trước, canh phụ thuộc hoàn tồn điều kiện tự nhiên Có thể chia ĐBSCL thành vùng sản xuất lúa chủ yếu: vùng lúa nổi, vùng lúa cấy lần vùng lúa cấy lần, Lê Minh Triết, 2000 [42] 3.1.2.2 Hệ thống canh tác lúa Từ sau năm 1975, mùa vụ gieo trồng cấu giống vùng ĐBSCL theo tiểu vùng sinh thái nông nghiệp Cụ thể: - Tiểu vùng ven sông Tiền, sông Hậu: sản xuất ổn định - 12 vụ lúa vụ lúa vụ màu, hầu hết loại trồng có suất cao 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 ngập lụt, phần lớn bị ngập sâu, thời gian ngập tùy theo khu vực từ - tháng năm nên sản xuất thường bị ảnh hưởng vào vụ hè thu - Tiểu vùng Đồng Tháp Mười: chịu ảnh hưởng nặng ngập lũ, tập trung đất phèn ĐBSCL Mùa vụ canh tác lúa phụ thuộc nhiều vào độ sâu thời gian ngập lũ, khoảng thời gian gieo trồng thời gian thu hoạch vụ kéo dài nơi khác Ở khu vực ngập trung bình làm vụ lúa đông xuân hè thu, khu vực ngập nông sản xuất - vụ lúa đông xuân, hè thu thu đông - Tiểu vùng Tứ Giác Long Xuyên: đất bị nhiễm phèn bị ngập lũ sâu, lũ thường sớm Nông dân thực phương châm “sống chung với lũ”, tranh thủ sản xuất vụ lúa ngắn ngày trước lũ thêm vụ - Tiểu vùng Tây Sơng Hậu: địa hình thấp trũng, cịn bị ảnh hưởng lũ gây ngập cục Hiện hầu hết diện tích trồng vụ lúa/năm giống ngắn ngày - Tiểu vùng Bán đảo Cà Mau: tiểu vùng không bị ảnh hưởng lũ, đất bị nhiễm phèn mặn có diện tích đất phèn lớn Canh tác lúa chủ yếu hai vụ lúa (hè thu mùa), diện tích gieo trồng vụ đơng xuân nhỏ Khả tưới khó khăn, thiếu nước vào mùa khô - Tiểu vùng Ven Biển Đông: đất đai bị nhiễm mặn, thiếu nước cho sản xuất Hệ thống canh tác chủ yếu vụ lúa mùa địa phương Đến nay, số khu vực cục có hệ thống thủy lợi đê bao ngăn mặn hoàn chỉnh nên canh tác hai vụ lúa giống ngắn ngày Đây tiểu vùng tốt để tập trung sản xuất giống lúa mùa đặc sản, chất lượng cao cho xuất tiêu dùng nước Những năm gần đây, số tỉnh trọng điểm sản xuất lúa ĐBSCL tập trung nhiều dự án, chương trình nhằm cải thiện cấu giống trồng, vật nuôi, đặc biệt chương trình dự án cải thiện cấu giống lúa theo hướng chất lượng cao phục vụ xuất 13 3.1.2.3 Những kết nghiên cứu luân canh lúa - màu ĐBSCL Ngành Nông nghiệp & PTNT khuyến cáo mở rộng diện tích mơ hình ln canh đất lúa, đưa bắp lai vào cấu [5]: 14 Hô hấp, Chế độ nhiệt - ẩm 3.2.2.1 Tham số khối quang hợp hô hấp Bảng 3.2 Các tham số tính tốn quang hợp hơ hấp - Mơ hình lúa + màu: đưa bắp, đậu nành, mè vào vụ lúa đông xuân (XI - II) - màu xuân hè (III - VI) - lúa hè thu (VI – IX) Mơ hình vụ lúa - vụ màu cho thu nhập từ 30 - 35 triệu đồng/ha lãi từ mơ hình từ 12 - 15 triệu đồng/ha - Mơ hình lúa - rau: làm vụ lúa đông xuân, vụ xuân hè trồng dưa hấu, rau loại trồng lại vụ lúa hè thu Mô hình cho thu nhập từ 35 - 70 triệu đồng/ha, lãi 15 - 40 triệu đồng/ha Trên nước 20 Ký hiệu Φmax thống canh tác chủ yếu Ô Mơn - Cần Thơ gồm có: (1) vụ lúa (đông aΦi (đông xuân - hè thu) + cá; (4) vụ lúa (đông xuân + hè thu + thu đông) Những nghiên cứu Trần Công Thiện Trần Quốc Quân Nông chủ yếu: (1) vụ lúa (đông xuân - hè thu); (2) vụ lúa (đông xuân - hè thu) Toi (oC) cao thuộc mô hình lúa đơng xn - lúa hè thu + cá + màu + chăn nuôi, Tri (oC) mơ hình lúa đơng xn - lúa hè thu + thủy sản, cịn thấp mơ hình độc canh lúa đông xuân - hè thu 3.2 Các tham số mơ hình động thái 3.2.1 Đặc trưng đất Cần Thơ có địa hình phẳng, trồng lúa Ðất thuộc loại đất phù sa có tầng đốm rỉ (Cambic Fluvisols) Khi sử dụng đất cần lưu ý cung cấp nước tưới mùa khô, đặc biệt ý tới việc trì hữu cơ, lân yếu tố dinh dưỡng hạn chế đơn vị đất 3.2.2 Các tham số mơ hình động thái Dựa vào tài liệu công bố nước, kết thực nghiệm Trạm Trà Nóc, tác giả xác định tham số mơ hình động thái hình thành suất lúa, ngô đậu tương vụ đông xuân, xuân hè hè thu thể khối mơ hình: Quang hợp, 24 - - Dưới nước 1060,2 353,7 0,17 0,28 15 30 300 480 130 150 150 450 Ngô Đậu tương 369,2 0,17 0,28 10 32 750 400 350 400 450 183,45 0,17 0,28 10 32 600 400 350 400 600 Trên nước 1289,4 429,8 0,17 0,28 15 32 300 480 130 150 150 450 Cm Cg Tdo (oC) Tdopt (oC) + cá; (3) vụ lúa (đông xuân - hè thu) + cá + màu + chăn nuôi Lợi nhuận 44 5,49 Lúa Lá Thân trường Sơng Hậu - Ơ Mơn - Cần Thơ cho thấy có nhóm hệ thống canh tác Đậu tương 6,67 Lá Thân Các tham số Bộ phận xuân - hè thu); (2) vụ lúa (đông xuân - hè thu) + vụ màu; (3) vụ lúa Ngô Lúa Bộ phận Ký hiệu Về hệ thống canh tác lúa - màu, theo Lê Minh Triết ctv, số hệ Dưới nước 16,46 Các tham số Lá Thân Lá Thân Rễ Hạt Đường cong quang hợp phận xác định theo phương trình Manonov L.K Kim G.G., 1978 [70]: αϕi = e −0.008× Trong đó: T: tổng nhiệt độ hữu hiệu bước thời gian tính tốn; Toi: tổng nhiệt độ hữu hiệu (T −Toi )2 Toi (3.1) quang hợp đạt giá trị cực đại Đường cong hô hấp phận xác định thơng qua phương trình Gliamin E.P, Xiptixo C.O., 1974 [67]: α ri = e − 0,001 (T − T ri ) Tr i 3.2.2.2 Tham số nhiệt, ẩm (3.2) Trong đó: Tri - tổng nhiệt hữu hiệu mà cường độ hô hấp đạt cực đại Kết xác định hệ số hấp phụ xạ tổng cộng lớp nước sâu z ĐBSCL trình bày bảng 3.3 15 16 Bảng 3.3 Hệ số hấp phụ xạ quang hợp nước Z(m) Hệ số hấp phụ Hệ số Z(m) hấp phụ Hệ số hấp Z(m) Hệ số Z(m) phụ hấp phụ đoạn sinh trưởng dinh dưỡng sang sinh trưởng sinh thực Bảng 3.5 Các tham số giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng 0,20 0,250 0,500 0,230 0,800 0,200 0,10 0,275 0,30 0,250 0,600 0,220 0,900 0,190 0,15 0,270 0,40 0,240 0,700 0,210 1,000 Thân 877,10 bi 7,457 0,025 8,392 0,027 Tham số Rễ 250,00 915,00 340,00 0,330 Rễ 445,077 Mmax 0,05 2,250 6,600 3,880 bi 0,005 Tham số Mmax Rễ 27,50 0,017 0,009 Đậu tương MTĐ-176 Thân Lá 58,00 63,00 Bông 352,50 1,230 3,040 2,080 54,025 bi 0,004 0,008 0,006 0,003 0,180 Nhiệt độ ban ngày khơng khí tính thơng qua cơng thức FAO cải tiến cho ĐBSCL có dạng:   Td = x1 t + x1 ( Tmax − Tmin    T = x t − x ( T − T 1 max  n    23 − 5τ d (37 68 − 57τ d ) Sin π     23 − 0.5τ d (37 68 − 1.57τ d ) Sin π )    ) Để áp dụng cho ĐBSCL: x1=1,15; x2=0,95 5τ d −   23 − 5τ d  5τ d −   23 − 5τ d  (3.3) Bảng 3.4 Hệ số xác định nhiệt độ nước ruộng, thảm thực vật ban ngày Tháng Lúa Đậu tương Ngô d1 d2 d1 d2 d1 d2 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 1,125 -2,502 1,12 0,05 1,05 1,125 -2,147 1,13 0,07 1,07 1,175 -1,792 1,14 0,06 1,12  (87 + x − 0.0505x ) x  W = Wo + 100  Wo x > 50mm  < x < 50mm 3.2.2.3 Các tham số hàm sinh trưởng (3.4) Trong đó: W : độ ẩm đất tuần cần tính tốn; Wo: độ ẩm đất ban đầu; x: Lượng mưa tuần * Hàm sinh trưởng giai đoạn phát triển dinh dưỡng: Quá trình tích luỹ chất M max + e a −bt Bơng 1522,00 1,300 0,003 mi(t)=Mmax × eai-bt Mmax (3.29) × (ebit-a)-1 (3.30) Khi hàm phân bố lại chất đồng hoá phận viết: ωi = dmi × mi dt (3.31) Bảng 3.6 Các tham số hàm sinh trưởng giai đoạn sinh trưởng sinh thực Lúa IR64 Tham số Đậu tương MTĐ-176 Ngô LVN10 (3.5) Điểm uốn phương trình cho biết trồng chuyển từ giai Rễ Thân Lá Rễ Thân Lá Rễ 6,546 3,882 4,779 1,370 7,880 3,985 1,085 2,260 1,615 bi khô ngắn ngày theo công thức Xakum V.A., 1973 [78]: Mt = 11,195 0,025 Phương trình mơ tả q trình sinh trưởng lá, thân, rễ giai đoạn sinh 0,11 Độ ẩm đất hữu hiệu cho trồng cạn áp dụng công thức: 6,284 0,026 Ngơ LVN10 Thân Lá trưởng sinh thực có dạng: 0,09 Bông 578,277 * Giai đoạn sinh trưởng sinh thực 0,08 Lúa IR64 Lá 502,287 Tham số Mmax 0,014 0,008 0,038 0,004 0,041 0,065 0,005 0,048 0,035 425 925,15 1000 960,15 857,5 762,5 925,05 Tmax 479,7 502,733 Thân Lá 17 18 3.2.2.4 Xác định tham số hàm sinh trưởng giống khác Trong mô động thái, giống khác cần phải xác định hệ số hàm sinh trưởng cụ thể Cơng việc địi hỏi có số liệu thí nghiệm Để giảm bớt thời gian thí nghiệm, đơn giản hoá toán xác định hệ số, đề tài tiến hành xác định mức độ tương đồng giống so với giống lựa chọn làm “giống chuẩn” Dựa giống chọn làm chuẩn, xác định tiêu nhằm xây dựng mối tương quan hàm sinh trưởng với sinh khối giai đoạn lựa chọn Kết lựa chọn sinh khối giai đoạn trỗ (trổ cờ hoa) đạt 75% tổng sinh khối mặt đất lúc thu hoạch so với giống chuẩn làm hệ số chuyển đổi Kết thu (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 Kiểm nghiệm tham số đánh giá kết mô thay đổi giá trị sinh khối ban đầu (ML0, thân MS0, rễ MR0) với mức thay đổi 5%, 10%, 15% Kết cho thấy: (1) Dao động suất theo mơ hình đồng pha với thay đổi sinh khối ban đầu; (2) Mức độ thay đổi, độ lệch suất với suất không thay đổi tham số không đáng kể Các giống ngô DK888: từ -1.774% đến 1.014% LVN10: từ -1.83% đến 0.915% Các giống lúa: IR 64: từ -1,609% đến 0,935% OM 21: từ -2,177% đến 0,978% OM 2492: từ -1,921% đến 0,885% Các giống đậu tương HL 203: từ -2.242% đến 0.503% MTĐ-176: từ -1.695% đến 0.847% OM-1490: từ -2,169% đến 0,922% OM2000: từ -2,456% đến 0,884% Như thấy tham số lựa chọn hồn tồn phù hợp mang tính đặc trưng cho giống trồng khác điều kiện thực tế 3.2.3.3 Kiểm nghiệm mơ hình động thái tính tốn suất Để kiểm tra khả tính tốn sinh khối khơ mức độ xác 3.2.3.1 Kiểm nghiệm tham số nhiệt ẩm Sai số tuyệt đối tương đối nhiệt độ ban ngày ban đêm trung mơ hình, đề tài sử dụng số liệu sinh khối thực đo so sánh với số liệu tính tốn theo mơ hình thiết lập hồn tồn có đủ điều kiện áp dụng cơng thức tính tốn điều kiện nhiệt, thực tế thấp: sai số cao