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





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


Chuyên ngành: Trồng trọt
Mã số: 62.62.01.01




TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI – 2012
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
Phản biện 3: TS. Nguyễn Đại Khánh
Trung tâm KTTV Quốc Gia, Bộ TN&MT

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
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




MỞ ĐẦU
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]
Để đạt được 4 mục tiêu trên, từng vùng phải xây dựng được cơ cấu
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
2




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




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
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
5




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
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.
7




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.
Bảng 2.1. Giống và thời vụ gieo trồng lúa

Giống Ngày gieo Giống Ngày gieo

Giống Ngày gieo

Vụ đông xuân Vụ xuân hè Vụ hè thu
IR 64
16/11/1999
IR64
20/3/2001
IR64
15/7/2001
OMCS 2000

OMCS 2000 OM2000
IR 64
2/12/2000
IR64
3/4/2002
IR64
19/7/2002
OM 21 OM21 OM21
OM 1490 OM1490 OM1490
IR 64
6/12/2001
IR64
24/3/2003
OM21
4/7/2003
OM 2492 OM 2492 OM1490
Bảng 2.2. Giống và thời vụ gieo trồng đậu tương, ngô
Đậu tương Ngô
Giống
Ngày gieo
xuân hè

Ngày gieo
hè thu
Giống Ngày gieo
xuân hè
Ngày gieo
hè thu
MTĐ - 176
21/3/04 15/7/04
DK888
15/3/04 15/7/04
HL 203 LVN10
MTĐ - 176
14/3/05 20/7/05
DK888
10/3/05 20/7/05
HL 203 LVN10
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
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]:
(
)
100
Y
YY

S
Th
Tht
y
×






−
=

Trong đó: S
y
: Sai số của giá trị tính toán so với số
liệu thực (%), Y
T
: Giá trị tính toán của các tham
số, Y
Th
: 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
8

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
2.4.5 Cấu trúc mô hình động
thái
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 trình
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




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.
imax
j
ii
j
iiimax
j
oi
Ia
Ia
Φ
Φ
Φ
Φ
Φ
+×
××
=

(2.1)
Trong đó: Φ
oi
: Cường độ quang hợp ở điều
kiện tối ưu (mgCO
2
dm
-2
giờ
-1
); Φ
maxi
: Cường
độ quang hợp tối đa; a
Φi
: Hệ số góc đường
cong quang hợp; I: Cường độ bức xạ hoạt
động PAR; J: Tuần tính toán.
Trong điều kiện thực tế, quang hợp xác định theo Pôlevôi A.N.,
Xukhop L. N., 1986 [74]:

φ
τ
itrennuoc
=
φ
oitrennuoc
×α
φ
i

×ψ
φ
itrennuoc
(2.4)

φ
τ
itrongnuoc
=
φ
oitrennuoc
×α
φ
i

×ψ
φ
i trennuoc
(2.5)

Trong đó:
φ
τ
itrennuoc
,
φ
τ
itrongnuoc
: Cường độ

quang hợp trong điều kiện thực tế của phần
trên nước và phần trong nước;
α
φ
i
: Đường
cong quang hợp của cơ quan i;
ψ
φ
itrennuoc
,
ψ
φ
itrongnuoc
: Hàm ảnh hưởng của nhiệt độ đối
với quang hợp

Đường cong ảnh hưởng của nhiệt độ đến quang hợp dựa trên cơ sở của
công thức của Ross Iu.K:








−
−
−×

−
−
=
dooptd
dod
dooptd
dod
TT
TT
2
TT
TT
φ
ψ
(2.6)

Trong đó: T
d
: Nhiệt độ trung bình ban
ngày (không khí hoặc nước); T
do
, T
dopt
:
Nhiệt độ bắt đầu và nhiệt độ tối ưu cho
quang hợp (không khí hoặc nước).
Cường độ quang hợp của lá, thân trên và dưới nước trong toàn bộ thời
gian chiếu sáng ban ngày:
φ
itrennuoc

=
ε×φ
τ
itrennuoc
×
L
itrennuoc
×

τ
d
(2.9)
φ
itrongnuoc
=
ε×φ
τ
itrongnuoc
×
L
itrongnuoc
×τ
d
(2.10)
Trong đó:
ε
: Hệ số chuyển đổi
CO
2
sang sinh khối; L

i
: Diện tích
bề mặt đồng hoá bộ phận i phần
trên và trong nước;
τ
d
: Thời gian
chiếu sáng trong ngày.

Quá trình hô hấp được chia thành “hô hấp sinh trưởng” và “hô hấp duy
trì”. Hô hấp sinh trưởng tỷ lệ với quang hợp của quần thể:
R
g
= Cg
×

φ
ob
(2.12)

Trong đó: Rg: Cường độ hô hấp sinh trưởng;
Cg: Hệ số tiêu hao sinh khối
Hô hấp duy trì tỷ lệ với trọng lượng sinh khối khô của các bộ phận. Nó
phụ thuộc vào nhiệt độ và giai đoạn sinh trưởng của cây:
R
m
= C
m
×ϕ
R

×

(
α
RL
×
m
L
+
α
RS
×
m
S

+
α
RR
×
m
R
+
α
RP
×
m
P
) (2.13)
Trong đó: Rm: Cường độ hô hấp duy trì; m
L

,
m
S
, m
R
, m
P
: Trọng lượng sinh khối khô; C
m
:
Hệ số hô hấp duy trì;
α
RL
,
α
RS
,
α
RR
,
α
RP
: Các
đường cong ảnh hưởng đến cường độ hô
hấp;
ϕ
R
: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hô hấp.
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]:

10




obob
R
dT
dm
−=
φ

(2.17)

Trong đó: dm/dT: Tăng trưởng sinh khối
của cây;
φ
ob
: Tổng sản phẩm quang hợp;
R
ob
: Tổng lượng hô hấp.
Ross Iu. K., 1968 [76] đưa ra hệ phương trình vi phân để mô tả sinh
trưởng của cây theo từng bộ phận riêng biệt:
( )







+−
×−×
=
∑
∑
=
=
4
1i
'iii
4
1i
obRob'ii
i
WMV
R
dT
dm
εφβε
φ


(2.18)
Trong đó: ii': Bộ phận của cây; mi: Trọng
lượng khô bộ phận i;
ε
φ
: Hệ số hữu hiệu
quang hợp;

ε
R
: Hệ số hô hấp; R
ob
: Tổng
lượng hô hấp trong ngày; V
i
: Trọng lượng
khô của phần tử i bị mất trong ngày;
β
i:
Hàm sinh trưởng; M: Tổng lượng chất khô
Để cho giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng sử dụng hàm sinh trưởng
β
i
,
đối với giai đoạn sinh trưởng sinh thực sử dụng hàm
ω
i
.
Mô tả tốc độ thay đổi sinh khối từng bộ phận của cây trồng, sử dụng
phương trình của Galiamina E. P. 1974 [66] và Polevoi A. N., 1978 [73]:

(
)
( )










+






×−×××
−
+
×
=
+
×+××
−
+
×
=
∑
Cp1
mmC
C1dT
dm
C1
mC

C1dT
dm
r,S,L
i
iiprmprp
pP
ob
p
p
gi
iirmiri
gi
ob
i
i
ωϕα
φβ
ωϕα
φβ
(2.20)

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

2.4.5.3 Mô hình hoá chế độ nhiệt ẩm
Bức xạ hoạt động quang hợp (PAR) trong quần thể được xác định theo
công thức của Budagovski A.I. và cộng sự, 1966 [65]:
HiQ
OH
H
LC1
I
I
×+
=
(2.25)

Trong đó: I
OH
: Cường độ PAR trên bề mặt quần
thể; C
Q
: Hằng số thực nghiệm, L
Hi
: Diện tích bề
mặt đồng hoá phần trên nước.
Đối với phần trong nước sử dụng phương trình:
iQ
O
LC1
I
I
∏
∏

∏
×+
=
(2.26)
Trong đó: I
O
Π
: Cường độ PAR tại độ sâu xác
định trong nước; L
Π
i
: 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:
d
B
OH
60
Q
5,0I
τ
×
×=

(2.27)

Trong đó: Q
B
: Bức xạ tổng cộng;

τ
d: Độ dài ngày.
Nhiệt độ trung bình ban ngày của không khí bên trong quần thể T
d
được tính theo phương pháp của Misenko Z. A.
11




T
d
= d
1
+ d
2
×
T
max
(2.37)
Trong đó: T
max
: nhiệt độ tối cao của không khí;
d
1
; d
2
: các hệ số
Cân bằng bức xạ được xác định thông qua bức xạ tổng cộng
R

o
= 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
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 -
10.000
o
C). Hầu khắp các nơi trong vùng đều có nhiệt độ trung bình năm
khoảng 26,5 - 27,0
o
C, biên độ năm của nhiệt độ ở đây rất thấp (khoảng 3
o
C)
và nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất trong năm đạt trên 25
o
C. 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
Từ sau năm 1975, mùa vụ gieo trồng và cơ cấu giống ở vùng ĐBSCL
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
12




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




3.1.2.3 Những kết quả nghiên cứu luân canh lúa - màu ở ĐBSCL
Ngành Nông nghiệp & PTNT đang khuyến cáo mở rộng diện tích các
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,
14

Hô hấp, Chế độ nhiệt - ẩm.
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
Các tham số Lúa
Ngô
Đậu
tương
Ký hiệu Bộ phận
Trên
nư
ớc

Dưới
nư
ớc

Φ
max

Lá 20 16,46 44 24
Thân 6,67 5,49 - -
Các tham s
ố

Lúa

Ngô
Đậu
tương
Ký hiệu Bộ phận

Trên
nư
ớc

Dư
ới
nư
ớc

a
Φi

Lá 1289,4 1060,2 369,2 183,45
Thân 429,8 353,7 - -
C
m
0,17 0,17 0,17 0,17
C
g


0,28 0,28 0,28 0,28
T
do
(
o
C)

15 15 10 10
T

dopt
(
o
C) 32 30 32 32
T
oi
(
o
C)
Lá

300

300

750

600

Thân

480

480

-

-

T

ri
(
o
C)
Lá

130

130

400

400

Thân

150

150

350

350

R
ễ

150

150

400

400

H
ạt

450

450

450

600

Đường cong quang hợp của từng bộ phận được xác định theo phương
trình của Manonov L.K. và Kim G.G., 1978 [70]:

( )
oi
2
oi
T
TT
008.0
i
e
−
×−

=
ϕ
α
(3.1)
Trong đó: T: tổng nhiệt độ hữu hiệu ở bước
thời gian tính toán; T
oi
: 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
phương trình của Gliamin E.P, Xiptixo C.O., 1974 [67]:

i
r
2
ri
T
)T(T
0,001
ri
eα
−
−
=
(3.2)

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

3.2.2.2 Tham số nhiệt, ẩm
Kết quả xác định hệ số hấp phụ bức xạ tổng cộng ở lớp nước sâu z của
ĐBSCL được trình bày trên bảng 3.3.

15




Bảng 3.3. Hệ số hấp phụ bức xạ quang hợp của nước
Z(m)
Hệ số
hấp phụ
Z(m)
Hệ số
hấp phụ
Z(m)
Hệ số hấp
phụ
Z(m)
Hệ số
hấp phụ
0,05 0,330 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 0,180
Nhiệt độ ban ngày của không khí được tính thông qua công thức của
FAO đã được cải tiến cho ĐBSCL có dạng:
( )
( )














−
−






−
−
−−=






−

−






−
−
−+=
d
d
d
d
minmax11n
d
d
d
d
minmax11d
5.023
15.0
Sin57.168.37
4
5.023
)TT(xtxT
5.023
15.0
Sin57.168.37
4

5.023
)TT(xtxT
τ
τ
πτ
τ
τ
τ
πτ
τ

Để áp dụng cho ĐBSCL: x
1
=1,15; x
2
=0,95

(3.3)
Bảng 3.4. Hệ số xác định nhiệt độ nước ruộng, thảm thực vật ban ngày
Tháng
Lúa Ngô Đậu tương
d
1
d
2
d
1
d
2
d

1
d
2

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 1,125 -2,502 1,12 0,05 1,05 0,08
2 1,125 -2,147 1,13 0,07 1,07 0,09
3 1,175 -1,792 1,14 0,06 1,12 0,11
Độ ẩm đất hữu hiệu cho các cây trồng cạn áp dụng công thức:





>
<<
−+
+
=
(3.4) 50
500
100
)0505.087(
2
mmxWo
mmx
xxx
Wo

W

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]:

bta
max
t
e
1
M
M
−
+
=
(3.5)
Điểm uốn của phương trình này cho biết cây trồng đã chuyển từ giai
16




đoạn sinh trưởng dinh dưỡng sang sinh trưởng sinh thực.
Bảng 3.5. Các tham số giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng
Lúa IR64

Tham s
ố

R
ễ

Thân

Lá

Bông

M
max
445,077 877,10 502,287 578,277
a
i
7,457 8,392 6,284 11,195
b
i
0,025 0,027 0,026 0,025
Ngô LVN10
Tham số Rễ Thân Lá Bông
M
max
250,00 915,00 340,00 1522,00
a
i
2,250 6,600 3,880 1,300
b

i
0,005 0,017 0,009 0,003
Đậu tương MTĐ-176
Tham số Rễ Thân Lá Bông
M
max
27,50 58,00 63,00 352,50
a
i
1,230 3,040 2,080 54,025
b
i
0,004 0,008 0,006 0,003
* Giai đoạn sinh trưởng sinh thực
Phương trình mô tả quá trình sinh trưởng của lá, thân, rễ giai đoạn sinh
trưởng sinh thực có dạng:
mi(t)=M
max

×
e
ai-bt
(3.29)
hoặc M
max

×
(e
bit-a
)

-1
(3.30)
Khi đó hàm phân bố lại chất đồng hoá của các bộ phận được viết:

dt
dm
m
1
i
i
i
×=
ω
(3.31)
Bảng 3.6. Các tham số hàm sinh trưởng giai đoạn sinh trưởng sinh thực
Tham
số
Lúa IR64 Ngô LVN10 Đậu tương MTĐ-176
Rễ Thân Lá Rễ Thân Lá Rễ Thân Lá
ai 6,546 3,882 4,779 1,370 7,880 3,985 1,085 2,260 1,615

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

Tmax

479,7 502,733

425 925,15

1000 960,15

857,5 762,5 925,05

17




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 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.

Hình 3.11. Biến trình nhiệt độ không
khí ban ngày, ban đêm năm 2000 tại
Cần Thơ
Hình 3.13. Biến trình bức xạ tổng
cộng tháng trung bình nhiều năm
trạm Cần Thơ (1978-2000)
3.2.3.2 Kiểm nghiệm độ nhạy của mô hình động thái.
Để kiểm tra khả năng ứng dụng mô hình trong thực tế, đề tài tiến hành
18




đánh giá kết quả mô phỏng khi thay đổi các giá trị sinh khối ban đầu (M
L0
,
thân M
S0
, rễ M
R0
) 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.
Các giống ngô Các giống đậu tương
DK888: từ -1.774% đến 1.014% HL 203: từ -2.242% đến 0.503%
LVN10: từ -1.83% đến 0.915% MTĐ-176: từ -1.695% đến 0.847%
Các giống lúa:
IR 64: từ -1,609% đến 0,935% OM-1490: từ -2,169% đến 0,922%

OM 21: từ -2,177% đến 0,978% OM2000: từ -2,456% đến 0,884%
OM 2492: từ -1,921% đến 0,885%
Như vậy có thể thấy tham số lựa chọn là hoàn toàn phù hợp và mang
tính đặc trưng cho các giống cây trồng khác nhau và điều kiện thực tế
3.2.3.3 Kiểm nghiệm mô hình động thái trong tính toán năng suất
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
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,
19




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)
Đối với vùng ĐBSCL sau khi thu hoạch lúa đông xuân, những nơi chủ
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
20

(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 sả n 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




Bảng 3.36. Định mức chi phí sản xuất ở ĐBSCL (1000 đồng)
Nội
dung
Lúa
Ngô lai
Đậu
tương
Đông xuân Hè thu Xuân hè
Tổng chi 9004,5 5708,7 4755 5548 7010
Bảng 3.38. Đơn giá các mặt hàng (1000 đồng)
Năm Lúa Ngô Đậu tương Năm Lúa Ngô
Đậu
tương
2000
*
1,853 2,200 5,799 2005 2,106 2,231 6,956
2001 1,823 1,938 6,112 2006 2,173 2,287 7,485
2002 1,648 2,105 6,020 2007 2,245 2,722 8,862
2003 1,859 2,038 6,346 2008 2,602 3,696 11,601
2004 1,843 2,121 6,301 2009 3,945 3,962 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
22




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.

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

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


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




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 CO
2
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
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;
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:
24

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