Ứng dụng mô hình oryza2000 kết hợp ảnh viễn thám MODIS thành lập bản đồ năng suất lúa tỉnh sóc trăng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
--

NGÔ HỮU LỢI

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ORYZA2000 KẾT HỢP
ẢNH VIỄN THÁM MODIS THÀNH LẬP
BẢN ĐỒ NĂNG SUẤT LÚA
TỈNH SÓC TRĂNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC
NGÀNH QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

Năm 2015


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
--

NGÔ HỮU LỢI

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ORYZA2000 KẾT HỢP
ẢNH VIỄN THÁM MODIS THÀNH LẬP
BẢN ĐỒ NĂNG SUẤT LÚA
TỈNH SÓC TRĂNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC
NGÀNH QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI
MÃ SỐ: 60850103

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
Gs. Ts NGÔ NGỌC HƯNG

Năm 2015


CHẤP THUẬN LUẬN VĂN CỦA HỘI ĐỒNG
Luận văn này, với đề tựa là“Ứng dụng mô hình Oryza2000 kết hợp ảnh
viễn thám MODIS thành lập bản đồ năng suất lúa tỉnh Sóc Trăng” do học viên
Ngô Hữu Lợi thực hiện theo sự hƣớng dẫn của Gs. Ts Ngô Ngọc Hƣng. Luận văn
đã báo cáo và đƣợc Hội đồng chấm luận văn thông qua ngày……………………
Uỷ viên

Thƣ ký

Phản biện 1

Phản biện 2

Cán bộ hƣớng dẫn

Chủ Tịch Hội Đồng

Gs. Ts NGÔ NGỌC HƢNG

i


LỜI CẢM TẠ

Trãi qua thời gian học tập tại trƣờng Đại học Cần Thơ đã giúp tôi hoàn
thiện thêm kiến thức chuyên ngành của mình. Để đƣợc kết quả nhƣ ngày hôm
nay ngoài sự nổ lực của bản thân, là sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô, gia
đình, bạn bè.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến thầy Ngô Ngọc Hƣng đã tận tình hƣớng
dẫn và tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp của
mình một cách thuận lợi; thầy Võ Quang Minh và quý thầy cô Bộ môn Tài
nguyên Đất đai, khoa Môi trƣờng và Tài nguyên Thiên nhiên, cùng toàn thể quý
thầy cô giảng dạy lớp Cao học Quản lý Đất đai K20 đã truyền đạt những kiến
thức sâu rộng cho tôi làm hành trang sau này phục vụ cho xã hội, cho đất nƣớc.
Các bạn lớp Cao học Quản lý Đất đai K20 đã động viên, tạo niềm tin và
giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian qua.
Cuối cùng kính gởi lòng biết ơn sâu sắc đến Cha, Mẹ và ngƣời thân đã
động viên nhắc nhở con trong suốt quá trình học tập và tạo điều kiện tốt nhất để
con có kết quả nhƣ ngày hôm nay.
Chân thành cảm ơn!
Ngô Hữu Lợi

ii


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC
Họ và tên: Ngô Hữu Lợi

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 26/10/1990

Nơi sinh: Cần Thơ

Quê quán: Cờ Đỏ - Cần Thơ

Dân tộc: Kinh

Thƣờng trú: số 48, ấp Thới Hữu, xã Thới Đông, huyện Cờ Đỏ, TP.Cần Thơ.
Điện thoại di động: 0982 866 255

E-mail: hloiproct90@gmail. com

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
1. Cao đẳng
Hệ đào tạo: Chính quy

Thời gian đào tạo: 2008 - 2011

Nơi học: Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Cần Thơ
Ngành học: Quản lý Đất đai
Tên môn thi tốt nghiệp: Quy hoạch sử dụng đất, Đo đạc địa chính.
Ngƣời hƣớng dẫn: Nguyễn Doanh Quyền, Phạm Văn Bé
2. Đại học
Hệ đào tạo: Chính quy

Thời gian đào tạo: 2011 – 2013

Nơi học: Đại học Cần Thơ
Ngành học: Quản lý Đất đai
Tên luận văn: Đánh giá hiệu quả các mô hình sử dụng đất tại xã Thới Đông,
huyện Cờ Đỏ, thành phố Cần Thơ.
Ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Song Bình

3. Cao học
Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: 2013 - 2015
Nơi học: Đại học Cần Thơ
Ngành học: Quản lý Đất đai
Tên luận văn: Ứng dụng ảnh Viễn thám Modis kết hợp mô hình Oryza2000
thành lập bản đồ năng suất lúa tỉnh Sóc Trăng.
Ngƣời hƣớng dẫn: Gs.Ts Ngô Ngọc Hƣng
4. Trình độ ngoại ngữ : Anh văn trình độ B quốc gia, trình độ B1 khung
tham chiếu Châu Âu.
iii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu,
kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố
trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào trƣớc đây.
Tác giả luận văn
Ngô Hữu Lợi

iv


TÓM TẮT
Nghiên cứu này sử dụng phƣơng pháp giải đoán ảnh viễn thám Modis
(MOD09Q1) độ phân giải 250m, chu kỳ lặp 8 ngày để theo dõi biến động cơ cấu
mùa vụ ở tỉnh Sóc Trăng từ tháng 9/2012 đến tháng 12/2013. Kết quả giải đoán
đã đƣợc kiểm tra thực địa nhằm đánh giá khả năng sử dụng ảnh Modis trong
nghiên cứu thành lập bản đồ cơ cấu mùa vụ cũng nhƣ qua đó theo dõi các giai
đoạn sinh trƣởng của cây lúa. nghiên cứu cho thấy khả năng ứng dụng của ảnh
viễn thám Modis trong theo dõi sinh trƣởng của cây lúa với độ chính xác cao.

Việc giải đoán ảnh sau đó đƣợc kết hợp với mô hình dự báo năng suất lúa
Oryza2000 để dự báo sản lƣợng lúa. Với 9 điểm thu mẫu hiện trạng và năng suất
thu hoạch kết quả đƣợc đánh giá, so sánh với số liệu thống kê tại địa phƣơng có
sự tƣơng quan cao. Điều này cho thấy khả năng ứng dụng ảnh viễn thám Modis
(MOD09Q1) kết hợp với mô hình Oryza2000 để theo dõi tình hình sản xuất lúa
trên một phạm vi rộng lớn, cấp vùng hoặc cấp quốc gia. Kết quả nghiên cứu có
thể làm nền tảng thực hiện các nghiên cứu tiếp theo vào công tác theo dõi diện
tích, đề ra chính sách sản xuất lúa một cách hiệu quả tại tỉnh Sóc Trăng nói riêng
và ĐBSCL nói chung.
Từ khóa: Oryza2000, ảnh viễn thám Modis, sinh trƣởng lúa.

v


ABSTRACT
This research method is used MODIS remote sensing image interpretation
(MOD09Q1) resolution of 250m, cycle repeats 8 days to track seasonal changes
structure in Soc Trang from month 9/2012 to month 12/2013. Results
interpretation has been field testing to assess usability research MODIS mapping
crop structure and thereby track the growth stage of the rice plant. Research
shows that the applicability of MODIS remote sensing in monitoring the growth
of rice plants with high accuracy. The image interpretation then be combined
with predictive models to yield Oryza2000 forecast paddy output. With 9-point
sampling status and yield results are evaluated, compared with the statistics
locally high correlation. This suggests that the ability MODIS remote sensing
applications (MOD09Q1) model combined with Oryza2000 to monitor rice
production on a large scale, regional or national level. Research results can
implement the platform further studies on the monitoring area, set rice
production policies effective in Soc Trang province in particular and the region
in general.

Key words: Oryza2000, sensing image MODIS, growing rice.

vi


MỤC LỤC
CHẤP THUẬN LUẬN VĂN CỦA HỘI ĐỒNG ........................................................ i
LỜI CẢM TẠ ..............................................................................................................ii
LÝ LỊCH KHOA HỌC ............................................................................................. iii
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... iv
TÓM TẮT ................................................................................................................... v
ABSTRACT ............................................................................................................... vi
MỤC LỤC .................................................................................................................vii
Danh sách bảng ........................................................................................................... x
Danh sách hình ........................................................................................................... xi
Danh mục từ viết tắt ................................................................................................. xiv
CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1
1.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 1
1.2.1 Mục tiêu tổng quát ......................................................................................... 1
1.2.2 Mục tiêu cụ thể .............................................................................................. 1
1.2.3 Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 2
1.3 Ý nghĩa nghiên cứu ............................................................................................... 2
1.4 Thời gian thực hiện ............................................................................................... 2
CHƢƠNG 2. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................... 3
2.1 Định nghĩa đất đai ................................................................................................. 3
2.2 Vai trò đất đai ........................................................................................................ 4
2.3 An ninh lƣơng thực ............................................................................................... 4
2.4 Mô hình Oryza2000 .............................................................................................. 6
2.5 Tổng quan ảnh viễn thám .................................................................................... 10

2.5.1 Khái niệm ảnh viễn thám ............................................................................. 10
2.5.2 Nguyên lý cơ bản của viễn thám ................................................................. 11
2.5.3 Ảnh viễn thám Modis .................................................................................. 12
2.5.4 Ảnh chỉ số thực vật (Normal Different Vegetation Index - NDVI) ............ 12
2.6 Các giai đoạn sinh trƣởng của cây lúa ............................................................... 13
2.7 Một số nghiên cứu ứng dụng trong và ngoài nƣớc ............................................. 15
vii


2.8 Đặc điểm vùng nghiên cứu ................................................................................. 17
2.8.1 Vị trí địa lý ................................................................................................... 17
2.8.2 Đặc điểm địa hình ........................................................................................ 18
2.8.3 Khí hậu ......................................................................................................... 18
2.8.4 Tài nguyên thiên nhiên ................................................................................ 19
2.8.5 Hệ thống sông ngòi ...................................................................................... 19
2.8.6 Tình hình sản xuất lúa của tỉnh Sóc Trăng .................................................. 19
CHƢƠNG 3. PHƢƠNG TIỆN, PHƢƠNG PHÁP ................................................... 21
3.1 Phƣơng tiện ......................................................................................................... 21
3.2 Phƣơng pháp........................................................................................................ 21
3.2.1 Phƣơng pháp kế thừa số liệu ........................................................................ 21
3.2.2 Phƣơng pháp thu thập ảnh MODIS ............................................................. 21
3.2.3 Phƣơng pháp chọn mẫu nghiên cứu............................................................. 23
3.2.4 Phƣơng pháp xác định năng suất thực tế ngoài đồng ................................. 25
3.2.5 Thành lập bản đồ cơ cấu mùa vụ và phân bố năng suất .............................. 27
3.2.6 Phƣơng pháp kiểm tra .................................................................................. 28
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN ................................................................... 29
4.1 Xử lý ảnh Modis .................................................................................................. 29
4.2 Thành lập bản đồ hiện trạng cơ cấu mùa vụ canh tác lúa tỉnh Sóc Trăng 2013 . 36
4.3 Mô phỏng năng suất lúa bằng mô hình Oryza2000 ............................................ 44
4.3.1 Dữ liệu đầu vào Oryza2000 ......................................................................... 44

4.3.2 Các bƣớc sử dụng Oryza2000...................................................................... 46
4.3.3 Kết quả mô phỏng năng suất ....................................................................... 47
4.3.4 Năng suất thu thực tế ................................................................................... 50
4.4 Thành lập bản đồ phân bố năng suất lúa tỉnh Sóc Trăng .................................... 51
4.4.1 Phân bố năng suất vụ Đông Xuân................................................................ 51
4.4.2 Phân bố năng suất vụ Xuân Hè .................................................................... 53
4.4.3 Phân bố năng suất vụ Hè Thu ...................................................................... 55
4.5 Đánh giá độ tin cậy ............................................................................................. 57
viii


4.5.1 Độ chính xác của quá trình giải đoán .......................................................... 57
4.5.2 Diện tích xuống giống và sản lƣợng lúa ...................................................... 58
CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 60
5.1 Kết luận ........................................................................................................... 60
5.1 Kiến nghị......................................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 61
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 64

ix


Danh sách bảng
Bảng

Tên bảng

Trang

Bảng 2. 1

Modu Oryza2000 đƣợc thực hiện và yêu cầu các tập tin
dữ liệu đầu vào nhƣ là một chức năng cài đặt chuyển
đổi chế độ chạy trong các tập tin dữ liệu thực nghiệm

9

Bảng 3.1

Địa điểm thu mẫu nghiên cứu

21

Bảng 4.1

Bảng tiêu chuẩn sử dụng để phân loại cơ cấu sử dụng
đất

31

Bảng 4.2

Lịch thời vụ lúa 1 vụ

38

Bảng 4.3

Lịch thời vụ lúa 2 vụ

39

Bảng 4.4

Lịch thời vụ lúa 3 vụ

40

Bảng 4.5

Kết quả mô phỏng năng suất lúa của các điểm (kg/ha)

41

Bảng 4.6

Kết quả năng suất mô phỏng và năng suất lúa thực tế
(kg/ha)

42

Bảng 4.7

So sánh sản lƣợng ƣớc đoán và sản lƣợng thống kê vụ
Đông Xuân

45

Bảng 4.8

So sánh sản lƣợng ƣớc đoán và sản lƣợng thống kê vụ
Xuân Hè

47

Bảng 4.9

So sánh sản lƣợng ƣớc đoán và sản lƣợng thống kê vụ
Hè Thu

50

Bảng 4.10

Đánh giá độ chính xác toàn cục của kết quả giải đoán

52

Bảng 4.11

So sánh diện tích xuống giống giữa kết quả giải đoán
với số liệu thống kê thực tế từ cơ quan địa phƣơng

53

Bảng 4.12

So sánh sản lƣợng thực tế và sản lƣợng ƣớc đoán

54

x


Danh sách hình
Hình

Tên hình

Trang

Hình 2. 1

Cấu trúc chƣơng trình và thƣ viện của Oryza2000 trong hệ
thống FSE

7

Hình 2.2

Các thành phần cơ bản của hệ thống viễn thám

11

Hình 2.3

Phổ điện từ

11

Hình 2.4

Các giai đoạn phát triển của cây lúa

14

Hình 2.5

Tƣơng quan giữa NDVI và sự phát triển của lúa ở vụ Đông
xuân và Hè Thu

15

Hình 2.6

Bản đồ hành chính tỉnh Sóc Trăng

18

Hình 3.1

Trang chủ Dowload ảnh MODIS

21

Hình 3.2

Chọn vùng cần load ảnh và thời gian chụp ảnh

22

Hình 3.3

File ảnh MODIS cho phép đƣợc tải về

22

Hình 3.4

Vị trí các điểm thu mẫu tại tỉnh Sóc Trăng

Hình 3.5

Máy đo chỉ số diện tích lá (Ceptometer LP-80)

Hình 3.6

Diện tích khu vực lấy mẫu thu hoạch

26

Hình 3.7

Dụng cụ thu mẫu năng suất

26

Hình 3.8

Các bƣớc xây dựng bản đồ phân bố năng suất

27

Hình 4.1

Ảnh Modis ĐBSCL trƣớc và sau khi ghép lại

29

Hình 4.2

Ảnh đƣợc hiệu chỉnh về đúng toạ độ

30

Hình 4.3

Ảnh trƣớc và sau khi che

31

Hình 4.4

Ảnh chỉ số thực vật

32

Hình 4.5

Ảnh chỉ số thực vật NDVI 2013 tỉnh Sóc Trăng

33

xi


Hình 4.6

Chuỗi NDVI Sóc Trăng 2013

33

Hình 4.7

Phân loại không kiểm soát và phân lớp đối tƣợng

35

Hình 4.8

Ảnh trƣớc và sau khi lọc mịn

46

Hình 4.9

Quy trình chuyển đổi ảnh từ Raster sang Vector

36

Hình 4.10

Câu lệnh xem tập tin kết quả sau khi vector hoá

37

Hình 4.11

Thao tác xuất sang định dạng .shp

37

Hình 4.12

Hiển thị dữ liệu trên phần mềm Mapinfo

38

Hình 4.13

Bản đồ vùng canh tác lúa

38

Hình 4.14

Vùng không trồng lúa

39

Hình 4.15

Bản đồ hiện trạng cơ cấu mùa vụ Sóc Trăng 2013

39

Hình 4.16

Vùng trồng lúa vụ Xuân Hè

40

Hình 4.17

Biểu đồ thể hiện sự thay đổi giá trị NDVI vùng trồng lúa 1
vụ

41

Hình 4.18

Biểu đồ thể hiện sự thay đổi giá trị NDVI vùng trồng lúa 2
vụ

42

Hình 4.19

Biểu đồ thể hiện sự thay đổi giá trị NDVI vùng trồng lúa 3
vụ

43

Hình 4.20

Tập tin điều khiển đầu của mô hình Oryza2000

46

Hình 4.21

Biểu đồ tƣơng quan năng suất lúa

49

Hình 4.22

Bảng tính năng suất thực tế

50

Hình 4.23

Bản đồ diện tích gieo trồng vụ Đông Xuân

51

Hình 4.24

Bản đồ phân bố năng suất vụ Xuân Hè

54

Hình 4.25

Bản đồ diện tích gieo trồng và phân bố năng suất vụ Hè
Thu

55

xii


Hình 4.26

Đánh giá độ tin cậy trên ENVI

57

Hình 4.27

Biểu đồ so sánh diện tích thực tế và giải đoán

58

Hình 4.28

Biểu đồ so sánh sản lƣợng thống kê và sản lƣợng ƣớc đoán

59

xiii


Danh mục từ viết tắt
Từ viết tắt

Chú giải

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

ĐX

Đông Xuân

HT

Hè Thu

TĐ

Thu Đông

XH

Xuân Hè

xiv

CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Việt Nam nói chung và Đồng bằng sông Cửu Long nói riêng có thế mạnh
về phát triển nông nghiệp. Việc sản xuất nông nghiệp ngoài kinh nghiệm sản
xuất của ngƣời dân thì năng suất lúa còn phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên ở nƣớc
ta. Vì vậy, vấn đề đặt ra hiện nay là làm thế nào có thể giữ vững và làm tăng
năng suất lúa của khu vực Đồng bằng sông Cửu Long trong điều kiện biến đổi
khí hậu của các tỉnh ven biển, đặc biệt Sóc Trăng là rất cần thiết. Tuy nhiên, nếu
chỉ nghiên cứu từ quan sát bằng mắt thƣờng và theo dõi thực địa để đánh giá
năng suất lúa sẽ mất rất nhiều thời gian, công sức và kinh phí thực hiện. Hiện
nay, công nghệ viễn thám với khả năng cung cấp thông tin trên nhiều kênh phổ
và đo chụp phủ vùng rộng lớn tại các thời điểm khác nhau đã và đang đƣợc ứng
dụng rộng rãi trong nông nghiệp nhƣ xác định thành phần, cơ cấu cây trồng và
kiểm kê diện tích trồng trọt, dự báo sản lƣợng, nghiên cứu độ ẩm của đất trồng và
hiệu quả sử dụng nƣớc trong nông nghiệp cũng nhƣ đánh giá thiệt hại mùa màng.
Trong đó việc ứng dụng ảnh viễn thám MODIS (MOD09Q1) đã đƣợc sử dụng
rộng rãi ở nƣớc ta vào công tác quản lý theo dõi cơ cấu mùa vụ. Bên cạnh đó, với
việc kết hợp mô hình dự đoán năng suất lúa Oryza2000 sẽ góp phần tiết kiệm
đƣợc chi phí và nguồn nhân lực để thực hiện từ đó có thể ứng dụng vào thực tiễn
để quản lý và giám sát diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa tại Việt Nam.
Biến đổi khí hậu tất yếu dẫn đến những đặc tính đất đai, môi trƣờng sản
xuất sẽ ngày càng thay đổi làm ảnh hƣởng năng suất lúa trong tƣơng lai. Vì vậy,
nghiên cứu này dựa vào nhu cầu thực tế của vùng trồng lúa Sóc Trăng trong việc
áp dụng công nghệ vào việc quản lý và dự báo sản lƣợng lúa để đƣa ra các chính
sách phù hợp. Từ đó, đề tài “Ứng dụng mô hình Oryza2000 kết hợp ảnh viễn
thám MODIS thành lập bản đồ năng suất lúa tỉnh Sóc Trăng” đƣợc thực hiện.
1.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
1.2.1 Mục tiêu tổng quát

Sử dụng mô hình Oryza2000 kết hợp với công nghệ Viễn thám và GIS để
giám sát quá trình sinh trƣởng, phát triển của cây lúa qua đó dự báo năng suất và
sản lƣợng lúa khu vực tỉnh Sóc Trăng nhằm đảm bảo vấn đề an ninh lƣơng thực.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể
- Thành lập bản đồ hiện trạng cơ cấu mùa vụ tỉnh Sóc Trăng;
- Kết hợp mô hình Oryza2000 và ảnh viễn thám MODIS thành lập bản đồ
phân bố năng suất lúa;
1


- Dự báo đƣợc sản lƣợng lúa làm cơ sở hoạch định chính sách an ninh
lƣơng thực phục vụ bảo hiểm nông nghiệp.
1.2.3 Phạm vi nghiên cứu
Khu vực trồng lúa tỉnh Sóc Trăng.
1.3 Ý nghĩa nghiên cứu
Ý nghĩa khoa học: Cung cấp phƣơng pháp mới vào trong công tác giám sát
diện tích và dự báo năng suất, sản lƣợng lúa.
Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần khẳng định và mở rộng khả năng ứng dụng
phƣơng pháp viễn thám vào việc giám sát mùa vụ và dự báo năng suất lúa phục
vụ an ninh lƣơng thực cho địa phƣơng.
1.4 Thời gian thực hiện
Theo dõi quá trình sinh trƣởng, phát triển và dự báo năng suất lúa của khu
vực nghiên cứu từ tháng 9/2012 đến 9/2013.

2


CHƢƠNG 2. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Định nghĩa đất đai
Định nghĩa đất đai: Brinkman và Smyth (1976), về mặt địa lý mà nói đất

đai ―là một vùng đất chuyên biệt trên bề mặt của trái đất có những đặc tính mang
tính ổn định, hay có chu kỳ dự đoán đƣợc trong khu vực sinh khí quyển theo
chiều thẳng từ trên xuống dƣới, trong đó bao gồm: Không khí, đất và lớp đại
chất, nƣớc, quần thể thực vật và động vật và kết quả của những hoạt động bởi
con ngƣời trong việc sử dụng đất đai ở quá khứ, hiện tại và trong tƣơng lai‖ (Lê
Quang Trí, 2010).
Tuy nhiên đến năm 1993, trong Hội nghị quốc tế về môi trƣờng ở Rio de
Janerio, Brazil, (1993), thì đất đai về mặt thuật ngữ khoa học đƣợc hiểu theo
nghĩa rộng thì xác định đất đai là "diện tích cụ thể của bề mặt trái đất, bao gồm
tất cả các cấu thành của môi trƣờng sinh thái ngay trên bề mặt và dƣới bề mặt đó,
bao gồm: khí hậu bề mặt, thổ nhƣỡng, dạng địa hình, mặt nƣớc (hồ, sông, suối,
đầm lầy), các lớp trầm tích sát bề mặt, cùng với nƣớc ngầm và khoáng sản trong
lòng đất, tập đoàn thực vật và động vật, trạng thái định cƣ của con ngƣời, những
kết quả của con ngƣời trong quá khứ và hiện tại để lại (san nền, hồ chứa nƣớc,
hay hệ thống thoát nƣớc, đƣờng sá nhà cửa…)".
Như vậy đất đai có thể bao gồm:
* Điều kiện tự nhiên của đất đai
- Khí hậu
- Đất
- Nƣớc
- Địa hình/ địa chất
- Thực vật
- Động vật
- Vị trí
- Diện tích
* Kết quả hoạt động của con ngƣời
- Mẫu hình ruộng canh tác
- Trạng thái định cƣ của con ngƣời
- Hệ thống thoát nƣớc
- Đƣờng sá

- Nhà cửa

3


2.2 Vai trò đất đai
Đất đai là tài sản quốc gia, là tƣ liệu sản xuất chủ yếu. Trong quá trình lao
động con ngƣời tác động vào đất đai để tạo ra các sản phẩm cần thiết phục vụ
cho con ngƣời, vì vậy đất đai là sản phẩm của tự nhiên, là đối tƣợng lao động
đồng thời cũng là sản phẩm lao động.
Đất đai giữ một vai trò đặc biệt quan trọng, là tài nguyên quốc gia vô cùng
quý giá, là tƣ liệu sản xuất đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi
trƣờng sống, là địa bàn phân bố các khu dân cƣ, xây dựng các cơ sở kinh tế, văn
hóa, xã hội, an ninh và quốc phòng.
Sự khẳng định vai trò của đất đai nhƣ trên là hoàn toàn có cơ sở. Đất đai là
điều kiện chung đối với mọi quá trình sản xuất của các ngành kinh tế quốc doanh
và hoạt động của con ngƣời. Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá, là điều kiện
cho sự sống của động thực vật và con ngƣời trên trái đất. Đất đai là điều kiện rất
cần thiết để con ngƣời tồn tại và tái sản xuất các thế hệ kế tiếp nhau của loài
ngƣời. Bởi vậy việc sử dụng đất tiết kiệm có hiệu quả và bảo vệ lâu bền nguồn
tài nguyên vô giá này là nhiệm vụ vô cùng quan trọng và cấp bách đối với mỗi
quốc gia.
Đất đai tham gia vào tất cả các ngành kinh tế của xã hội. Tuy vậy, đối với
từng ngành cụ thể đất đai có vị trí khác nhau. Trong công nghiệp và các ngành
khác ngoài nông nghiệp, trừ công nghiệp khai khoáng, đất đai nói chung làm nền
móng, làm địa điểm, làm cơ sở để tiến hành các thao tác. Trái lại, trong nông
nghiệp đặc biệt là ngành trồng trọt đất đai có vị trí đặc biệt. Đất đai là tƣ liệu sản
xuất chủ yếu trong nông nghiệp, nó vừa là đối tƣợng lao động, vừa là tƣ liệu lao
động.
2.3 An ninh lƣơng thực

Khái niệm an ninh lƣơng thực do FAO đƣa ra năm 1996: ―An ninh lƣơng
thực là trạng thái mà ở đó tất cả mọi ngƣời, tại mọi thời điểm, đều có sự tiếp cận
cả về mặt vật chất và kinh tế với nguồn lƣơng thực đầy đủ, an toàn và đủ dinh
dƣỡng, đáp ứng chế độ ăn uống và thị hiếu lƣơng thực của mình, đảm bảo một
cuộc sống năng động và khỏe mạnh‖.
Theo Viện nghiên cứu quản lý kinh tế trung ƣơng: an ninh lƣơng thực của
toàn dân tộc đƣợc hiểu là luôn luôn đảm bảo có sự cung cấp đầy đủ lƣơng thực
cho toàn dân tộc, đảm bảo trên phạm vi toàn quốc không ai bị đói và mọi ngƣời
đều đƣợc hƣởng thụ cuộc sống năng động và khỏe mạnh. Để đảm bảo an ninh
lƣơng thực của một quốc gia thì quốc gia ấy phải đáp ứng đƣợc những điều kiện
cơ bản của an ninh lƣơng thực nói chung, bao gồm:
4


- Sự sẵn có nguồn lƣơng thực;
- Sự tiếp cận với nguồn lƣơng thực;
- Sự ổn định của nguồn cung lƣơng thực;
- Sự an toàn, chất lƣợng của nguồn lƣơng thực cung ứng.
Theo quan điểm toàn diện về an ninh lƣơng thực của mỗi quốc gia, vấn đề
không chỉ là sản xuất ra lƣợng lƣơng thực để đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng của
ngƣời dân mà còn cần phải quan tâm đến cả ba vấn đề sau đây:
- Vấn đề sản xuất: Phải có đủ lƣơng thực để cung cấp cho toàn xã hội trong
mọi hoàn cảnh, ở tất cả các vùng miền, địa phƣơng trong cả nƣớc, tại mọi thời
điểm.
- Vấn đề phân phối: Phải có hệ thống cung ứng lƣơng thực đến tay ngƣời
tiêu dùng với mức giá mà cả ngƣời mua và ngƣời bán chấp nhận đƣợc.
- Vấn đề thu nhập: Phải tạo điều kiện để mọi ngƣời đều có việc làm, có thu
nhập để có đủ tiền mua lƣơng thực đáp ứng nhu cầu của bản thân và gia đình.
Cũng theo Viện nghiên cứu quản lý kinh tế trung ƣơng: ―Việc ổn định diện
tích đất nông nghiệp là nhân tố quan trọng hàng đầu trong việc đảm bảo an ninh

lƣơng thực quốc gia hiện nay. Nhận thức đƣợc tầm quan trọng của diện tích đất
canh tác nông nghiệp, mới đây Chính phủ đã chính thức yêu cầu các địa phƣơng
hạn chế tối đa việc chuyển đổi đất nông nghiệp nhằm đảm bảo an ninh lƣơng
thực. Theo đó, Chính phủ đã yêu cầu rà soát, kiểm tra đất đai trên toàn quốc.
Trong đó, chú trọng việc quản lý chặt chẽ đất nông nghiệp nói chung, đất trồng
lúa nƣớc nói riêng. Bên cạnh đó, không xét duyệt quy hoạch chuyển đất chuyên
trồng lúa nƣớc sang sử dụng vào mục đích sản xuất, dịch vụ phi nông nghiệp ở
những địa phƣơng có điều kiện sử dụng các loại đất khác. Trƣờng hợp cần thiết
phải chuyển đổi đất nông nghiệp, đặc biệt là đất trồng lúa nƣớc, sang mục đích
sử dụng khác, hoặc khi thực hiện các dự án có ảnh hƣởng đến khu vực đất sản
xuất nông nghiệp liền kề, cần phải có các giải pháp sử dụng đất tiết kiệm và bảo
đảm tính khả thi, an toàn cho sản xuất nông nghiệp‖.
Từ vai trò đặc biệt quan trọng của an ninh lƣơng thực đối với đời sống xã
hội, Việt Nam đã xác định đảm bảo an ninh lƣơng thực quốc gia là yếu tố quan
trọng, là nền tảng để ổn định chính trị - xã hội, phát triển kinh tế bền vững.
Đại hội Đảng lần thứ X đã nêu: ―Thúc đẩy nhanh quá trình chuyển dịch cơ
cấu nông nghiệp và kinh tế nông thôn, chuyển sang sản xuất các loại sản phẩm
có thị trƣờng và hiệu quả kinh tế cao; đẩy mạnh thâm canh các loại cây trồng trên
cơ sở các quy trình sản xuất đồng bộ và tiên tiến; quy hoạch diện tích sản xuất
5


lƣơng thực ổn định; bảo đảm an ninh lƣơng thực; phát triển chăn nuôi quy mô
lớn, an toàn dịch bệnh và bền vững về môi trƣờng. Xây dựng các vùng sản xuất
nông sản hàng hóa tập trung gắn với việc chuyển giao công nghệ sản xuất‖.
Đại hội Đảng lần thứ XI: ―Khai thác lợi thế của nền nông nghiệp nhiệt đới
để phát triển sản xuất hàng hóa lớn với năng suất, chất lƣợng, hiệu quả và khả
năng cạnh tranh cao. Tăng nhanh sản lƣợng và kim ngạch xuất khẩu nông sản,
nâng cao thu nhập và đời sống nông dân, bảo đảm vững chắc an ninh lƣơng thực
quốc gia. Xây dựng mô hình sản xuất kinh doanh phù hợp với từng loại cây, con.

Khuyến khích tập trung ruộng đất; phát triển trang trại, doanh nghiệp nông
nghiệp phù hợp về quy mô và điều kiện của từng vùng. Gắn kết chặt chẽ, hài hoà
lợi ích giữa ngƣời sản xuất, ngƣời chế biến và ngƣời tiêu thụ, giữa việc áp dụng
kỹ thuật và công nghệ với tổ chức sản xuất, giữa phát triển nông nghiệp với xây
dựng nông thôn mới‖.
2.4 Mô hình Oryza2000
Theo Bouman (2001), Oryza2000 là một mô hình cây trồng, công cụ đƣợc
sử dụng để mô phỏng sự tăng trƣởng, phát triển của lúa vùng đồng bằng dƣới
điều kiện tiềm năng sản xuất và hạn chế nƣớc hoặc nitơ.
Để mô phỏng tất cả những tình huống sản xuất này, một số module đƣợc
kết hợp trong Oryza2000: module cho sự tăng trƣởng cây trồng trên mặt đất, bốc
hơi nƣớc, động lực nitơ, cân bằng đất nƣớc… Tất cả các module này liên kết và
đƣợc lập trình trong môi trƣờng mô phỏng FORTR N (FSE), môi trƣờng này
đƣợc phát triển bởi van Kraalingen vào năm 1995 (Bouman, 2001).
Oryza là một sản phẩm của hơn một thập kỷ cải tiến và thí nghiệm bởi các
nhà khoa học khác nhau và các nhà nghiên cứu. Truy tìm sự khởi đầu của nó từ
một mô hình đơn giản cho sự tăng trƣởng và sản xuất, về sau đã trở thành một
công cụ toàn diện mô hình lúa đƣợc áp dụng để phân tích kịch bản khác nhau.
Mô hình có khả năng mạnh mẽ về ƣớc đoán hạn chế thời tiết, tăng trƣởng
và năng suất lúa - tiềm năng tăng trƣởng và năng suất. Nó có khả năng tốt về ƣớc
lƣợng sự tăng trƣởng và năng suất cây trồng trong điều kiện thực tế giới hạn
nƣớc hoặc điều kiện nitơ giới hạn. Bên cạnh có thể đƣợc sử dụng để nghiên cứu
quản lý mùa vụ lúa trên mặt nƣớc (thủy lợi), phân đạm, sạ /cấy ngày. Kế đến, có
thể đƣợc sử dụng trong nghiên cứu định hƣớng ứng dụng nhƣ thiết kế của các
kiểu cây trồng, việc phân tích các yếu tố ảnh hƣởng năng suất, tối ƣu hóa quản lý
cây trồng, phân tích trƣớc các tác động của biến đổi khí hậu đối với tăng trƣởng
cây trồng và phân vùng sinh thái nông nghiệp.

6

ORYZA

FSE
MODE
LS

Libraries:
WEATHE
R
TTUTIL
OP_OBS

ET

SETPM
D

SASTR
O

WSTRESS

SETPT
D

SVPS1

WNOSTR
ESS

SETM
KD

SUWCM
S2

IRRIG

SUBSL2
PADDY

SUMSK
M2

SUERR
GWTAB
Kết hợp vào:
SATFLX
ORYZA1
PHENOL

DOWNF
L

SUBLAI2

BACKF
L

SUBSOIL.FB
O

SHRINK
SUBDD
NSOIL
SUWCH
K

SUBCD
NNOSTRE
SS

SUBCBC

NCROP
SUBGRN

SGPC1

GPPARS
ET

SGPC2

SGPL

SRDPRF

SUBNBC

GPPARG
ET

SASTR
O

SGPCDT

SSKYC

Hình 2.1 Cấu trúc chƣơng trình và thƣ viện của Oryza2000 trong hệ thống FSE
7


Mục đích và tính hữu dụng của mô hình Oryza2000:
- Kiểm tra kiến thức và sự hiểu biết của nhà nghiên cứu.
- Hỗ trợ phân tích dữ liệu thử nghiệm thông qua quá trình thí nghiệm.
- Ngoại suy phát hiện thực nghiệm (thời gian, không gian).
- Tối ƣu hóa quản lý.
- Thiết kế lý tƣởng hóa mùa vụ.
- Phân tích chênh lệnh năng suất, dự đoán năng suất, dự báo những tác động
biến đổi khí hậu vào phát triển cây trồng và sinh thái nông nghiệp.
* Dữ liệu đầu vào, đầu ra các mô phỏng của mô hình Oryza2000
Mô hình tiềm năng sản xuất
Dữ liệu đầu vào:

- Dữ liệu thời tiết: nhiệt độ hàng ngày, bức xạ
- Dữ liệu thực nghiệm: ngày xuất hiện, mật độ…
- Dữ liệu cây trồng: đặc điểm cây trồng
Dữ liệu đầu ra:

- Diễn biến của chỉ số diện tích lá, sinh khối của các bộ phận
- Năng suất, năng suất các bộ phận
Mô hình hạn chế nước
Dữ liệu đầu vào:

- Dữ liệu thời tiết: nhiệt độ hàng ngày, bức xạ, (tốc độ gió, độ ẩm), lƣợng
mƣa
- Dữ liệu thực nghiệm: bổ sung ứng dụng thủy lợi
- Dữ liệu cây trồng: bổ sung các yếu tố phản ứng khô hạn
- Dữ liệu đất: các lớp, đặc tính lƣu giữ, tính dẫn
Dữ liệu đầu ra:

- Diễn biến của chỉ số diện tích lá, sinh khối của các bộ phận
- Diễn biến của hàm lƣợng nƣớc trong đất và sức căng nƣớc trong đất, bốc
hơi nƣớc
- Năng suất, năng suất các bộ phận
- Lịch trình tƣới
Mô hình hạn chế Nito sản xuất
Dữ liệu đầu vào:
8


- Dữ liệu thời tiết: nhiệt độ hàng ngày, bức xạ
- Dữ liệu thực nghiệm: N bón vào, N phục hồi, N đất
- Dữ liệu cây trồng: N cao nhất và thấp nhất của các bộ phận, N hấp thụ tối
đa, v.v…
- Dữ liệu đất: kết cấu, tỷ trọng, OC, ON.
Dữ liệu đầu ra:

- Diễn biến của chỉ số diện tích lá, sinh khối của các bộ phận
- Diễn biến cây trồng chứa đựng N và hấp thụ N
- Năng suất, năng suất các bộ phận
Bảng 2.1: Modu Oryza2000 đƣợc thực hiện và yêu cầu các tập tin dữ liệu đầu
vào nhƣ là một chức năng cài đặt chuyển đổi chế độ chạy trong các tập tin dữ
liệu thực nghiệm.
PRODDENV NITROENV

Modules called

Input files
needed

Pontential

ORYZA1, ET, NOSTRESS,
NNOSTRESS

Experimental,
crop, weather

Water balance

Pontential

ORYZA1, ET, WSTRESS,
IRRIG, PADDY,
NNOSTRESS

Experimental,

crop, weather,
Soil, weather

Pontential

Nitrogen
balance

ORYZA1, ET,
WNOSTRESS, NCROP,
NSOIL

Experimental,
crop, weather.

Water balance

Nitrogen
balance

ORYZA1, ET, WSTRESS,
IRRIG, PADDY, NCROP,
NSOIL

Experimental,
crop, weather,
Soil, weather

Pontential

b. Dữ liệu đầu ra
Oryza2000 tạo ra năm tập tin đầu ra. Hai trong số này có thể đƣợc đặt theo
ngƣời sử dụng trong các tập tin điều khiển (dữ liệu đầu ra chính nằm trong tập tin
này), ba tập tin còn lại đƣợc xác định trƣớc. Năng suất và thời gian canh tác đƣợc
in ra. Biểu đồ các biến đƣợc mô phỏng.
Sau khi mô phỏng kết quả sẽ xác định đƣợc: thời gian lịch trình của chỉ số
diện tích lá, sinh khối của các cơ quan cây trồng; thời gian lịch trình của hàm
9