Ứng dụng mô hình DSSAT trong nghiên cứu dự báo tác động của biến đổi khí hậu đến năng suất khoai tây tại thành phố đà lạt, tỉnh lâm đồng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.13 MB, 115 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
---------------------------
NGUYỄN NGỌC LÂM PHỤNG
ỨNG DỤNG MƠ HÌNH DSSAT TRONG
NGHIÊN CỨU DỰ BÁO TÁC ĐỘNG CỦA
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN NĂNG SUẤT KHOAI TÂY
TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ LẠT, TỈNH LÂM ĐỒNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trƣờng
Mã ngành: 60520320
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
---------------------------
NGUYỄN NGỌC LÂM PHỤNG
ỨNG DỤNG MƠ HÌNH DSSAT TRONG
NGHIÊN CỨU DỰ BÁO TÁC ĐỘNG CỦA
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN NĂNG SUẤT KHOAI TÂY
TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ LẠT, TỈNH LÂM ĐỒNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trƣờng
Mã ngành: 60520320
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS NGUYỄN KỲ PHÙNG
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2017
CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP. HCM
Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: GS. TS Nguyễn Kỳ Phùng
Luận văn Thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày 08 tháng 10 năm 2017
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
TT
1
2
3
4
5
Họ và tên
GS.TS. Hồng Hƣng
PGS.TS. Huỳnh Phú
TS. Nguyễn Quốc Bình
PGS.TS. Tôn Thất Lãng
TS. Nguyễn Thị Phƣơng
Chức danh Hội đồng
Chủ tịch
Phản biện 1
Phản biện 2
Ủy viên
Ủy viên, Thƣ ký
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã đƣợc
sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV
TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM
VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
TP. HCM, ngày..… tháng….. năm 2017
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Ngọc Lâm Phụng
Giới tính: Nữ
Ngày, tháng, năm sinh: 12/02/1993
Nơi sinh: TP HCM
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trƣờng
MSHV: 1541810033
I- Tên đề tài
Ứng dụng mơ hình DSSAT trong nghiên cứu dự báo tác động của biến đổi khí
hậu đến năng suất khoai tây tại thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng.
II- Nhiệm vụ và nội dung
Nhiệm vụ:
- Dự báo đƣợc những ảnh hƣởng tác động đến năng suất khoai tây do biến
đổi khí hậu bằng mơ hình DSSAT.
- Đề xuất các giải pháp thích ứng trong điều kiện biến đổi khí hậu tại thành
phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng.
Nội dung
- Tổng quan vấn đề nghiên cứu và tình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam;
- Đánh giá ảnh hƣởng của BĐKH đến năng suất khoai tây tại 3 phƣờng trên
địa bàn TP Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng.
- Tìm hiểu các điều kiện khí tƣợng tại TP Đà Lạt.
- Các đặc tính của khoai tây và các điều kiện khí hậu ảnh hƣởng đến khoai
tây.
- Sử dụng mơ hình DSSAT để mơ phỏng năng suất khoai tây theo kịch bản
BĐKH RCP4.5 và kịch bản RCP8.5
- Đề xuất giải pháp thích ứng của khoai tây với các điều kiện BĐKH.
III- Ngày giao nhiệm vụ: 15/02/2016
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/08/2017
V- Cán bộ hƣớng dẫn: GS.TS Nguyễn Kỳ Phùng
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)
(Họ tên và chữ ký)
i
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong Luận văn là trung thực, chƣa từng công bố trong bất kỳ cơng trình
nào khác. Mọi tài liệu, số liệu tham khảo đƣợc trích dẫn đầy đủ.
Học viên thực hiện Luận văn
(Ký và ghi rõ họ tên)
Nguyễn Ngọc Lâm Phụng
ii
LỜI CẢM ƠN
Để thực hiện và hoàn thành tốt luận văn, trƣớc hết tôi chân thành biết ơn Thầy
hƣớng dẫn GS.TS Nguyễn Kỳ Phùng và ThS. Đặng Thị Thanh Lê đã tận tình hƣớng
dẫn, động viên và cung cấp nhiều kiến thức q báu cho tơi trong suốt q trình học
tập tại trƣờng Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh (Hutech) và đặc biệt
trong thời gian thực hiện luận văn này. Xin trân trọng cảm ơn tất cả quý Thầy, Cô
trƣờng Đại học Hutech đã tận tâm giảng dạy, hƣớng dẫn, truyền đạt nhiều kiến thức
quý báu trong suốt thời gian học tập.
Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo, anh chị công tác tại các Sở Tài nguyên và
Môi trƣờng tỉnh Lâm Đồng, Sở Nông nghiệp và Phát triển nơng thơn tỉnh Lâm
Đồng, Đài Khí tƣợng Thủy văn tỉnh Lâm Đồng đã nhiệt tình hỗ trợ cung cấp các
thông tin, số liệu cần thiết phục vụ cho việc hoàn chỉnh luận văn tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn Ủy ban Nhân Dân phƣờng 7, Ủy ban Nhân Dân
phƣờng 8, Ủy ban Nhân Dân phƣờng 11 thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng đã hỗ
trợ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận
văn.
Cảm ơn các tất cả các bạn lớp Cao học mơi trƣờng khóa 15SMT21 đã đồng
hành, hỗ trợ chia sẽ thông tin và thƣờng xuyên giúp đỡ trong quá trình học tập và
thực hiện đề tài.
Cuối cùng tôi gửi cảm ơn chân thành nhất đến những ngƣời thân trong gia
đình đã hỗ trợ, động viên giúp tơi vƣợt qua khó khăn trong học tập và trong cuộc
sống để có thể hồn thành khóa học và luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn Quý Thầy, Cô nhận xét và phản biện đã đóng góp
nhiều ý kiến quý báu cho luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Học viên
Nguyễn Ngọc Lâm Phụng
iii
TÓM TẮT
Đề tài sử dụng phần mềm DSSAT (Decision Support System for
Agrotechnology Transfer) mô phỏng năng suất khoai tây tại thành phố Đà Lạt, tỉnh
Lâm Đồng với dữ liệu dùng để hiệu chỉnh trong giai đoạn 2009 – 2013 đƣợc thu
thập tại Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Lâm Đồng, kết quả mô phỏng
sẽ là cơ sở để tiến hành mô phỏng năng suất khoai tây với các kịch bản biến đổi khí
hậu.
Biến đổi khí hậu (BĐKH) có ảnh hƣởng rất lớn đến sản xuất nơng nghiệp do
gia tăng chế độ nhiệt, tình trạng thay đổi lƣợng mƣa, số giờ nắng. Do vậy, nghiên
cứu đã ứng dụng mơ hình DSSAT, nhằm dự báo ảnh hƣởng của BĐKH đến quá
trình sinh trƣởng và năng suất của giống khoai tây PO3 trên cơ sở kịch bản RCP4.5
và RCP8.5 đã đƣợc công bố của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng vào năm 2016. Kết
quả chạy mơ hình DSSAT cho thấy BĐKH sẽ tác động rất lớn đối với sản xuất
khoai tây tại thành phố Đà Lạt làm năng suất giảm theo từng năm. Trong đó vụ Hè
Thu chịu tác động mạnh hơn vụ khoai tây Đơng Xn. Q trình sinh trƣởng, phát
triển của khoai tây sẽ gặp nhiều khó khăn vào nữa sau thế kỷ XXI. Đặc biệt, sự
thay đổi diễn ra với tốc độ cao dần theo các kịch bản, năng suất mô phỏng theo các
kịch bản BĐKH cho thấy năng suất khoai tây vụ Đông Xuân và Hè Thu đều có xu
hƣớng giảm. Vụ Đơng Xn, năng suất khoai tây so với năm 2009 giảm đáng kể,
năm 2030 giảm khoảng 4,13
với kịch bản RCP4.5 và 11,69
với kịch bản
RCP8.5. Năm 2050 giảm 9,93
với kịch bản RCP4.5, giảm 20,70
với kịch bản
RCP8.5. Năm 2100 năng suất giảm so với năm 2009 là 16,02
RCP4.5 và 26
với kịch bản
với kịch bản RCP8.5. C ng nhƣ vụ Đông xuân, năng suất khoai tây
Hè Thu trên tồn thành phố có xu hƣớng giảm ở cả hai kịch bản, cụ thể năm 2030
giảm 12,94
ở kịch bản RCP4.5 và giảm 18,46
giảm 22,79% và 33,06
2100 giảm 27,59
ở kịch bản RCP8.5, năm 2050
lần lƣợt cho kịch bản RCP4.5 và kịch bản RCP8.5, năm
và 52,76
lần lƣợt cho kịch bản RCP4.5 và RCP8.5.
iv
Trƣớc thực trạng đó, thực hiện đề tài: Ứng dụng mơ hình DSSAT trong nghiên
cứu dự báo tác động của biến đổi khí hậu đến năng suất khoai tây tại thành phố Đà
Lạt, tỉnh Lâm Đồng sẽ cung cấp một nguồn thơng tin cơ sở hữu ích cho những
nghiên cứu về sau trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp.
Việc nghiên cứu đánh giá năng suất khoai tây tại thành phố Đà Lạt tỉnh Lâm
Đồng là cấp bách và cần thiết nhằm đề xuất giải pháp tổng thể, phƣơng án nhằm
hạn chế ảnh hƣởng của BĐKH đến năng suất cây khoai tây. Nghiên cứu đƣợc thực
hiện trên địa bàn thành phố Đà Lạt bao gồm 3 Phƣờng: Phƣờng 7, Phƣờng 8 và
Phƣờng 11 trƣớc bối cảnh biến đổi khí hậu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.
v
ABSTRACT
The subject use Decision Support System for Agrotechnology Transfer
(DSSAT) software to simulate potato yield in Dalat city, Lam Dong province with
data for calibration in the period of 2009 - 2013 collected at the Department of
Agriculture And rural development in Lam Dong. Simulation results will be the
base for simulating potato yield with climate change scenarios.
Climate change has a great impact on agricultural production due to increased
heat regimes, changing rainfall, and hours of sunshine. Therefore, the study has
applied the DSSAT model to predict the effects of climate change on the growth
and yield of PO3 potato based on the Ministry of Natural Resources and
Environment’s published RCP4.5 and RCP8.5 scenarios in 2016. The results of
running the DSSAT model indicate that climate change will have a huge impact on
potato production in Da Lat city, resulting in lower annual yields. Moreover, the
summer-autumn crop is affected more strongly than the winter-spring potato crop.
The growth and development of potato will be difficult after XXI century. In
particular, the change takes place at a high rate according to the scenarios, the
productivity simulated by climate change scenarios shows that yield of winterspring crop and summer-autumn crop tends to decrease. In the spring crop, potato
yields were significantly reduced in 2009, falling by 4.13% in 2030 with RCP4.5
and 11.69% with RCP8.5. By the year 2050, potato yields decreased by 9.93% with
the scenario RCP4.5, decreased by 20.70% with the scenario RCP8.5. In 2100
yields decreased for 16.02% compare to 2009 with RCP4.5 scenarios and 26% in
RCP8.5. As in the spring-winter crop, summer-autumn potato yields across the city
tended to decrease in both scenarios, in particular by the year of 2030, decreased by
12.94% in the RCP4.5 scenario and by 18.46% in the scenario RCP8.5, in 2050
decreased 22.79% and 33.06% respectively for RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, in
vi
2100 decreased 27.59% and 52.76% respectively for the RCP4 scenario. 5 and
RCP8.5.
Facing that situation, implementation of the project: Applying the DSSAT
model in the research on the impact of climate change on potato yield in Da Lat
city, Lam Dong province; Provides a useful source of background information for
subsequent studies in the field of agricultural production.
The study on the potato yield in Da Lat city, Lam Dong province is urgent and
necessary to propose a comprehensive solution to limit the impact of climate change
on potato yield. The study was conducted in Da Lat city, consisting of 3 wards:
Ward 7, Ward 8 and Ward 11 in the context of climate change which has scientific
and practical significance.
vii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
TÓM TẮT ................................................................................................................ iii
ABSTRACT ...............................................................................................................v
MỤC LỤC ............................................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... xii
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................xv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................... xviii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ .....................................................................................................1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU................................................................................3
3. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ....................................................4
4. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................................4
5. PHƢƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................5
6. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI...................................................................................10
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU ............................12
1.1.
TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH DSSAT.....................................................12
1.1.1. Khái niệm ..............................................................................................12
1.1.2. Lịch sử phát triển ..................................................................................12
1.1.3. Ứng dụng DSSAT ở các nƣớc ..............................................................13
1.1.4. Chức năng của DSSAT .........................................................................14
viii
1.1.5. Thành phần và cơ sở dữ liệu của DSSAT .............................................14
1.1.5.1.Thành phần ........................................................................................14
1.1.5.2.Module thời tiết .................................................................................15
1.1.5.3.Module đất ........................................................................................16
1.1.5.4.Module cây trồng (CROPGRO) ........................................................16
1.1.5.5.Cơ sở dữ liệu .....................................................................................16
1.1.6. Ƣu khuyết điểm của DSSAT ................................................................17
1.2.
TỔNG QUAN VỀ BĐKH VÀ LỰA CHỌN KỊCH BẢN BĐKH CHO
NGHIÊN CỨU ......................................................................................................18
1.2.1. Khái niệm ..............................................................................................18
1.2.2. Nguyên nhân của BĐKH ......................................................................18
1.2.3. Các kịch bản BĐKH .............................................................................19
1.2.4. Tình hình BĐKH ...................................................................................20
1.2.5. Tác động của BĐKH đến lĩnh vực nông nghiệp ...................................21
1.2.6. Lựa chọn kịch bản BĐKH phục vụ cho nghiên cứu .............................22
1.2.6.1.Về nhiệt độ ........................................................................................23
1.2.6.2.Về lƣợng mƣa ....................................................................................25
1.3.
ĐẶC ĐIỂM VÙNG NGHIÊN CỨU ........................................................26
1.3.1. Điều kiện tự nhiên .................................................................................26
1.3.1.1.Địa hình .............................................................................................28
1.3.1.2.Khí hậu ..............................................................................................28
1.3.1.3.Đất .....................................................................................................29
1.3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ......................................................................29
ix
1.4.
TỔNG QUÁT VỀ KHOAI TÂY VÀ CÁC YẾU TỔ ẢNH HƢỞNG ĐẾN
QUÁ TRÌNH SINH TRƢỞNG .............................................................................30
1.4.1. Tổng quan về khoai tây .........................................................................30
1.4.2. Tình hình sản xuất và phát triển khoai tây ............................................31
1.4.2.1.Trên Thế Giới ....................................................................................31
1.4.2.2.Tại Việt Nam .....................................................................................32
1.4.3. Thành phần hóa học của củ khoai tây ...................................................32
1.4.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến năng suất khoai tây .....................................33
1.4.4.1.Yêu cầu về nhiệt độ ...........................................................................33
1.4.4.2.Yêu cầu về ánh sáng ..........................................................................34
1.4.4.3.Yêu cầu về nƣớc ................................................................................34
1.4.4.4.Yêu cầu về đất đai, dinh dƣỡng ........................................................35
1.5.
TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC ........35
1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ........................................................35
1.5.2. Tình hình nghiên cứu trên Trong nƣớc .................................................39
1.5.3. Thảo luận về tổng quan nghiên cứu ......................................................41
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................42
2.1.
Sơ đồ thí nghiệm tiến hành trong nghiên cứu ...........................................42
2.2.
CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO CỦA MƠ HÌNH ......................................44
2.2.1. Đặc điểm đất đai thổ nhƣỡng vùng nghiên cứu ....................................44
2.2.2. Khí hậu – Thời tiết ................................................................................46
2.2.3. Thời vụ gieo trồng .................................................................................48
2.2.4. Giống .....................................................................................................49
x
2.2.5. Kỹ thuật chọn hƣớng và chia luống trên đồng ruộng ...........................50
2.2.6. Mức độ phân bón ..................................................................................51
2.2.7. Trồng cây ..............................................................................................51
2.2.8. Cắt và đặt củ ..........................................................................................52
2.2.9. Chế độ nƣớc ..........................................................................................53
2.2.10. Xác định sâu bệnh hại ...........................................................................53
2.2.11. Thu hoạch ..............................................................................................54
2.2.12. Năng suất khoai tây PO3 .......................................................................54
2.2.13. Các nghiệm thức trong mơ hình ............................................................55
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, THẢO LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI
PHÁP ........................................................................................................................56
3.1.
KẾT QUẢ XEM XÉT MỐI QUAN HỆ TƢƠNG QUAN GIỮA NĂNG
SUẤT KHOAI TÂY MƠ PHỎNG BẰNG MƠ HÌNH DSSAT VÀ NĂNG SUẤT
KHOAI TÂY THỰC TẾ TRÊN ĐỒNG RUỘNG ...............................................56
3.1.1. Phƣờng 7 ...............................................................................................59
3.1.2. Phƣờng 8 ...............................................................................................60
3.1.3. Phƣờng 11 .............................................................................................61
3.2.
KẾT QUẢ LỰA CHỌN NĂM CƠ SỞ ....................................................62
3.3.
KẾT QUẢ MÔ PHỎNG NĂNG SUẤT KHOAI TÂY Ở ĐIỀU KIỆN
THỜI TIẾT 2030, 2050, 2100...............................................................................64
3.3.1. Diễn biến năng suất khoai tây năm 2030 ..............................................66
3.3.1.1.Kịch bản RCP4.5 ...............................................................................66
3.3.1.2.Kịch bản RCP8.5 ...............................................................................68
3.3.2. Diễn biến năng suất khoai tây năm 2050 ..............................................70
xi
3.3.2.1.Kịch bản RCP4.5 ...............................................................................70
3.3.2.2.Kịch bản RCP8.5 ...............................................................................72
3.3.3. Diễn biến năng suất khoai tây năm 2100 ..............................................73
3.3.3.1.Kịch bản RCP4.5 ...............................................................................74
3.3.3.2.Kịch bản RCP8.5 ...............................................................................75
3.4.
KẾT LUẬN ...............................................................................................78
3.5.
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP .............................................................................81
3.5.1. Nghiên cứu và phát triển các loại giống mới ........................................82
3.5.2. Áp dụng phƣơng pháp ni cấy mơ và khí canh vào sản xuất khoai tây
tại TP Đà Lạt .....................................................................................................84
3.5.3. Giải pháp về thời vụ ..............................................................................85
3.5.4. Nâng cao chính sách quản lý tại địa phƣơng ........................................86
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................91
xii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Đặc trung các kịch bản, mức tăng nhiệt độ so với thời kỳ tiền công nghiệp
...................................................................................................................................20
Bảng 1.2. Biến đổi của nhiệt độ trung bình năm ( C) so vởi thời kỳ cơ sở theo kịch
bản RCP4.5 và RCP8.5 cho tỉnh Lâm Đồng .............................................................24
Bảng 1.3. Biến đổi của lƣợng mƣa năm ( ) so với thời kỳ cơ sở theo kịch kịch bản
RCP4.5 và RCP8.5 cho tỉnh Lâm Đồng. ...................................................................25
Bảng 1.4. Chín cây lƣơng thực thực phẩm có giá trị sản xuất cao nhất/ha/ngày tại
các nƣớc đang phát triển ...........................................................................................30
Bảng 1.5. Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới ................................................31
Bảng 1.6. Sự phân bố các chất trong củ khoai tây ( ) .............................................32
Bảng 2.1. Bảng tính chất hoá lý là đất đỏ vàng trên đá sét và đá biến chất ..............45
Bảng 2.2. Biến đổi của nhiệt độ trung bình (oC) của các mùa trong năm so với thời
kỳ cơ sở theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 cho tỉnh Lâm Đồng ..............................47
Bảng 2.3. Biến đổi lƣợng mƣa ( ) của các mùa trong năm so với thời kỳ cơ sở theo
kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 cho tỉnh Lâm Đồng .....................................................48
Bảng 2.4. Giống khoai tây và diện tích trồng tại Lâm Đồng ....................................49
Bảng 2.5. Năng suất khoai tây PO3 tại các phƣờng 7, 8, 11 (Kg/ha) trong giai đoạn
từ năm 2009 - 2013 ...................................................................................................54
Bảng 2.6. Các nghiệm thức trong mơ hình ............................................................... 55
Bảng 3.1. Kết quả mơ phỏng năng suất khoai tây qua các năm với điều kiện thời tiết
từ 2008 – 2014 ở 3 địa điểm nghiên cứu...................................................................56
Bảng 3.2. Kết quả tính tốn năng suất thực tế và mô phỏng 2009 – 2013 (kg/ha) ...58
xiii
Bảng 3.3. Kết quả tính hệ số tƣơng quan giữa năng suất thực tế và mô phỏng của
phƣờng 7....................................................................................................................59
Bảng 3.4. Kết quả tính hệ số tƣơng quan giữa năng suất thực tế và mô phỏng của
phƣờng 8....................................................................................................................60
Bảng 3.5. Kết quả tính hệ số tƣơng quan giữa năng suất thực tế và mô phỏng của
phƣờng 11..................................................................................................................61
Bảng 3.6. Tiêu chuẩn đánh giá hệ số tƣơng quan .....................................................62
Bảng 3.7. Ý nghĩa của hệ số tƣơng quan theo Evans (1996) ....................................63
Bảng 3.8. Kết quả hiệu chỉnh mơ hình qua các năm. ................................................63
Bảng 3.9. Bảng thơng số mức tăng nhiệt độ trung bình và tăng lƣợng mƣa trung
bình năm tại tỉnh Lâm Đồng theo kịch bản BĐKH ..................................................65
Bảng 3.10. Kết quả tính tốn năng suất khoai tây trong giai đoạn 2030 - 2100 theo
kịch bản BĐKH .........................................................................................................65
Bảng 3.11. Bảng năng suất trung bình khoai tây theo kịch bản BĐKH năm 2030
trên toàn TP Đà Lạt (kg/ha) ......................................................................................66
Bảng 3.12. Bảng mơ tả nhiệt độ trung bình cao nhất, thấp nhất năm 2030 theo kịch
bản RCP4.5 ...............................................................................................................68
Bảng 3.13. Bảng mơ tả nhiệt độ trung bình cao nhất, thấp nhất năm 2030 theo kịch
bản RCP8.5 ...............................................................................................................70
Bảng 3.14. Bảng năng suất trung bình khoai tây theo kịch bản BĐKH năm 2050
trên toàn TP Đà Lạt (kg/ha) ......................................................................................70
Bảng 3.15. Bảng mơ tả nhiệt độ trung bình cao nhất, thấp nhất năm 2050 theo kịch
bản RCP4.5 ...............................................................................................................71
Bảng 3.16. Bảng mô tả nhiệt độ trung bình cao nhất, thấp nhất năm 2050 theo kịch
bản RCP8.5 ...............................................................................................................73
xiv
Bảng 3.17. Bảng biến thiên năng suất lúa theo kịch bản BĐKH năm 2100 .............73
Bảng 3.18. Bảng mô tả nhiệt độ trung bình cao nhất, thấp nhất năm 2100 theo kịch
bản RCP4.5 ...............................................................................................................75
Bảng 3.19. Bảng mô tả nhiệt độ trung bình cao nhất, thấp nhất năm 2100 theo kịch
bản RCP8.5 ...............................................................................................................76
xv
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Giao diện nhập dữ liệu đầu vào của tập tin thời tiết ......................................5
Hình 2. Giao diện làm việc của tập tin thời tiết ..........................................................6
Hình 3. Giao diện làm việc của tập tin dữ liệu đất trong Sbuild .................................7
Hình 4. Giao diện làm việc của Treatments trong Xbuild ..........................................8
Hình 1.1. Tổng quan về cấu trúc Modulec của mơ hình DSSAT .............................15
Hình 1.2. Kịch bản biến đổi nhiệt độ trung bình năm (oC) ở khu vực Tây Nguyên 24
Hình 1.3. Kịch bản biến đổi lƣợng mƣa ( ) ở khu vực Tây Nguyên .......................26
Hình 1.4. Bản đồ tỉnh Lâm Đồng ..............................................................................27
Hình 2.1. Khung định hƣớng nghiên cứu..................................................................42
Hình 2.2. Giống khoai tây PO3 .................................................................................50
Hình 2.3. Đất sau khi lên luống đƣợc san phẳng ......................................................50
Hình 2.4. Đọ sâu hàng rạch để bón phân 7 - 8 cm ....................................................51
Hình 2.5. Khoai tây giống .........................................................................................52
Hình 2.6. Tƣới đẫm nƣớc sau trồng ..........................................................................52
Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện mối tƣơng quan năng suất giữa kết quả mô phỏng năng
suất khoai tây năm 2009 so với kết quả thực nghiệm. ..............................................64
Hình 3.2. Năng suất khoai tây vụ Đông Xuân và Hè Thu tại phƣờng 7, phƣờng 8 và
phƣờng 11 năm 2030 theo kịch bản RCP4.5 ............................................................66
Hình 3.3. So sánh năng suất khoai tây năm 2009 và năm 2030 theo kịch bản
RCP4.5 ......................................................................................................................67
Hình 3.4. Năng suất khoai tây vụ Đông Xuân và Hè Thu tại phƣờng 7, phƣờng 8 và
phƣờng 11 năm 2030 theo kịch bản RCP8.5 ............................................................68
xvi
Hình 3.5. So sánh năng suất khoai tây năm 2009 và năm 2030 theo kịch bản
RCP8.5 ......................................................................................................................69
Hình 3.6. Năng suất khoai tây vụ Đông Xuân và Hè Thu tại phƣờng 7, phƣờng 8 và
phƣờng 11 năm 2050 theo kịch bản RCP4.5 ............................................................70
Hình 3.7. So sánh năng suất khoai tây năm 2009 và năm 2050 theo kịch bản
RCP4.5 ......................................................................................................................71
Hình 3.8. Năng suất khoai tây vụ Đông Xuân và Hè Thu tại phƣờng 7, phƣờng 8 và
phƣờng 11 năm 2050 theo kịch bản RCP8.5 ............................................................72
Hình 3.9. So sánh năng suất khoai tây năm 2009 và năm 2050 theo kịch bản
RCP8.5 ......................................................................................................................72
Hình 3.10. Năng suất khoai tây vụ Đông Xuân và Hè Thu tại phƣờng 7, phƣờng 8
và phƣờng 11 năm 2100 theo kịch bản RCP4.5 ........................................................74
Hình 3.11. So sánh năng suất khoai tây năm 2009 và năm 2100 theo kịch bản
RCP4.5 ......................................................................................................................74
Hình 3.12. Năng suất khoai tây vụ Đông Xuân và Hè Thu tại phƣờng 7, phƣờng 8
và phƣờng 11 năm 2100 theo kịch bản RCP8 ...........................................................75
Hình 3.13. So sánh năng suất khoai tây năm 2009 và năm 2100 theo kịch bản
RCP8.5 ......................................................................................................................76
Hình 3.14. Biểu đồ thể hiện diễn biến năng suất khoai tây vụ Đông Xuân của 3
phƣờng trong giai đoạn năm 2009 - 2100 theo kịch bản RCP4.5 .............................78
Hình 3.15. Biểu đồ thể hiện diễn biến năng suất khoai tây vụ Hè Thu của 3 phƣờng
trong giai đoạn năm 2009 - 2100 theo kịch bản RCP4.5 ..........................................78
Hình 3.16. Biểu đồ thể hiện diễn biến năng suất khoai tây vụ Đông Xuân của 3
phƣờng trong giai đoạn năm 2009 - 2100 theo kịch bản RCP8.5 .............................79
Hình 3.17. Biểu đồ thể hiện diễn biến năng suất khoai tây vụ Hè Thu của 3 phƣờng
trong giai đoạn năm 2009 - 2100 theo kịch bản RCP8.5 ..........................................79
xvii
Hình 3.18. Biểu đồ thể hiện diễn biến năng suất trung bình của khoai tây giai đoạn
năm 2009 - 2100 theo kịch bản RCP4.5 ...................................................................80
Hình 3.19. Biểu đồ thể hiện diễn biến năng suất trung bình của khoai tây giai đoạn
năm 2009 - 2100 theo kịch bản RCP8.5 ...................................................................80
Hình 4.1. Tỉnh Thái Bình đã ứng dụng thành cơng cơng nghệ ni cấy mơ tế bào kết
hợp khí canh vào sản xuất khoai tây giống. ..............................................................83
Hình 4.2. Sản xuất khoai tây giống bằng nuôi cấy mô tế bào kết hợp phƣơng pháp
khí canh tại tỉnh Thái Bình ........................................................................................85
xviii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BĐKH
Biến đổi khí hậu
CEC
Cation Exchange Capacity
(Khả năng trao đổi cation)
CROPGRO
Module cây trồng
DSSAT
Decision Support System for Agrotechnology Tranfer
(Hệ thống hỗ trợ quyết định chuyển giao kỹ thật nông nghiệp)
FAO
Food and Agricultural Organization
(Tổ chức nông lƣơng quốc tế)
IPPC
Intergovernmental Panel on Climate Chang
(Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu)
KNK
Khí nhà kính
MP
Mơ phỏng
NXB
Nhà xuất bản
OC
Chất hữu cơ
RCP4.5
Kịch bản nồng độ khí nhà kính trung bình thấp
RCP8.5
Kịch bản nồng độ khí nhà kính cao
SBUILD
Module đất
SRAD
Bức xạ mặt trời
SWAD
Trọng lƣợng thân của củ (kg/ha)
TP
Thành phố
TT
Thực tế
UNEP
United Nation Environment Programme
(Chƣơng trình Mơi trƣờng Liên hợp quốc)
WMO
World Meteorological Organization
(Tổ chức Khí tƣợng Thế giới)
XBUILD
Module Quản lý canh tác
1
MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Khái quát chung
Ngày này, thách thức của môi trƣờng đối với hoạt động sản xuất và đời sống
con ngƣời khơng cịn giới hạn phạm vi ở từng quốc gia hay khu vực mà đã mang
tính tồn cầu. Một trong những thách thức lớn đó là biến đổi khí hậu (BĐKH), mà
một trong những biểu hiện của nó chính là hiện tƣợng nóng lên tồn cầu, nƣớc biển
dâng, sự gia tăng về số lƣợng c ng nhƣ cƣờng độ của các loại thiên tai (bão, l –
lụt, hạn hán). Hiện tƣợng BĐKH đƣợc các nhà khoa học chứng minh và tổng hợp
trong các báo cáo của tổ chức Intergovermental Panel on Climate Change (IPCC).
Bên cạnh đó những ảnh hƣởng tiêu cực của BĐKH đến con ngƣời và môi trƣờng
ngày càng rõ rệt và gia tăng mạnh mẽ trong những năm qua. Để giảm thiểu BĐKH
có hai vấn đề cần thực hiện là giảm thiểu khí nhà kính và thích ứng với tình hình
BĐKH. Trên thế giới các nƣớc phát triển đã sớm nghiên cứu các ảnh hƣởng của
BĐKH và thử nghiệm các giải pháp thích ứng từ những năm đầu thế kỉ XXI.
BĐKH ảnh hƣởng đến an ninh lƣơng thực nói chung và sản xuất khoai tây ở
Việt Nam nói riêng. Ở nƣớc ta, sản xuất nông nghiệp là một trong những ngành sản
xuất quan trọng với khoảng 60 – 70
dân số tham gia. Theo số liệu thống kê của
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2015), sản xuất nông nghiệp phải đối mặt
với nhiều khó khăn, thách thức, nhất là BĐKH gây nhiều hiện tƣợng thời tiết cực
đoan, bất thƣờng nhƣ mùa đông ấm ở miền Bắc, mƣa l gây lụt nặng ở các tỉnh
miền núi phía Bắc, hạn hán gay gắt xảy ra trên diện rộng gần khắp cả nƣớc.
Theo cảnh báo của IPCC, Việt Nam là một trong những nƣớc trên thế giới
chịu ảnh hƣởng nặng nề nhất do BĐKH. Đƣợc cho là mức dộ tổn thƣơng cao nhất,
nền nông nghiệp luôn phải chịu những thiệt hại hết sức nặng nề, theo thống kê năm
2015 của Ban Phòng chống lụt bãi Trung ƣơng và Tổng cục Thống kê (GSO) ƣớc
tính mỗi năm nƣớc ta tổn thất khoảng 14.500 tỷ đồng tƣơng đƣơng với 1,2
GDP
2
cả nƣớc. Việt Nam sẽ là nƣớc mất an ninh lƣơng thực nếu khơng có giải pháp thích
ứng kịp thời.
Diện tích trồng khoai tây ở Lâm Đồng hàng năm có từ 1.500 - 1.600 ha, đạt
tổng sản lƣợng thu hoạch trung bình khoảng 35 ngàn tấn, tập trung ở 3 địa bàn sản
xuất chuyên. Diện tích trồng khoai tây ở Lâm Đồng hàng năm có từ 1.500 – 1.600
ha, đạt tổng sản lƣợng thu hoạch trung bình khoảng 35.000 tấn, tập trung tại 3 địa
bàn sản xuất chuyên canh là Đà Lạt, Đức Trọng và Đơn Dƣơng với vụ mùa chính
thu hoạch kéo dài trong thời gian mùa khơ từ tháng 10 đến tháng 2; vụ mùa nghịch
thu hoạch trong mùa mƣa từ đầu tháng 6 đến tháng 11. Tính đến gần cuối tháng
7/2013, diện tích khoai tây mùa nghịch ở Lâm Đồng đã thu hoạch khoảng 50 ha; đạt
sản lƣợng trên đơn vị hecta thấp hơn từ 30 - 40
so với sản lƣợng khoai tây mùa
chính. Trong 3 địa bàn chuyên canh khoai tây của tỉnh Lâm Đồng nói trên thì địa
bàn TP Đà Lạt trồng khoai tây hàng năm có khoảng 200 ha khoai tây chính vụ, tập
trung chủ yếu tại phƣờng 7, phƣờng 8, phƣờng 11 đạt năng suất từ 20 - 30 tấn/ha
vào mùa khơ chính vụ. Mùa mƣa năm 2013, diện tích thu hoạch khoai tây ƣớc tính
khơng đáng kể, chỉ khoảng 30 ha. Trong khi mùa mƣa năm 2012, c ng trên những
vùng đất này, diện tích khoai tây thu hoạch nghịch vụ đã đạt từ 80 ha trở lên.
Tính cấp thiết của đề tài
Trong tình trạng BĐKH nhƣ hiện nay, nơng nghiệp là một trong những nhân
tố phải gánh chịu nhiều tác động và ảnh hƣởng của BĐKH. Với những kịch bản
BĐKH đã đƣợc tính tốn, dự báo, chúng ta có thể biết trƣớc, dự báo đƣợc phần nào
những tác động, ảnh hƣởng đến sản xuất khoai tây nói riêng và các lĩnh vực sản
xuất nơng nghiệp nói chung, nhƣng thực tế xảy ra, hậu quả và tác động tiêu cực cịn
có thể lớn hơn rất nhiều.
Thành phố Đà Lạt nằm trong cao nguyên Lang Biang, phía Bắc tỉnh Lâm
Đồng. Về phía Bắc, Đà Lạt giáp với huyện Lạc Dƣơng, về phía Đơng và Đơng Nam
giáp với huyện Đơn Dƣơng, về phía Tây và Tây Nam giáp với hai huyện Lâm Hà và
Đức Trọng. Thành phố Đà Lạt rộng 394,64 km², nằm trên cao nguyên Lâm Viên,
3
nơi có độ cao khoảng 1.500 mét so với mực nƣớc biển. Đà Lạt là một trong 3 địa
bàn chuyên canh khoai tây của tỉnh Lâm Đồng
Tình hình BĐKH ở Đà Lạt đã ảnh hƣởng lớn đến cuộc sống sinh kế của cộng
đồng dân cƣ nghèo. Nhiều dấu hiệu cực đoan khí hậu thay đổi ngày càng khắc
nghiệt đã gây ra thiệt hại về cả ngƣời và của nhƣ những đợt rét kéo dài làm chết gia
súc…C ng theo kết quả nghiên cứu của Ban liên chính phủ về BĐKH lần thứ 5
(IPCC AR5 – WG1) ngày 27 tháng 9 năm 2013 thì ngành nơng nghiệp nói chung và
ngành trơng khoai tây nói riêng sẽ phải chịu tác động do BĐKH gây ra. Trong khi
diện tích trồng khoai tây nƣớc ta tập trung chủ yếu ở đồng bằng sông Hồng, chỉ
trong vụ Đông (3 tháng) và không địa phƣơng nào khác trồng đƣợc khoai tây, thì
đây là tiềm năng đáng kể của Lâm Đồng không những về sản xuất khoai tây thực
phẩm mà còn là tiềm năng quan trọng về sản xuất cung cấp giống khoai tây cho
miền Bắc. Do đó, khoai tây khơng chỉ là nguồn nơng sản quan trọng của tỉnh mà
còn là nguồn lƣơng thực chủ yếu của nƣớc ta sau lúa nƣớc.
Việc kịp thời đƣa ra những nhận định, đánh giá các tác động của BĐKH đối
với mơi trƣờng tự nhiên có ảnh hƣởng lớn đến sự phát triển kinh tế, đời sống của
ngƣời dân là vơ cùng quan trọng.
Do đó, đề tài Ứng dụng mơ hình DSSAT trong nghiên cứu dự báo tác động
của biến đổi khí hậu đến năng suất khoai tây tại thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng
là nghiên cứu có ý nghĩa, mang tính thiết thực đối với các nhà quản lý tại địa
phƣơng. Đó c ng là những đề xuất ban đầu làm tiền đề để ứng dụng nghiên cứu
trong các lĩnh vực, dự án, cơng trình nghiên cứu khác về BĐKH tại TP Đà Lạt và
cho các địa phƣơng khác trong cả nƣớc.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Mục tiêu tổng quát
Dự báo đƣợc những ảnh hƣởng tác động đến năng suất khoai tây do BĐKH
bằng mơ hình DSSAT và đề xuất giải pháp thích ứng tại TP Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng.
