Tóm tắt Luận án 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

ác 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]: ( ) 100YYYS ThThty ×   − = Trong đó: Sy: Sai số của giá trị tính toán so với số liệu thực (%), YT: Giá trị tính toán của các tham số, YTh: 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 iiimaxj oi Ia Ia Φ ΦΦ Φ Φ +× ×× = (2.1) Trong đó: Φoi: Cường độ quang hợp ở điều kiện tối ưu (mgCO2dm-2giờ-1); Φmaxi: Cường độ quang hợp tối đa; aΦi: Hệ số góc đường cong quang hợp; I: Cường độ 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]: φτitrennuoc = φoitrennuoc×αφi ×ψφitrennuoc (2.4) φτitrongnuoc=φoitrennuoc×αφi ×ψφi trennuoc (2.5) Trong đó:φτitrennuoc , φτitrongnuoc: Cường độ quang hợp trong điều kiện thực tế của phần trên nước và phần trong nước; αφi: Đường cong quang hợp của cơ quan i; ψφitrennuoc, ψφitrongnuoc: 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 TT2 TT TT φψ (2.6) Trong đó: Td: Nhiệt độ trung bình ban ngày (không khí hoặc nước); Tdo, Tdopt: 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: φitrennuoc=ε×φτitrennuoc×Litrennuoc× τd (2.9) φitrongnuoc=ε×φτitrongnuoc×Litrongnuoc×τd (2.10) Trong đó: ε: Hệ số chuyển đổi CO2 sang sinh khối; Li: Diện tích bề mặt đồng hoá bộ phận i phần trên và trong nước; τd: 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: Rg = Cg × φob (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: Rm = Cm×ϕR× (αRL×mL + αRS×mS +αRR×mR+ αRP×mP) (2.13) Trong đó: Rm: Cường độ hô hấp duy trì; mL, mS, mR, mP: Trọng lượng sinh khối khô; Cm: Hệ số hô hấp duy trì; αRL, αRS, αRR, αRP: Các đường cong ảnh hưởng đến cường độ hô hấp; ϕR: 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 RdT dm −= φ (2.17) Trong đó: dm/dT: Tăng trưởng sinh khối của cây; φob: Tổng sản phẩm quang hợp; Rob: 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; εφ: Hệ số hữu hiệu quang hợp; εR: Hệ số hô hấp; Rob: Tổng lượng hô hấp trong ngày; Vi: Trọng lượng khô của phần tử i bị mất trong ngày; βi: Hàm sinh trưởng; M: Tổng lượng chất khô Để cho giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng sử dụng hàm sinh trưởng βi, đối với giai đoạn sinh trưởng sinh thực sử dụng hàm ωi. 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 obpp gi iirmiri gi obii ωϕαφβ ωϕαφβ (2.20) Trong đó: βi: Hàm sinh trưởng của giai đoạn dinh dưỡng; ωi: 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 II ×+ = (2.25) Trong đó: IOH: Cường độ PAR trên bề mặt quần thể; CQ: Hằng số thực nghiệm, LHi: 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: IOΠ : Cường độ PAR tại độ sâu xác định trong nước; LΠi : 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 Q5,0I τ× ×= (2.27) Trong đó: QB: Bức xạ tổng cộng; τd: Độ dài ngày. Nhiệt độ trung bình ban ngày của không khí bên trong quần thể Td được tính theo phương pháp của Misenko Z. A. 11 Td = d1 + d2×Tmax (2.37) Trong đó: Tmax: nhiệt độ tối cao của không khí; d1; d2 : các hệ số Cân bằng bức xạ được xác định thông qua bức xạ tổng cộng Ro = 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 - 10.000oC). Hầu khắp các nơi trong vùng đều có nhiệt độ trung bình năm khoảng 26,5 - 27,0oC, biên độ năm của nhiệt độ ở đây rất thấp (khoảng 3oC) và nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất trong năm đạt trên 25oC. 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 nước Dưới nước Φmax Lá 20 16,46 44 24 Thân 6,67 5,49 - - Các tham số Lúa Ngô Đậu tương Ký hiệu Bộ phận Trên nước Dưới nước aΦi Lá 1289,4 1060,2 369,2 183,45 Thân 429,8 353,7 - - Cm 0,17 0,17 0,17 0,17 Cg 0,28 0,28 0,28 0,28 Tdo (oC) 15 15 10 10 Tdopt (oC) 32 30 32 32 Toi (oC) Lá 300 300 750 600 Thân 480 480 - - Tri (oC) Lá 130 130 400 400 Thân 150 150 350 350 Rễ 150 150 400 400 Hạt 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 TT008.0 i e − ×− =ϕα (3.1) Trong đó: T: tổng nhiệt độ hữu hiệu ở bước thời gian tính toán; Toi: 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]: ir 2 ri T )T(T0,001 ri eα − − = (3.2) Trong đó: Tri - 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 15.0Sin57.168.37 4 5.023)TT(xtxT 5.023 15.0Sin57.168.37 4 5.023)TT(xtxT τ τ piτ τ τ τ piτ τ Để áp dụng cho ĐBSCL: x1=1,15; x2=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 d1 d2 d1 d2 d1 d2 10 1,03 0,695 1,02 0,03 1,01 0,04 11 1,08 0,050 1,03 0,04 1,02 0,05 12 1,03 0,405 1,04 0,03 1,03 0,06 1 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 xxxWoW 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 e1 MM −+ = (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 số Rễ Thân Lá Bông Mmax 445,077 877,10 502,287 578,277 ai 7,457 8,392 6,284 11,195 bi 0,025 0,027 0,026 0,025 Ngô LVN10 Tham số Rễ Thân Lá Bông Mmax 250,00 915,00 340,00 1522,00 ai 2,250 6,600 3,880 1,300 bi 0,005 0,017 0,009 0,003 Đậu tương MTĐ-176 Tham số Rễ Thân Lá Bông Mmax 27,50 58,00 63,00 352,50 ai 1,230 3,040 2,080 54,025 bi 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)=Mmax × eai-bt (3.29) hoặc Mmax × (ebit-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 (ML0, thân MS0, rễ MR0) 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