Nghiên cứu dự báo năng suất ngô, đậu tương, lạc và xây dựng quy trình giám sát khí tượng nông nghiệp cho 4 cây trồng chính (lúa, ngô, lạc, đậu tương) bằng thông tin mặt đất ở Việt Nam

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU DỰ BÁO NĂNG SUẤT NGÔ, ĐẬU

TƯƠNG, LẠC VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH GIÁM

SÁT KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP CHO 4 CÂY

TRỒNG CHÍNH (LÚA, NGÔ, LẠC, ĐẬU TƯƠNG)

BẰNG THÔNG TIN MẶT ĐẤT Ở VIỆT NAM

Chủ nhiệm đề tài: TS. NGUYỄN THỊ HÀ

7486

19/8/2009

HÀ NỘI – 2009

BTNMT

VKTTVMT

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ MÔI TRƯỜNG

Số 23/62 Nguyễn Chí Thanh - Quận Đống Đa - Hà Nội

-----------------********--------------------

BÁO CÁO

TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU DỰ BÁO NĂNG SUẤT NGÔ, ĐẬU

TƯƠNG, LẠC VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH GIÁM

SÁT KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP CHO 4 CÂY

TRỒNG CHÍNH (LÚA, NGÔ, LẠC, ĐẬU TƯƠNG)

BẰNG THÔNG TIN MẶT ĐẤT Ở VIỆT NAM

Tên Chủ nhiệm Đề tài: TS. Nguyễn Thị Hà

HÀ NỘI, 6 - 2009

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ MÔI TRƯỜNG

Số 23/62 Nguyễn Chí Thanh - Quận Đống Đa - Hà Nội

-----------------********--------------------

BÁO CÁO

TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU DỰ BÁO NĂNG SUẤT NGÔ, ĐẬU

TƯƠNG, LẠC VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH GIÁM

SÁT KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP CHO 4 CÂY

TRỒNG CHÍNH (LÚA, NGÔ, LẠC, ĐẬU TƯƠNG)

BẰNG THÔNG TIN MẶT ĐẤT Ở VIỆT NAM

Chỉ số đăng ký:

Chỉ số phân loại:

Chỉ số lưu trữ:

Cộng tác viên chính: 1. KS. Ngô Sỹ Giai; 2. ThS. Ngô Tiền Giang; 3. CN. Nguyễn Hồng Sơn;

4. TS. Trần Hồng Thái; 5. KS. Đặng Thị Thanh Hà; 6. Võ Đình Sức

Hà Nội, ngày…tháng…năm 2009 Hà Nội, ngày…tháng…năm 2009 Hà Nội, ngày…tháng…năm 2009

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

(Ký và ghi rõ họ tên)

TS. Nguyễn Thị Hà

ĐƠN VỊ THỰC HIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

CƠ QUAN CHỦ TRÌ

(Thủ trưởng đơn vị chủ trì

ký tên, đóng dấu)

Hà Nội, ngày…tháng…năm 2009 Hà Nội, ngày…tháng…năm 2009

HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ CHÍNH THỨC

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(Ký và ghi rõ họ tên, học hàm, học vị)

TS. Nguyễn Lê Tâm

CƠ QUAN QUẢN LÝ ĐỀ TÀI

TL. BỘ TRƯỞNG

KT. VỤ TRƯỞNG

VỤ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

PHÓ VỤ TRƯỞNG

Nguyễn Lê Tâm

HÀ NỘI, 6 - 2009

i

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1

PHẦN I. MỘT SỐ MÔ HÌNH GIÁM SÁT VÀ DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG

NÔNG NGHIỆP TRÊN THẾ GIỚI VÀ DỰ KIẾN PHÁT

TRIỂN Ở VIỆT NAM ....................................................................... 2

Chương 1. Mô hình giám sát và dự báo khí tượng nông nghiệp trên thế

giới .................................................................................................. 2

I.1.1. Quan điểm về mô hình giám sát và dự báo khí tượng nông nghiệp ............ 2

I.1.2. Mô hình giám sát và dự báo khí tượng nông nghiệp của tổ chức

Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc ............................................. 3

I.1.3. Mô hình giám sát và dự báo khí tượng nông nghiệp ở Liên minh châu

Âu (EU) và châu Phi ................................................................................ 9

I.1.4. Giám sát và dự báo khí tượng nông nghiệp ở Mỹ ................................... 14

I.1.5. Giám sát và dự báo năng suất cây trồng ở Trung Quốc .......................... 18

Chương 2. Mô hình giám sát và dự báo khí tượng nông nghiệp ở Việt

Nam ............................................................................................ 21

I.2.1. Tình hình giám sát KTNN và dự báo năng suất ..................................... 21

I.2.2. Đề xuất sơ đồ khung về mô hình giám sát và dự báo khí tượng nông

nghiệp bằng thông tin mặt đất ở Việt Nam ............................................ 22

PHẦN II. NGHIÊN CỨU DỰ BÁO NĂNG SUẤT TRUNG BÌNH THEO

TỈNH CỦA 3 CÂY TRỒNG NGÔ, LẠC, ĐẬU TƯƠNG Ở

VIỆT NAM ................................................................................... 25

Chương 1. Phương pháp nghiên cứu và số liệu sử dụng ............................. 25

II.1.1. Phương pháp hồi quy từng bước ........................................................... 25

II.1.2. Phương pháp trực giao .......................................................................... 28

II.1.3. Phương pháp kiểm nghiệm và chọn lọc mô hình dự báo ....................... 29

II.1.4. Số liệu sử dụng ..................................................................................... 30

Chương 2. Kết quả nghiên cứu xây dựng mô hình dự báo năng suất

ngô, lạc, đậu tương của các tỉnh gieo trồng chính ở Việt

Nam ............................................................................................ 32

II.2.1. Kết quả áp dụng phương pháp hồi quy từng bước trong xác định các

phương án dự báo năng suất ngô, lạc, đậu tương ................................... 32

ii

II.2.2. Kết quả áp dụng phương pháp trực giao trong xây dựng các mô hình

dự báo năng suất ngô, lạc, đậu tương ..................................................... 58

II.2.3. Đánh giá và chọn lọc các mô hình sử dụng trong xây dựng quy trình

dự báo năng suất ngô, lạc, đậu tương ở Việt Nam .......................................... 76

Chương 3. Xây dựng phần mềm và quy trình dự báo năng suất cho

ngô, lạc, đậu tương ở Việt Nam ................................................ 83

II.3.1. Xây dựng phần mềm dự báo năng suất cho ngô, lạc, đậu tương ở

Việt Nam .............................................................................................. 83

II.3.2. Quy trình dự báo năng suất cho 3 cây trồng ngô, lạc, đậu tương ở Việt

Nam ................................................................................................................... 84

PHẦN III. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH GIÁM SÁT KTNN

CHO 4 CÂY TRỒNG CHÍNH (LÚA, NGÔ, LẠC, ĐẬU

TƯƠNG) BẰNG THÔNG TIN MẶT ĐẤT Ở VIỆT NAM ........... 95

Chương 1. Nghiên cứu xây dựng các kịch bản tổng hợp mức độ thuận

lợi và không thuận lợi của điều kiện thời tiết đối với 4 cây

trồng (lúa, ngô, lạc, đậu tương) theo phương pháp nhận

dạng ............................................................................................. 95

III.1.1. Khả năng áp dụng lý thuyết nhận dạng trong xây dựng các kịch bản

về điều kiện khí tượng nông nghiệp đối với cây trồng ......................... 95

III.1.2. Nghiên cứu xây dựng các kịch bản về mức độ thuận lợi của các điều

kiện thời tiết đối với sự sinh trưởng, phát triển và hình thành năng

suất cây trồng ở Việt Nam bằng phương pháp nhận dạng .................... 99

III.1.3. Kịch bản nhận dạng mức độ thuận lợi thực tế của thời tiết đối với

cây lúa ............................................................................................... 103

III.1.4. Kịch bản nhận dạng mức độ thuận lợi thực tế của thời tiết đối với 3

cây trồng cạn (ngô, lạc và đậu tương) ................................................ 129

III.1.5. Lập bản tin Thông báo và cảnh báo Khí tượng nông nghiệp .............. 147

Chương 2. Xây dựng quy trình và phần mềm giám sát khí tượng nông

nghiệp cho 4 cây trồng (lúa nước, ngô, lạc, đậu tương)

bằng thông tin mặt đất ở Việt Nam ........................................ 148

III.2.1. Cơ sở khoa học được sử dụng trong xây dựng quy trình .................... 148

III.2.2. Nội dung quy trình giám sát điều kiện khí tượng nông nghiệp trong

một vụ đối với 4 cây trồng lúa, ngô, lạc, đậu tương ........................... 149

III.2.3. Giới thiệu phần mềm giám sát khí tượng nông nghiệp cho 4 cây

trồng lúa, ngô, lạc, đậu tương bằng thông tin mặt đất ở Việt Nam ..... 153

iii

Chương 3. Xây dựng thử nghiệm 4 bản tin về giám sát khí tượng nông

nghiệp ....................................................................................... 157

III.3.1. Bản tin thông báo KTNN ................................................................... 157

III.3.2. Bản tin dự báo năng suất lúa và năng suất ngô, lạc, đậu tương ........... 158

III.3.3. Bản tin tổng kết điều kiện khí tượng nông nghiệp vụ ......................... 158

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................... 159

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 161

PHỤ LỤC ......................................................................................................... P

iv

MỤC LỤC BẢNG

Trang

Bảng I.1. Đánh giá năng suất cây trồng dựa theo chỉ số thoả mãn về nước

(WSI) ..................................................................................................... 13

Bảng I.2. Các nhu cầu về số liệu thời tiết cụ thể đối với các hoạt động sản xuất

nông nghiệp .................................................................................................... 15

Bảng II.2.1. Kết quả xây dựng phương trình dự báo và xác định sai số dự

báo của 1 trong các phương án (phép thử) dự báo năng suất ngô đối

với tỉnh Phú Thọ ..................................................................................... 36

Bảng II.2.2. Tổng hợp kết quả kiểm chứng các phương án (phép thử - PT)

dự báo năng suất ngô tỉnh Phú Thọ ......................................................... 38

Bảng II.2.3. Kết quả xây dựng phương trình dự báo và xác định sai số dự

báo của 1 trong các phương án dự báo năng suất lạc (phép thử 1) đối

với tỉnh Thừa Thiên Huế ........................................................................ 39

Bảng II.2.4. Tổng hợp kết quả kiểm chứng các phương án dự báo năng suất

lạc tỉnh Thừa Thiên Huế ......................................................................... 40

Bảng II.2.5. Kết quả xây dựng phương trình dự báo và xác định sai số dự

báo của 1 trong các phương án dự báo năng suất đậu tương

(phép thử 1) đối với tỉnh Hà Giang ......................................................... 41

Bảng II.2.6. Tổng hợp kết quả kiểm chứng các phương án (phép thử - PT)

dự báo năng suất đậu tương tỉnh Hà Giang ............................................. 42

Bảng II.2.7. Các phương trình dự báo năng suất ngô ở các tỉnh gieo trồng

chính theo phương pháp hồi quy từng bước ............................................ 43

Bảng II.2.8. Các phương trình dự báo năng suất lạc bằng phương pháp hồi quy

từng bước ở các tỉnh gieo trồng chính của Việt Nam ...................................... 45

Bảng II.2.9. Các phương trình dự báo năng suất đậu tương ở các tỉnh gieo

trồng chính theo phương pháp hồi quy từng bước .................................. 46

Bảng II.2.10. Khoảng hoạt động của các phương trình tương quan trong

bảng II.2.7 .............................................................................................. 47

Bảng II.2.11. Khoảng hoạt động của các phương trình tương quan trong

bảng II.2.8 .............................................................................................. 48

Bảng II.2.12. Khoảng hoạt động của các phương trình tương quan trong

bảng II.2.9 .............................................................................................. 49

Bảng II.2.13. Kết quả kiểm chứng mô hình dự báo năng suất ngô của các

tỉnh trên cơ sở số liệu phụ thuộc theo phương pháp hồi quy từng bước ... 50

Bảng II.2.14. Kết quả kiểm chứng mô hình dự báo năng suất ngô của các

tỉnh theo phương pháp hồi quy từng bước trên cơ sở số liệu độc lập ...... 51

v

Bảng II.2.15. Kết quả kiểm chứng chất lượng dự báo năng suất lạc của các

tỉnh trên cơ sở số liệu phụ thuộc theo phương pháp hồi quy từng bước ... 54

Bảng II.2.16. Kết quả kiểm chứng chất lượng dự báo năng suất lạc của các

tỉnh trên cơ sở số liệu độc lập theo phương pháp hồi quy từng bước ....... 54

Bảng II.2.17. Kết quả kiểm chứng chất lượng dự báo năng suất đậu tương

của các tỉnh trên cơ sở số liệu phụ thuộc theo phương pháp hồi quy

từng bước ............................................................................................... 56

Bảng II.2.18. Kết quả kiểm chứng chất lượng dự báo năng suất đậu tương

của các tỉnh theo phương pháp hồi quy từng bước trên cơ sở số liệu

độc lập .................................................................................................... 57

Bảng II.2.19. Sai số của phương trình tính năng suất lạc bằng phương pháp

trực giao đối với tỉnh Thừa Thiên Huế .................................................... 59

Bảng II.2.20. Sai số của phương án dự tính năng suất đậu tương bằng

phương pháp trực giao đối với tỉnh Hà Giang ......................................... 60

Bảng II.2.21. Các phương trình dự báo năng suất đậu tương ở các tỉnh gieo

trồng chính theo phương pháp trực giao ................................................. 61

Bảng II.2.22. Các phương trình dự báo năng suất lạc ở các tỉnh gieo trồng

chính theo phương pháp trực giao ........................................................... 62

Bảng II.2.23. Kết quả kiểm tra chất lượng dự báo năng suất lạc của các tỉnh

trên cơ sở số liệu phụ thuộc theo phương pháp trực giao ........................ 64

Bảng II.2.24. Kết quả kiểm tra chất lượng dự báo năng suất lạc của các tỉnh

trên cơ sở số liệu độc lập theo phương pháp trực giao ............................ 64

Bảng II.2.25. Kết quả kiểm tra chất lượng dự tính năng suất đậu tương của

các tỉnh trên cơ sở số liệu phụ thuộc theo phương pháp trực giao ........... 66

Bảng II.2.26. Kết quả kiểm nghiệm chất lượng dự báo năng suất đậu tương

của các tỉnh bằng phương pháp trực giao trên cơ sở số liệu độc lập ........ 66

Bảng II.2.27. Sai số của phương trình dự báo năng suất ngô bằng phương

pháp TGKH đối với tỉnh Phú Thọ ........................................................... 69

Bảng II.2.28. Các phương trình dự báo năng suất ngô cho các tỉnh theo

phương pháp TGKH ............................................................................... 70

Bảng II.2.29. Kết quả kiểm tra chất lượng dự báo năng suất ngô của các

tỉnh trên cơ sở số liệu phụ thuộc theo phương pháp TGKH .................... 72

Bảng II.2.30. Kết quả kiểm tra chất lượng dự báo năng suất ngô của các

tỉnh theo phương pháp TBKH trên cơ sở số liệu độc lập ........................ 73

Bảng II.2.31. Một số chỉ tiêu đánh giá kết quả dự báo năng suất ngô cho 49

tỉnh trồng ngô chính theo 2 phương pháp: HQTB và TGKH .................. 76

Bảng II.2.32. Một số chỉ tiêu đánh giá kết quả dự báo năng suất lạc cho 24

tỉnh trồng lạc chính theo 2 phương pháp HQTB và phương pháp TG ..... 78

vi

Bảng II.2.33. Một số chỉ tiêu đánh giá kết quả tính năng suất đậu tương cho

16 tỉnh trồng đậu tương chính theo 2 phương pháp (HQTB và TG) ........ 80

Bảng III.1.1. Các ngưỡng nhiệt độ (thấp, cao và tối ưu) đối với cây lúa

trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển chính .............................. 103

Bảng III.1.2. Các giá trị trung bình của bốc thoát hơi tiềm năng

(ETo/mm/ngày) ở các vùng khí hậu nông nghiệp khác nhau ................ 104

Bảng III.1.3. Hệ số cây trồng đối với cây lúa tính từ sau ngày gieo, trồng ..... 104

Bảng III.1.4. Số giờ nắng tối ưu ngày đối với cây lúa trong 4 giai đoạn phát

triển chính ............................................................................................ 105

Bảng III.1.5. Mức giảm năng suất trung bình tuần (%) của lúa do nhiệt độ

chênh lệch lớn so với nhiệt độ tối ưu trong 4 giai đoạn sinh trưởng ...... 108

Bảng III.1.6. Mức giảm năng suất trung bình ngày (%) của lúa do thời tiết khô

nóng trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển ..................................... 109

Bảng III.1.7. Chỉ tiêu phân hạng mức độ khắc nghiệt của hạn nông nghiệp tính

theo phương pháp Prescot đã được hiệu chỉnh theo hệ số Xelianinốp ............ 110

Bảng III.1.8. Mức giảm năng suất trung bình tuần (%) của lúa do hạn nông

nghiệp (NN) trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển .......................... 110

Bảng III.1.9. Mức giảm năng suất trung bình của lúa do 1 đợt gió mạnh (%/đợt)

trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển ............................................ 111

Bảng III.1.10. Mức giảm năng suất trung bình (%) của lúa do ngập úng trong

các giai đoạn sinh trưởng và phát triển ...................................................... 111

Bảng III.1.11. Mức giảm năng suất so với năng suất trung bình của lúa do ngập

úng trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển ....................................... 111

Bảng III.1.12. Chỉ tiêu phân loại mức độ thuận lợi của thời tiết đối với cây

trồng ..................................................................................................... 116

Bảng III.1.13. Độ dài của 4 giai đoạn đối với các nhóm giống lúa ................. 119

Bảng III.1.14. Phân loại vụ ñược mùa hoặc mất mùa dựa vào mức ñộ

thuận lợi của thời tiết (K favt) ñến thời ñiểm ñánh giá .......................... 123

Bảng III.1.15. Phân cấp mức độ thuận lợi thực tế tích luỹ của thời tiết theo

trạng thái sinh trưởng và phát triển của cây trồng ................................. 124

Bảng III.1.16. Kết quả kiểm chứng mức độ phù hợp của chỉ số thuận lợi

tích luỹ của điều kiện KTNN đối với giống lúa 150 ngày trong 5 vụ

lúa Đông xuân ở Trạm Thực nghiệm Khí tượng nông nghiệp Đồng

bằng Bắc Bộ ......................................................................................... 125

Bảng III.1.17. Kết quả kiểm nghiệm mức độ phù hợp của chỉ số thuận lợi

tích hợp tích luỹ của điều kiện KTNN đối với giống lúa 140 ngày

trong 7 vụ lúa mùa ở Trạm Thực nghiệm Khí tượng nông nghiệp

Đồng bằng Bắc Bộ ............................................................................... 126

vii

Bảng III.1.18. Kiểm chứng kết quả giám sát năng suất có thể đối với cây

lúa vụ đông xuân giai đoạn 1998 – 2007 .............................................. 128

Bảng III.1.19. Kiểm chứng kết quả giám sát năng suất có thể đối với cây lúa

vụ mùa giai đoạn 1998 – 2007 ............................................................... 129

Bảng III.1.20. Các ngưỡng nhiệt độ (thấp, cao và tối ưu) đối với cây ngô

trong các giai sinh trưởng và phát triển chính ....................................... 130

Bảng III.1.21. Các ngưỡng nhiệt độ (thấp, cao và tối ưu) đối với cây lạc

trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển chính ............................... 130

Bảng III.1.22. Các ngưỡng nhiệt độ (thấp, cao và tối ưu) đối với cây đậu

tương trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển chính .................... 130

Bảng III.1.23. Hệ số cây trồng đối với một số cây trồng cạn, tính từ sau

ngày gieo, trồng ..................................................................................... 131

Bảng III.1.24. Số giờ nắng tối ưu ngày đối với 3 cây ngô, lạc và đậu tương

trong 4 giai đoạn phát triển chính ......................................................... 132

Bảng III.1.25. Tốc độ gió trung bình ngày tối ưu đối với cây 3 cây ngô, lạc,

đậu tương trong 4 giai đoạn phát triển chính ......................................... 132

Bảng III.1.26. Mức giảm năng suất trung bình tuần (%) của 3 cây trồng cạn

do nhiệt độ chênh lệch lớn so với nhiệt độ tối ưu trong 4 giai đoạn

sinh trưởng ........................................................................................... 135

Bảng III.1.27. Mức giảm năng suất trung bình ngày (%) của ngô do thời

tiết khô nóng trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển ................... 136

Bảng III.1.28. Mức giảm năng suất trung bình ngày (%) của lạc do thời tiết

khô nóng trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển ......................... 136

Bảng III.1.29. Mức giảm năng suất trung bình ngày (%) của đậu tương do

thời tiết khô nóng trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển chỉnh .. 137

Bảng III.1.30. Mức giảm năng suất trung bình tuần (%) của ngô do hạn

nông nghiệp trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển .................... 137

Bảng III.1.31. Mức giảm năng suất trung bình tuần (%) của lạc do hạn

nông nghiệp trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển .................... 137

Bảng III.1.32. Mức giảm năng suất trung bình tuần (%) của đậu tương do

hạn nông nghiệp trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển ............... 138

Bảng III.1.33. Mức giảm năng suất trung bình của ngô do 1 đợt gió mạnh

(%/đợt) trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển ........................... 138

Bảng III.1.34. Mức giảm năng suất trung bình của lạc do 1 đợt gió mạnh

(%/đợt) trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển ........................... 138

Bảng III.1.35. Mức giảm năng suất trung bình của đậu tương do 1 đợt gió

mạnh (%/đợt) trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển .................. 139

viii

Bảng III.1.36. Mức giảm năng suất trung bình của ngô do ngập úng trong

các giai đoạn sinh trưởng và phát triển trên 2 nền bón đạm .................. 139

Bảng III.1.37. Mức giảm năng suất trung bình của ngô do ngập úng trong

các giai đoạn sinh trưởng và phát triển theo mức bón đạm trung bình .. 139

Bảng III.1.38. Mức giảm năng suất trung bình của cây lạc do ngập úng

trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển ........................................ 140

Bảng III.1.39. Mức giảm năng suất trung bình của đậu tương do ngập úng

trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển ........................................ 140

Bảng III.1.40. Phân loại vụ được mùa hoặc mất mùa dựa vào mức ñộ thuận

lợi của thời tiết (K favt) ñến thời ñiểm ñánh giá ................................... 144

Bảng III.1.41. Kết quả kiểm chứng mức độ phù hợp của chỉ số thuận lợi

tích hợp tích luỹ của điều kiện KTNN đối với vụ ngô Đông xuân ở

Trạm Thực nghiệm Khí tượng nông nghiệp Đồng bằng Bắc Bộ ........... 146

Bảng III.1.42. Kiểm chứng kết quả giám sát năng suất có thể đối với cây

ngô vụ Đông xuân giai đoạn 1998 – 2006 ............................................ 147

Bảng III.2.1. Tỷ lệ độ dài của 4 giai đoạn sinh trưởng và phát triển chủ yếu

so với độ dài của toàn bộ thời gian sinh trưởng của cây lúa .................. 151

ix

MỤC LỤC HÌNH

Trang

Hình I.1. Sơ đồ khái niệm của hệ thống thông tin an ninh lương thực

(FSIEWS) của FAO ........................................................................... 4

Hình I.2. Sơ đồ đánh giá năng suất cây trồng của FAO ..................................... 5

Hình I.3. Cấu trúc của trang web chủ về hệ thống thông tin khí tượng nông

nghiệp hoặc hệ thống thông tin khí tượng nông nghiệp phục vụ an

ninh lương thực .................................................................................. 7

Hình I.4. Sơ đồ phương pháp giám sát và dự báo năng suất cây trồng ở các

nước châu Âu, một số nước châu Á và các nước vùng phía Đông

của châu Phi ..................................................................................... 11

Hình I.5. Sơ đồ phương pháp giám sát cây trồng ở Trung Quốc ...................... 19

Hình I.6. Sơ đồ phương pháp dự báo năng suất cây trồng theo huyện, tỉnh ở

Trung Quốc ...................................................................................... 20

Hình I.7. Sơ đồ khung về hệ thống giám sát và dự báo năng suất cây trồng

bằng thông tin mặt đất ở Việt Nam .................................................. 23

Hình I.8. Sơ đồ khối giám sát và dự báo năng suất cây trồng bằng thông tin

mặt đất ở Việt Nam ......................................................................... 24

x

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Những chữ viết tắt Viết đầy đủ

CCPI Chỉ số tiến độ phát triển của cây trồng

CSWB Cán cân nước cây trồng

EU Liên minh châu Âu

FAO Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc

FSIEWS Thông tin an ninh lương thực và hệ thống cảnh báo sớm

của FAO

KTNN Khí tượng nông nghiệp

KH KTTV & MT Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường

PET Bốc thoát hơi tiềm năng

PP HQTB Phương pháp hồi quy từng bước

PP TG Phương pháp trực giao

PP TGKH Phương pháp trực giao kết hợp

Viện

KHKTTV&MT

Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường

WMO Tổ chức Khí tượng Thế giới

WRSI Chỉ số thõa mãn nhu cầu nước của cây trồng

WWCB Tuần báo Thời tiết và Cây trồng của Mỹ

1

MỞ ĐẦU

Đánh giá điều kiện sinh trưởng, phát triển, tạo thành năng suất và dự báo

năng suất là vấn đề rất quan trọng trong công tác điều chỉnh kỹ thuật canh tác để

nâng cao năng suất cây trồng. Sự ảnh hưởng mạnh mẽ của thời tiết và khí hậu

đến quá trình sinh trưởng, phát triển và tạo thành năng suất, sản lượng lương

thực của thế giới đã dẫn đến sự quan tâm đặc biệt trong vấn đề theo dõi, đánh

giá định kỳ (giám sát điều kiện khí tượng nông nghiệp) đối với sự sinh trưởng,

phát triển và dự báo năng suất, sản lượng có thể đạt được của các loại cây lương

thực ở các quốc gia trên thế giới. Bên cạnh đó, vấn đề an ninh lương thực đã và

đang trở thành một vấn đề rất quan trọng mang tính toàn cầu trong những thập

kỷ gần đây. Để góp phần giải quyết vấn đề này thì bên cạnh việc áp dụng các

biện pháp liên quan đến kỷ thuật trong nông nghiệp như giống mới, áp dụng kỷ

thuật tiên tiến, sử dụng hợp lý các loại phân bón... việc giám sát điều kiện khí

tượng nông nghiệp và dự báo năng suất mùa màng chính xác để có kế hoạch

xuất nhập khẩu hợp lý của mỗi quốc gia là rất cần thiết.

Với tầm quan trọng của công tác giám sát và dự báo năng suất cây trồng, đã từ

lâu ở các nước phát triển và một số nước khác (Mỹ, các nước thuộc EU, Liên Xô

cũ, Trung Quốc...) đã tiến hành công việc giám sát khí tượng nông nghiệp (KTNN)

đối với các loại cây trồng và từ những năm 1974 - 1980 đến nay đã tiến hành xây

dựng các phương pháp dự báo và dự báo năng suất cây trồng với những thời hạn

khác nhau: dự báo vào đầu thời vụ gieo trồng, dự báo với thời hạn từ 3 đến 2 hoặc

1 tháng trước khi thu hoạch.

Ở Việt Nam, việc giám sát KTNN (thông qua bản tin Thông báo KTNN

hàng tháng) và dự báo năng suất cây trồng đã được đưa vào công tác nghiệp vụ

ở Trung tâm Nghiên cứu Khí tượng nông nghiệp - Viện Khoa học Khí tượng

Thuỷ văn và Môi trường (KTTV&MT) - Bộ Tài nguyên và Môi trường. Tuy

nhiên, cho đến nay, trong giám sát KTNN chưa có đánh giá hoặc nhận định khả

năng năng suất có thể đạt đạt được từ những thời điểm đánh giá cần thiết; trong

dự báo năng suất chỉ mới có quy trình dự báo và dự báo năng suất lúa trung bình

theo tỉnh cho lúa vụ đông xuân và vụ mùa vùng Đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung

Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long.

Để mở rộng phạm vi phục vụ của công tác giám sát và dự báo khí tượng

nông nghiệp, đề tài "Nghiên cứu dự báo năng suất ngô, đậu tương, lạc và xây

dựng quy trình giám sát khí tượng nông nghiệp đối với 4 cây trồng chính (lúa,

ngô, lạc, đậu tương) bằng thông tin mặt đất" đã được phê duyệt thực hiện.

Đề tài được hoàn thành là nhờ sự quan tâm giúp đỡ của Lãnh đạo Bộ Tài

nguyên và Môi trường, các Vụ chức năng thuộc Bộ, lãnh đạo Viện Khoa học Khí

tượng Thuỷ văn và Môi trường, các Phòng quản lý của Viện, Lãnh đạo và các

cộng tác viên, các cán bộ thuộc Trung tâm Nghiên cứu Khí tượng Nông nghiệp.

Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình.

2

PHẦN I

MỘT SỐ MÔ HÌNH GIÁM SÁT VÀ DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG NÔNG

NGHIỆP TRÊN THẾ GIỚI VÀ DỰ KIẾN PHÁT TRIỂN Ở VIỆT NAM

Chương 1

MÔ HÌNH GIÁM SÁT VÀ DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP

TRÊN THẾ GIỚI

I.1.1. Quan điểm về mô hình giám sát và dự báo khí tượng nông nghiệp

Nói chung, giám sát KTNN sẽ bao gồm các công việc chính sau đây:

1) Theo dõi và đánh giá diễn biến các điều kiện KTNN hiện tại so với trung

bình nhiều năm và những thời đoạn trước thời gian đang đánh giá;

2) Đánh giá trạng thái sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất cây

trồng, vật nuôi tại thời điểm được đánh giá;

3) Đánh giá tác động của các điều kiện KTNN đến sự sinh trưởng, phát

triển và hình thành năng suất cây trồng, vật nuôi tại thời điểm được đánh giá;

4) Dự báo sinh trưởng và hình thành năng suất cây trồng, vật nuôi kể từ

thời điểm được đánh giá;

Mô hình giám sát và dự báo khí tượng nông nghiệp ở các nước trên thế giới

[4] thường bao gồm hai hợp phần:

1) Mạng lưới quan trắc, thu thập, xử lý, lưu trữ và chuyển giao số liệu

KTNN;

2) Mạng lưới dự báo và cảnh báo sớm KTNN.

Theo quy định của Tổ chức Khí tượng Thế giới [43, 48 - 51, 65, 87], việc

thực hiện các hoạt động của hệ thống cảnh báo sớm thường phải trải qua 10 bước

sau đây:

1) Kết nối các nghĩa vụ nghiệp vụ ở cấp độ quốc gia và địa phương;

2) Chỉ đạo một cơ quan có nghĩa vụ phát hành các bản tin cảnh báo;

3) Ra quyết định hoạt động cảnh báo ở một cấp độ chính trị;

4) Làm cho cảnh báo trở thành dễ hiểu và phù hơp;

5) Tạo nền tảng cho các cảnh báo trên cơ sở phân tích rủi ro và thông tin

cho các nhóm bị ảnh hưởng và tổn thương;

6) Liên kết các loại thiên tai thịnh hành và có khả năng xảy ra với các hoạt

động giảm thiểu rủi ro;

7) Giám sát và dự báo những thay đổi của các dạng tổn thương ở các cấp