›
›

Cơ sở khoa học và kết quả ứng dụng công nghệ thông tin để dự báo lượng phân bón cần thiết cho một số cây trồng chính ở Đồng Nai

Download
CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ KẾT QUẢ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỂ  
DỰ BÁO LƯỢNG PHÂN BÓN CẦN THIẾT CHO MỘT SỐ CÂY TRỒNG  
CHÍNH Ở ĐỒNG NAI  
Nguyễn Bích Thu, Lê Minh Châu (1)  
(1) Trung tâm Nghiên cứu Đất Phân bón và Môi trường Phía Nam  
ADSTRACT  
THE SCIENTIFIC BASIS AND RESULTS OF APPLICATIONS FOR INFORMATION  
TECHNOLOGY TO FORECAST OF NECESSARY FERTILIZERS FOR SOME MAIN  
CROPS IN DONG NAI PROVINCE  
The program is designed to help farmers calculate the amount of fertilizers  
(nitrogen, photphorous and potassium) for a number of their crops in Dong Nai province.  
Base on the integrate some parameters such as: soil properties, nutrients, effect of  
fertilizers, cultivated technology and climate…, the software was set up. The balance  
between these nutrient inputs and outputs shows whether the agricultural system is a net  
gainer or a net loser of soil fertility The model was combined by three field: information  
technology (ASP.Net and SQL Server), geographical information system (WebGIS) and  
agriculture (soils and fertilizers) to imitate amount of fertilizers for some main crops in  
Dong Nai province. The program results were calculated on multi-level predictions: from  
area of a plot to the large region of communes, districts or province about those crops  
such as long-term industrial crops (such as: coffee, rubber, cashew, pepper trees) ; the  
fruit trees (durian, mangosteen, rambutan, pomelo, ...), the crops such as rice, maize,  
vegetables and beans.  
Key words: fertilizer, crops, GIS, WebGis, plant nutrients  
TÓM TẮT  
Mô hình tính toán lượng phân bón là một chương trình toán học dựa trên những  
thông số lý hóa đất, lượng hấp thu dinh dưỡng cần thiết, hiệu suất sử dụng phân bón, điều  
kiện kỹ thuật canh tác và điều kiện khí hậu … Bài toán xem xét những vấn đề chính từ  
nguồn cung cấp dinh dưỡng vào trong đất và nguồn dinh dưỡng mất đi từ đất. Với sự kết  
hợp giữa 3 lĩnh vực chính như công nghệ thông tin, hệ thống thông tin địa lý (GIS) và  
nông nghiệp (thổ nhưỡng và nông hóa) đã giúp mô phỏng tính toán lượng phân bón cần  
thiết cho một số loại cây trồng chính ở Đồng Nai. Việc ứng dụng công nghệ ASP.NET và  
quản trị dữ liệu bằng SQL Server 2000 nhằm tích hợp dữ liệu với các chức năng tính toán  
lượng N, P2O5 và K2O cần thiết; quy đổi lượng phân bón; hiển thị; cập nhật thông tin và  
dữ liệu bản đồ. Ngoài việc tính toán lượng phân bón cho nông hộ, hiện trạng sử dụng  
phân bón trên địa bàn khu vực từng xã; nghiên cứu còn đề cập đến vấn đề dự báo lượng  
phân bón cần đầu tư cho xã, huyện và tỉnh trên từng đối tượng cây trồng chính.  
Từ khóa: phân bón, WebGis, GIS, dinh dưỡng cây trồng  
1. ĐẶT VẤN ĐỀ  
Đầu tư phân bón là bắt buộc trong sản xuất nông nghiệp để đạt năng suất cao và duy  
trì độ phì nhiêu của đất. Theo tài liệu nghiên cứu về tình hình sử dụng phân bón từ năm  
1985 đến nay của Bộ Nông nghiệp, nhu cầu sử dụng phân bón đã tăng đáng kể. Nếu như  
tổng hàm lượng dinh dưỡng (N+P2O5+K2O) sử dụng năm 1980 là 153.000 tấn, năm 1990  
là 542.000 tấn thì sau năm 2000 là 2.040.000 tấn, tăng 13,33 lần so với năm 1980. Điều  
đó chứng tỏ nhu cầu sử dụng phân bón chỉ có xu hướng tăng. Điều mà người nông dân  
mong muốn là đầu tư phân bón như thế nào để thu được lợi nhuận tốt. Hơn nữa, việc bón  
phân cho cây trồng hợp lý là vấn đề cần phải được nghiên cứu sâu để tránh sự dư thừa  
hàm lượng gây lãng phí vật chất và ô nhiễm môi trường đất. Chính vì vậy, đã có nhiều  
mô hình nghiên cứu về thổ nhưỡng học, nông học đã và đang được triển khai ứng dụng  
1
rộng rãi trong lĩnh vực nông nghiệp. Hiện nay, công nghệ tin học trở nên phổ biến đối với  
mọi người. Việc có được một công cụ hỗ trợ để tính toán lượng phân bón cần thiết hàng  
năm cho từng loại cây trồng, ở từng khu vực cụ thể là rất hữu ích và hiệu quả.  
Tỉnh Đồng Nai có tài nguyên đất phong phú mà chủ yếu là các nhóm đất chính như  
đất phù sa, đất xám, đất đen, đất đỏ trên bazan. Sản xuất nông nghiệp vẫn chiếm tỷ trọng  
lớn trong nền kinh tế của tỉnh. Đồng Nai được đánh giá là vùng có những thuận lợi vào  
bậc nhất trong cả nước về phát triển nông nghiệp hàng hóa toàn diện với các loại cây  
trồng phổ biến như cây ăn quả (bưởi, nhãn, chôm chôm, sầu riêng, cam, quýt…), cây  
lương thực (lúa, bắp), cây công nghiệp (tiêu, điều, cà phê, cao su… ). Hiện trạng sử dụng  
các loại phân bón ở địa phương là mất cân đối cả về liều lượng và tỷ lệ NPK so với nhu  
cầu dinh dưỡng cho cây trồng theo khuyến cáo. Điều đó đã dẫn đến năng suất và chất  
lượng nông sản chưa cao, hiệu quả sử dụng phân bón chưa hợp lý.  
Để việc đầu tư phân bón hiệu quả, tiết kiệm chi phí và giảm thiểu lượng tồn dư  
trong đất, cần phải tính toán và dự báo trước lượng phân bón các loại cần thiết cho sản  
xuất nông nghiệp trên quy mô toàn tỉnh. Rất cần thiết để phát triển một phương tiện giúp  
người sử dụng có thể trực tiếp tính toán và dự báo lượng phân bón cho từng loại cây  
trồng, từng loại đất, từng vụ, v.v… Đó là mô hình toán học có thể tích hợp các thông số  
liên quan như nhu cầu dinh dưỡng cây cần để đạt năng suất mục tiêu, lượng dinh dưỡng  
cung cấp từ đất, hiệu quả sử dụng dinh dưỡng của cây, chủng loại phân bón… giúp người  
sử dụng có thể chủ động tính toán lượng phân bón cần thiết cho từng loại cây trồng trên  
mảnh đất của mình. Hơn thế nữa, với việc quan tâm tới chất lượng môi trường và giá cả  
phân bón tăng cao như hiện nay, đó cũng sẽ là một giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng  
phân bón, tiết kiệm và giảm ô nhiễm môi trường đất, nước mặt và nước ngầm.  
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  
2.1. Vật liệu nghiên cứu  
- Một số cây trồng thuộc 3 nhóm chính được phân bố trên địa bàn tỉnh Đồng Nai:  
nhóm cây hàng năm (lúa, bắp, rau, đậu, bông), nhóm cây ăn trái (Bưởi, sầu riêng, chôm  
chôm, nhãn, sầu ring) và nhóm cây công nghiệp lâu năm (cà phê, tiêu, điều, cao su).  
- Chỉ tiêu dinh dưỡng đa lượng từ phân bón: Nitơ (N), Photpho (P2O5) và Kali  
(K2O).  
- Chỉ tiêu dinh dưỡng một số loại đất chính nông nghiệp ở tỉnh Đồng Nai: Nitơ, lân  
và kali tổng số; lân và kali dễ tiêu.  
2.2. Phương pháp nghiên cứu  
- Phương pháp thu thập tài liệu và điều tra khảo sát, thực địa  
Thu thập và điều tra bổ sung các thông tin thuộc dữ liệu thuộc tính gồm: các nhóm  
đất canh tác chính, diện tích, giống, lượng phân bón, năng suất, các loại bản đồ …, làm  
cơ sở dữ liệu đầu vào cho việc tính toán.  
- Phương pháp kế thừa tài liệu đã nghiên cứu  
Những kết quả nghiên cứu đã có được kế thừa về điều kiện thổ nhưỡng, quy trình  
bón phân cân đối cho một số cây trồng chính vùng nghiên cứu, nhu cầu dinh dưỡng cây  
trồng, các loại bản đồ thổ nhưỡng, bản đồ địa hình, bản đồ hiện trạng, v.v…  
- Phương pháp phân tích mẫu đất  
Phân tích mẫu một số loại đất chính theo tiêu chuẩn, quy chuẩn Việt Nam và tiêu  
chuẩn ngành bao gồm các chỉ tiêu lý hóa của đất như thành phần cấp hạt, độ chua (pH,  
Al3+), cacbon hữu cơ (OC,%), dinh dưỡng đa lượng tổng số (Nts, P2O5dt, K2Ots, %), dễ  
tiêu (P2O5dt, K2Odt, mg/100g).  
- Phương pháp phân tích không gian  
2
Số hóa các lớp thông tin, chồng lớp bản đồ, quản lý các lớp thông tin, cập nhật dữ  
liệu thuộc tính bằng các phần mềm GIS chuyên dụng như Mapinfo, ArcGis, MapXtreme.  
Phương pháp xây dựng các loại bản đồ nhu cầu sử dụng phân bón cho các loại cây trồng  
thuộc 3 nhóm cây trồng chính theo Quy định hướng dẫn của Bộ Tài nguyên và Môi  
trường. Quá trình chồng lớp thông tin nhằm xử lý một số thông tin cho một số đối tượng  
như vùng, ranh giới đất đai, cây trồng nhằm đảm bảo tính đúng đắn về địa lý và chặt chẽ  
về nội dung. Một số lớp thông tin dữ liệu từ các loại bản đồ như sau:  
+ Bản đồ đất tỉnh Đồng Nai: số hóa ranh giới các loại đất, nhóm đất hiện có trong  
vùng nghiên cứu.  
+ Bản đồ hiện trạng sử dụng đất: số hóa ranh giới hiện trạng sử dụng đất, vùng canh  
tác các nhóm cây trồng, các thông tin sông, suối, đường giao thông.  
+ Bản đồ hành chánh tỉnh Đồng Nai: số hóa ranh giới và khu vực hành chánh của  
xã, phường, thị trấn; huyện, thị xã, thành phố.  
+ Bản đồ phân bố lượng mưa: số hóa ranh giới các đường đẳng trị mưa, các vùng  
phân hóa lượng mưa trong địa bàn vùng nghiên cứu. Các vùng phân hóa lượng mưa gồm  
các khu vực có lượng mưa dưới 1750mm, 1750 – 1900mm, 1900 – 2050mm, 2050 –  
2200mm, 2200 – 2350mm, 2350 – 2500mm, 2500 – 2650mm và > 2650mm.  
+ Bản đồ độ dốc: số hóa ranh giới phân hóa độ dốc, các độ dốc trên địa bàn tỉnh và  
được phân hóa thành 6 cấp độ: 0 – 3o, 3 – 8o, 8 – 15o, 15 – 25o, 25 – 40o và > 40o.  
+ Bản đồ phân bố độ cao: số hóa các phân vùng độ cao, điểm độ cao và các đường  
đẳng trị cao.  
- Phương pháp phân tích thống kê và xử lý dữ liệu  
Áp dụng phương pháp thống kê mô tả để xử lý dữ liệu về đất, về cây trồng như  
trung bình cộng, phương sai, độ lệch chuẩn, phân phối tích lũy.  
- Phương pháp mô hình hóa bằng công nghệ thông tin  
Từ cơ sở dữ liệu khoa học đã được xây dựng, nghiên cứu ứng dụng công nghệ  
thông tin để mô hình hóa nhu cầu lượng phân bón cần thiết cho các đối tượng cây trồng  
chính. Cơ sở dữ liệu được xây dựng bằng công nghệ SQL Server và lập trình ứng dụng  
trên nền ASP.NET. Đây là ứng dụng được xây dựng trên mạng Internet giúp chia sẻ dữ  
liệu và cập nhật một cách nhanh chóng.  
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN  
3.1. Cơ sở dữ liệu khoa học và công thức tính  
3.1.1. Phương pháp luận trong xây dựng công thức tính toán  
Từ các nghiên cứu ở trong và ngoài nước về các mô hình tính toán dinh dưỡng cây  
trồng, chúng tôi xác định những thông số cần tích hợp trong công thức tính lượng phân  
bón cần cung cấp cho cây trồng gồm:  
- Nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng:  
Đây là yếu tố quan trọng trong bài toán vì chỉ có trên cơ sở hiểu biết rõ về nhu cầu  
dinh dưỡng của cây mới có thể tính toán lượng dinh dưỡng cần bổ sung. Cây trồng hút  
chất dinh dưỡng một phần từ đất và một phần từ phân bón vì nguồn dinh dưỡng từ đất  
không đủ cung cấp. Chất dinh dưỡng khi đi vào đất, một phần được cung cấp cho cây,  
phần khác bị mất đi do rửa trôi xói mòn hay giữ lại ở dạng cố định. Trong phạm vi  
nghiên cứu, chúng tôi kế thừa những thông số đã được tổng kết từ những công trình  
nghiên cứu trong và ngoài nước cho các loại cây trồng để đưa ra một thông số trung bình  
về nhu cầu đạm, lân và kali của các loại cây trồng trong 3 nhóm cây trồng chính ở Đồng  
Nai  
- Đất trồng trọt và các nguồn cân bằng dinh dưỡng:  
3
Đất trồng trọt là nơi cung cấp dinh dưỡng, nước cho cây trồng sinh trưởng và phát  
triển. Độ phì nhiêu tự nhiên và độ phì nhiêu thực tế khác nhau ở các nhóm đất, loại đất.  
Khả năng cung cấp dinh dưỡng của cây trồng liên quan đến độ phì nhiêu thực tế của đất.  
Do đó, hàm lượng các chất dinh dưỡng chủ yếu của đất (N, P2O5, K2O) là một trong  
những thông số quan trọng trong tính toán lượng phân bón cần cung cấp cho cây trồng.  
+ Nguồn dinh dưỡng từ đất:  
Nghiên cứu hàm lượng dinh dưỡng đa lượng trên 4 nhóm đất chính phổ biến trong  
tỉnh bao gồm đất đỏ bazan, đất xám, đất đen trên bazan và đất phù sa. Trong bài toán  
nghiên cứu, chúng tôi xem xét hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu N, P2O5, K2O mà cây có  
khả năng hấp thu từ đất với tỉ lệ khác nhau và xây dựng công thức tính toán như sau:  
Gọi Ma là lượng dinh dưỡng mà đất có khả năng cung cấp cho cây trồng, ta có:  
Ma(i,x,n) = [d(i) x H x Nex(i,n)] x S(j,x) x (Za(n)), tấn  
Trong đó:  
+ d là dung trọng của loại đất (g/cm3)  
+ H là độ dày tầng đất mặt (cm).  
+ Nex là hàm lượng dinh dưỡng (N, P2O5, K2O) dễ tiêu trong đất  
+ S là diện tích canh tác cây trồng cần tính (ha)  
+ Za là hệ số mà cây trồng có khả năng hấp thu hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu từ  
trong đất ứng với sự hấp thu hàm lượng N.  
+ Nguồn dinh dưỡng mất đi do rửa trôi, xói mòn:  
Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy, xói mòn bề mặt do nước mưa là một trong  
những hiện tượng suy thoái đất đai nghiêm trọng ở Đồng Nai do địa hình dốc, lượng mưa  
lớn và tập trung. Vì vậy trong công thức tính toán, lượng dinh dưỡng mất đi hàng năm do  
xói mòn là một thông số quan trọng.  
Sử dụng phương trình mất đất phổ dụng (ULSE) của Wischmeier & Smith đã xây  
dựng vào năm 1978 để xác định lượng dinh dưỡng mất đi do xói mòn hàng năm.  
A = R x K x LS x C x P  
Áp dụng phương trình tính cho vùng nghiên cứu được viết lại như sau:  
A(i,j,x) = R(j) x K(i) x LS(j) x C(j,x) x P(j,x).  
Trên cơ sở tính được lượng đất bị xói mòn như vậy, có thể tính được lượng dinh  
dưỡng N, P2O5, K2O bị mất đi hàng năm theo diện tích đất canh tác bằng công thức:  
M E  
A(i, j,x) xNe(x,i) xS x10  
, kg  
(x)  
(i, j,n)  
Trong đó:  
Ne – Lượng dinh dưỡng (N, P2O5, K2O) có trong cặn xói mòn (%) được đúc kết từ  
những nghiên cứu thực nghiệm nhiều năm của Trung tâm và ngành nông nghiệp  
S –Diện tích đất canh tác (ha)  
- Hiệu suất sử dụng phân bón của cây trồng:  
Hệ số sử dụng phân bón được định nghĩa là tỉ lệ phần trăm lượng dinh dưỡng (N,  
P2O5, K2O) cây trồng hút được từ phân bón so với lượng dinh dưỡng bón vào đất.  
Không phải tất cả khối lượng phân bón khi được bón vào đất cây đều sử dụng được  
mà tùy theo từng loại phân bón và phương thức sử dụng khác nhau mà cây có thể hút  
được ở các mức độ khác nhau. Theo kết quả nghiên cứu của nhiều nhà khoa học về khả  
năng hút dinh dưỡng khi bón phân vào đất, cây trồng chỉ có thể hấp thu khoảng 45 –  
50% N, 25 – 30% P2O5 và 70% K2O.  
3.1.2. Xây dựng công thức tính  
- Giới hạn điều kiện biên:  
Đối tượng của bài toán gồm đất và cây trồng là những đối tượng luôn bị ảnh hưởng  
bởi những tác động nhiều chiều của cả tự nhiên và con người. Do đó, để mô phỏng lại bài  
4
toán dinh dưỡng và đơn giản hoá khi xây dựng công thức, chúng tôi chỉ xem xét các yếu  
tố ảnh hưởng chính đến nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng, bỏ qua một số yếu tố như:  
nguồn dinh dưỡng bổ sung vào đất từ nước mưa, nước tưới, phế phụ phẩm, vi sinh vật cố  
định N và một số nguồn dinh dưỡng bị mất đi như phần nằm trong thân rễ lá thực vật,  
phần bay hơi… Cả hai nguồn này được xem như cân bằng nhau .  
- Thiết lập các biến số:  
Để thuận lợi trong việc mã hóa và xây dựng công thức tính toán, một số biến toán  
học được mặc định như sau:  
Gọi x là đơn vị cây trồng chính hiện có trong vùng nghiên cứu có giá trị từ 1 đến 18  
(x = 1..18); j là đơn vị hành chính của xã trong hiện có trong tỉnh Đồng Nai có giá trị từ 1  
đến 171 (j = 1..171); i là đơn vị các nhóm đất chính có trong tỉnh Đồng Nai và được sử  
dụng để canh tác có giá trị từ 1 đến 23 (i = 1..23); n là đơn vị chỉ hàm lượng dinh dưỡng  
N, P2O5 và K2O có giá trị từ 1 đến 3 (n = 1..3).  
3.2. Các bước tính lượng dinh dưỡng cần thiết cho một số loại cây trồng  
Trình tự các bước xây dựng được áp dụng trong tính toán nông hộ, hiện trạng sử  
dụng dinh dưỡng khu vực xã, tính toán ước lượng lượng phân bón cần thiết cho từng loại  
cây trồng chính trên khu vực xã, huyện và tỉnh.  
Gọi Sx là diện tích canh tác của từng loại cây trồng (ha);  
Bước 1: Xác định lượng dinh dưỡng trong đất xói mòn ME:  
Áp dụng phương trình mất đất phổ dụng mà chúng tôi đã trình bày trong phần trên.  
Bước 2: Xác định lượng hấp thu dinh dưỡng của cây (Mca):  
Công thức tính như sau:  
Mca  
Sx xNa  
(n)  
(n,x)  
x
Với Nax là lượng dinh dưỡng N, P2O5, K2O cây hấp thu của từng loại cây trồng (%).  
Bước 3: Xác định lượng dinh dưỡng có khả năng cung cấp từ đất (Ma):  
Công thức tính như sau:  
Ma  
Sx xN  
S (n) , tấn  
(n,x)  
i
Trong đó: Nsi là lượng dinh dưỡng N, P2O5, K2O có trong đất, (%);  
Bước 4: Xác định hiệu suất sử dụng phân bón của cây trồng (HS).  
Áp dụng Hiệu suất sử dụng phân bón của cây trồng được sử dụng trong chương  
trình theo phương pháp tính trung bình cộng, suy ra hệ số sử dụng N, P2O5, K2O theo 3  
nhóm cây trồng chính. Công thức tính trung bình hệ số như sau:  
SxHs  
x
x, j  
HS j  
(%)  
S
x, j  
Trong đó: Hsx là hiệu suất sử dụng N, P2O5, K2O của cây trồng (%).  
Bước 5: Tính toán lượng dinh dưỡng cần thiết:  
Áp dụng công thức tính chung là:  
ME Mca Ma  
Muse(i, j,n,x)  
x100 (tấn)  
HS  
Trong đó: Hs là hiệu suất sử dụng phân bón tính bằng phần trăm (%)  
Bước 6: Quy đổi lượng nguyên chất sang loại phân bón:  
Thủ tục này xây dựng quy đổi từ lượng nguyên chất sang các loại phân đơn, phân  
hỗn hợp tùy chọn trong bảng dữ liệu chứa các thành phần như N, P2O5 và K2O.  
3.3. Kết quả xây dựng bản đồ và tính toán  
3.3.1. Bản đồ nhu cầu dinh dưỡng  
5
Sơ đồ 1. Khái quát quá trình xây dựng bản đồ  
THU THẬP  
Bản đồ đất  
tỉnh Đồng  
Nai  
Bản đồ  
hiện trạng  
sử dụng đất  
tỉnh Đồng  
Nai  
Bản đồ  
hành chính  
tỉnh Đồng  
Nai  
Bản đồ  
phân bố  
lượng mưa  
tỉnh Đồng  
Nai  
Bản đồ độ  
dốc tỉnh  
Đồng Nai  
1:100.000  
Bản đồ  
phân bố độ  
cao tỉnh  
Đồng Nai  
1:100.000  
1:100.000  
1:100.000  
1:100.000  
1:100.000  
Phân tích dữ  
liệu thuộc tính  
và dữ liệu  
không gian  
- Ranh giới  
nhóm đất  
- Vùng đất  
- Ranh giới  
nhóm cây  
trồng  
- Phân  
vùng cây  
trồng  
- Ranh giới  
- Phân  
vùng lượng  
mưa  
- Đường  
đẳng trị  
mưa  
- Phân  
vùng độ  
dốc  
- Ranh giới  
độ dốc  
- Phân  
vùng độ  
cao.  
- Ranh giới  
độ cao.  
xã, huyện  
- Vùng xã,  
huyện  
- Đường,  
sông ngòi  
- Tên đất  
- Diện tích  
nhóm đất  
- Thông tin  
cây trồng  
- Diện tích  
cây trồng  
- Địa danh  
xã, huyện.  
- Diện tích  
xã, huyện.  
- Giá trị  
- Chỉ số độ  
dốc  
- Giá trị độ  
cao  
lượng mưa.  
- Thông tin  
lượng mưa  
Chồng lớp thông tin  
Bản đồ nhu cầu sử  
dụng Đạm 1:100.000  
Bản đồ nhu cầu sử  
dụng Lân 1:100.000  
Bản đồ nhu cầu sử  
dụng Kali 1:100.000  
Bản đồ nhu cầu sử dụng Đạm, Lân và Kali là dạng bản đồ chuyên đề được xây dựng  
dựa trên nền bản đồ hành chính xã 1:100.000 và biểu thị các thông số về nhu cầu sử dụng  
hàm lượng dinh dưỡng chủ yếu trên một xã theo các nhóm cây trồng chính (nhóm cây  
công nghiệp lâu năm, nhóm cây ăn quả, nhóm cây hàng năm). Phân cấp độ màu trên từng  
6
loại bản đồ thể hiện tổng hàm lượng dinh dưỡng cho nhu cầu theo nhóm cây trồng (13  
cấp độ). Tỉ lệ bản đồ được xây dựng là 1: 100.000 trên hệ quy chiếu VN - 2000.  
Dữ liệu thuộc tính thể hiện trong bản đồ nhu cầu dinh dưỡng (bản đồ nhu cầu Đạm,  
Lân và Kali) như code xã, tên xã, huyện, diện tích xã, nhu cầu đạm cho nhóm cây công  
nghiệp, cây ăn quả và cây hàng năm.  
3.3.2. Một số kết quả tính toán  
Chương trình tính toán được chia thành 2 phần: phần tính toán hiện trạng (xã) và  
tính ước lượng (dự báo) lượng phân bón N, P2O5, K2O cần thiết tương ứng với cây trồng  
và diện tích canh tác đã xác định. Đối với phần tính toán cho quy mô nông hộ được thể  
hiện các thông số tính chi tiết như: xác định cây trồng, độ tuổi cây hay mùa vụ canh tác,  
độ dốc hay dộ dài sườn dốc. Sau đó, quy đổi từ lượng dinh dưỡng nguyên chất sang một  
số dạng phân bón thường dùng (phân đơn hay phân hỗn hợp NPK).  
Dựa trên tài liệu thống kê diện tích cây trồng, chúng tôi tính toán và mô phỏng lại  
lượng dinh dưỡng đã sử dụng trên địa bàn xã theo từng nhóm cây trồng.  
+ Nhóm cây công nghiệp lâu năm: cà phê, cao su, điều, tiêu.  
+ Nhóm cây ăn quả: sầu riêng, chôm chôm, bưởi, nhãn, mãng cầu, xoài, chuối, cam/  
quýt/ chanh, thơm (dứa).  
+ Nhóm cây ngắn ngày: lúa, bắp, bông, rau các loại và đậu các loại  
Kết quả tính toán theo từng xã, huyện:  
Nhu cầu dinh dưỡng đạm (N)  
14.000  
12.603,32  
13.000  
12.000  
11.000  
9.913,41  
10.000  
8.498,33  
9.000  
8.000  
7.000  
6.000  
5.000  
4.000  
3.000  
2.000  
1.000  
-
6.946,09  
4.418,49  
3.490,84  
3.322,94  
2.941,57  
2.705,84  
1.289,10  
295,21  
Tp. Biên Nhơn Trạch Trảng Bom Thống Nhất Tx. Long  
Vĩnh Cửu  
Cẩm Mỹ  
Tân Phú Định Quán Xuân Lộc Long Thành  
Hòa  
Khánh  
Huyện/Tp/Tx  
Tổng lượng N  
Nhómcây công nghiệp lâu năm  
Nhómcây ăn quả  
Nhómcây ngắn ngày  
Hình 1. Nhu cầu dinh dưỡng N ở từng huyện trong tỉnh  
Nhận xét: Theo bảng số liệu và biểu đồ cho thấy rằng: nhu cầu sử dụng đạm tại các  
huyện như Cẩm Mỹ (hơn 8.400 tấn N/ năm), Tân Phú (gần 7.000 tấn N/năm), Định Quán  
(hơn 12.500 tấn N/năm), Xuân Lộc (khoảng 1.000 tấn N/năm). Vùng có nhu cầu dinh  
dưỡng N thấp chủ yếu tập trung ở Tp. Biên Hòa, Nhơn Trạch, Long Khánh, Long Thành  
(dưới 3.000 tấn N/năm).  
7
Nhu cầu dinh dưỡng P2O5  
11.000  
10.000  
9.000  
8.000  
7.000  
6.000  
5.000  
4.000  
3.000  
2.000  
1.000  
-
9.920,97  
7.237,34  
5.815,29  
5.487,01  
2.441,47  
2.288,52 2.288,26  
1.516,19  
1.100,15  
456,73  
131,41  
Tp. Biên Nhơn Trạch Trảng Bom Thống Nhất Tx. Long  
Vĩnh Cửu  
CẩmMỹ  
Tân Phú  
Định Quán Xuân Lộc Long Thành  
Hòa  
Khánh  
Huyện/Tp/Tx  
Tổng lượng P2O5  
Nhóm cây công nghiệp lâu năm  
Nhóm cây ăn quả  
Nhóm cây ngắn ngày  
Hình 2. Nhu cầu dinh dưỡng P2O5 trong từng huyện  
Nhận xét: Nhu cầu sử dụng lân nhiều ở các huyện Định Quán (gần 10.000 tấn  
P2O5/năm), Cẩm Mỹ (trên 7.000 tấn P2O5/năm), Tân Phú (khoảng 5.500 tấn P2O5/năm),  
Xuân Lộc (trên 5.800 tấn P2O5/ năm). Khu vực có nhu cầu lân thấp như Tp. Biên Hòa,  
Nhơn Trạch, Vĩnh Cửu và Long Thành (dưới 2.000 tấn P2O5/năm).  
Nhu cầu dinh dưỡng K2O  
6.000  
5.500  
5.000  
4.500  
4.000  
3.500  
3.000  
2.500  
2.000  
1.500  
1.000  
500  
5.711,80  
4.346,59  
4.298,60  
3.786,25  
2.568,42  
2.016,30  
1.697,31  
1.414,70  
1.217,62  
514,02  
157,25  
-
Tp. Biên Nhơn Trạch Trảng Bom Thống Nhất Tx. Long  
Vĩnh Cửu  
CẩmMỹ  
Tân Phú  
Định Quán Xuân Lộc Long Thành  
Hòa  
Khánh  
Huyện/Tp/Tx  
Tổng lượng K2O  
Nhóm cây công nghiệp lâu năm  
Nhóm cây ăn quả  
Nhóm cây ngắn ngày  
Hình 3. Nhu cầu dinh dưỡng K2O trong huyện  
Nhận xét: Nhu cầu dinh dưỡng của Kali cũng phân bố không đều giữa các vùng  
trong huyện và phụ thuộc nhiều vào đối tượng canh tác cây trồng, đất canh tác và điều  
kiện khí hậu, địa hình v.v…; nhiều nhất tập trung ở các huyện Định Quán (trên 5.700 tấn  
K2O/năm), Xuân Lộc và Cẩm Mỹ (trên 4.200 tấn K2O/năm), Tân Phú (trên 3.700 tấn K-  
2O/năm). Một số huyện thị khác có nhu cầu K2O thấp hơn như Tp. Biên Hòa, Nhơn  
Trạch, Long Khánh, Long Thành (dưới 1.500 tấn/ năm). Xã Túc Trưng (huyện Định  
Quán) có nhu cầu Kali cao hơn (khoảng 844 tấn/năm).  
8
Hình 4. Khung khai báo thông tin và nhập liệu trong phần tính toán quy mô nông hộ  
Hình 5. Xem bản đồ và dữ liệu thuộc tính  
9
3.4. Thực hiện một số thí nghiệm kiểm chứng kết quả tính toán từ mô hình  
Để kiểm chứng kết quả tính toán bằng phần mềm đã xây dựng, nghiên cứu đã triển  
khai thí nghiệm chính quy đối với một số cây ngắn ngày. Công thức phân bón tính toán  
từ phần mềm được thực hiện trên thí nghiệm đồng ruộng để so sánh với mức bón của  
nông dân. Kết quả các thí nghiệm đồng ruộng như sau:  
3.4.1. Thí nghiệm trên cây đậu nành  
- Địa điểm thí nghiệm: xã Xuân Bắc - huyện Xuân Lộc - Đồng Nai  
- Đất thí nghiệm: đất đen kết von  
- Cây trồng: giống đậu nành BC – 19  
- Thời vụ: vụ mùa 2008.  
- Mật độ: 35 cây/m2 (40cm x 15cm x 2 cây).  
- Công thức thí nghiệm: gồm 4 công thức:  
1. Nền theo nông dân địa phương: 60kg N – 45kg P2O5 – 45 kg K2O/ha/vụ (Đ/C)  
2. Nền 1: 70kg N – 63kg P2O5 – 77 kg K2O/ha/vụ (theo kết quả tính toán của phần  
mềm tại điểm thí nghiệm).  
3. Nền 2 : 100kg N – 115kg P2O5 – 100 kg K2O/ha/vụ (theo kết quả tính toán của  
phần mềm tính cho đất đỏ ở Trảng Bom).  
4. Nền 3: 100kg N – 130kg P2O5 – 100 kg/ha/vụ (theo kết quả tính toán của phần  
mềm tính cho đất đen ở đen ở Cẩm Mỹ).  
5. Nền 4: 160kg N – 100kg P2O5 – 130 kg K2O/ha/vụ (theo kết quả tính toán của  
phần mềm tính cho đất xám ở Long Thành).  
Bảng 1. Ảnh hưởng của một số liều lượng phân khoáng đến năng suất và hiệu quả kinh tế  
của cây đậu nành.  
Năng suất Tăng so với Tăng so với  
Yếu tố cấu thành năng suất  
thực tế  
(kg/ha)  
Đ/C  
kg/ha  
Nền 1  
kg/ha  
Công thức  
số trai  
/cây  
số hạt  
/trái  
P.100 hạt  
(gr)  
%
%
1.Nền – Đ/C  
2.Nền 1  
3.Nền 2  
4.Nền 3  
5.Nền 4  
CV %  
33,4  
34,5  
34,6  
35,1  
35,2  
2,11  
2,15  
2,16  
2,14  
2,15  
13,3  
14,4  
14,2  
14,3  
14,5  
6,13  
ns  
1.645 b  
1.888 a  
1.890 a  
1.897 a  
1.915 a  
12,52  
-
-
-
-
3
9
23  
-
-
0,2  
0,5  
1,2  
243  
246  
252  
266  
14,8  
15,0  
15,3  
16,2  
5,82  
ns  
4,51  
ns  
LSD(0,05)  
150,0  
Nhận xét: Các công thức phân bón nền do phần mềm tính toán được khi đem ứng  
dụng thực tế bón cho cây đậu nành trồng trên đất đen tại Xuân Lộc đều có kết quả tốt hơn  
so với công thức đối chứng của nông dân. Tuy nhiên giữa các công thức nền tính cho cây  
đậu nành trên các loại đất khác nhau sự khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê. Các  
công thức nền bón cho cây đậu nành trên các loại đất khác, khi áp dụng tại điểm thí  
nghiệm tuy có làm tăng năng suất cao hơn so với công thức tính cho đất tại điểm thí  
nghiệm nhưng không hiệu quả kinh tế vì chỉ mới xét theo lượng N, các nghiệm thức 3 – 5  
đã có lượng bón cao hơn từ 30 – 90 kg N trong khi năng suất chỉ tăng được từ 3 –  
23kg/ha/vụ. Kết quả thí nghiệm đồng ruộng ghi nhận từ bảng trên cho thấy liều lượng  
phân bón cho cây đậu nành được tính toán bằng phần mềm dự báo là tương đối chính xác  
so với thực tế.  
3.4.2. Thí nghiệm trên cây bắp  
- Địa điểm thí nghiệm: xã Hưng Thịnh - huyện Trảng Bom - Đồng Nai  
- Đất thí nghiệm: đất đỏ thẩm  
10  
- Cây trồng: giống bắp LVN – 10  
- Thời vụ: vụ mùa 2008.  
- Mật độ: 55.000 câyha(60cm x 30cm).  
- Công thức thí nghiệm: gồm 4 công thức:  
1. Nền theo nông dân địa phương: 70kg N – 50kg P2O5 – 60 kg K2O/ha/vụ (Đ/C)  
2. Nền 1: 160kg N – 110kg P2O5 – 100 kg K2O/ha/vụ.(theo kết quả tính toán của  
phần mềm tại điểm thí nghiệm).  
3. Nền 2 : 188kg N – 77kg P2O5 – 85 kg K2O/ha/vụ.(theo kết quả tính toán của phần  
mềm tính cho đất xám ở Long Thành).  
4. Nền 3: 120kg N – 50kg P2O5 – 40 kg/ha/vụ.(theo kết quả tính toán của phần mềm  
tính cho đất đen ở đen ở Cẩm Mỹ)  
5. Nền 4: 115kg N – 48kg P2O5 – 20 kg K2O/ha/vụ.(theo kết quả tính toán của phần  
mềm tính cho đất xám ở Xuân Lộc).  
Bảng 2. Ảnh hưởng của một số liều lượng phân khoáng đến năng suất và hiệu quả kinh tế  
của cây bắp.  
Yếu tố cấu thành  
năng suất  
Năng suất Tăng so với Tăng so với  
thực tế  
(kg/ha)  
Đ/C  
kg/ha  
Nền 1  
kg/ha  
Công thức  
số hạt  
P.100 hạt  
%
%
/hàng  
(gr)  
1.Nền – Đ/C 29,0 b  
29,5  
30,0  
29,5  
30,0  
29,5  
6,51  
ns  
6565 c  
7558 a  
7362 a  
7171 b  
7038 c  
11,54  
-
-
-
-
-
-
-
-
-
2.Nền 1  
3.Nền 2  
4.Nền 3  
5.Nền 4  
CV %  
31,0 ab  
33,5 a  
34,5 a  
34,0 a  
8,53  
993  
797  
606  
473  
15,1  
12,1  
9,2  
7,2  
-196  
-387  
-520  
LSD(0,05)  
4,15  
452,0  
Nhận xét: Các công thức phân bón nền do phần mềm tính toán được khi đem ứng  
dụng thực tế bón cho cây bắp trồng trên đất đỏ tại Trảng Bom đều có kết quả tốt hơn so  
với công thức đối chứng của nông dân nhưng sự khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống  
kê. Các công thức tính toán cho địa điểm và loại đất khác khi đem ứng dụng tại địa điểm  
thí nghiệm cho năng suất kém hơn nhiều so với công thức tính toán cho điểm thí nghiệm.  
Như vậy chương trình tính toán khá chính xác lượng phân nền cho cây bắp tại điểm thí  
nghiệm.  
4. KẾT LUẬN  
- Kết quả điều tra hiện trạng sử dụng phân bón của nông dân Đồng Nai trong những  
năm gần đây cho thấy: Lượng phân khoáng sử dụng tăng hàng năm nhưng thể hiện sự  
mất cân đối giữa các nguyên tố đạm, lân và kali khá trầm trọng (tỷ lệ sử dụng lượng N  
còn khá cao, chiếm 54% trong tổng lượng NPK). Chưa có một công cụ tính toán hữu hiệu  
nào có thể giúp nông dân cũng như các cấp quản lý tính toán và dự báo lượng phân  
khoáng đa lượng cần thiết và cân đối cho từng loại cây trồng được áp dụng. Hiệu lực của  
phân bón chưa cao do tăng chi phí đầu tư đẫn đến làm giảm lãi ròng.  
- Đã xây dựng bản đồ nhu cầu dinh dưỡng N, P2O5, K2O tỉ lệ 1:100.000 với hệ lưới  
chiếu VN – 2000 bằng công nghệ GIS với phần mềm biên tập Mapinfo 8.0. Bên cạnh đó,  
bản đồ số được tích hợp trên nền ASP.NET với chức năng hiển thị và cập nhật thông tin  
trực tiếp kết quả từ chương trình tính theo chức năng đồng hóa dữ liệu trong chương trình  
tính.  
- Chương trình ứng dụng công nghệ ASP. NET được trình duyệt dưới dạng các  
WebForm rất thuận lợi cho người sử dụng truy vấn ở bất kỳ nơi nào có kết nối mạng  
11  
internet. Cơ sở dữ liệu được quản trị trên SQL Server 2005 nên có thể chứa một lượng  
lớn khối lượng thông tin khá lớn và mang tính bảo mật cao.  
- Trên cơ sở tích hợp các yếu tố liên quan tới dinh dưỡng cây trồng gồm: đất trồng  
trọt, nhu cầu dinh dưỡng, kỹ thuật canh tác và bảo vệ đất, chủng loại phân bón… đã xây  
dựng phần mềm tính toán nhu cầu phân bón đa lượng cần thiết đối với các loại cây trồng  
chính trên địa bàn tỉnh Đồng Nai gồm 4 cấp tính toán: nông hộ, xã, huyện, tỉnh. Với  
chương trình này, người sử dụng có thể tính toán ước lượng và dự báo lượng dinh dưỡng  
cần thiết được quy đổi ra một số loại phân đơn thông dụng cho một số loại cây trồng  
chính trên địa bàn xã, huyện hay toàn tỉnh.  
12  
Tài liệu tham khảo  
Bùi Huy Hiền, Nguyễn Trọng Thi và ctv, 2005, Ảnh hưởng của các chất dinh  
dưỡng và hiệu lực các dạng phân lân đối với cà phê vối trên đất đỏ bazan ở Tây  
Nguyên, Báo cáo Nghiên cứu Khoa học, Quyển 4, Viện Thổ Nhưỡng Nông Hóa,  
NXB Nông Nghiệp, Hà Nội.  
[1]  
Vũ Cao Thái, Trần An Phong, 1995, Đánh giá khả năng đất đai và đề xuất sử dụng  
[2] đất tỉnh Đồng Nai, Trung tâm NC Chuyển giao Kỹ thuật Đất – Phân, Trung tâm  
Bản đồ Tài nguyên Tổng hợp, Phân viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp.  
Vũ Cao Thái, Nguyễn Bích Thu và ctv, 2001, Nghiên cứu sự suy thoái và ô nhiễm  
[3] môi trường đất tỉnh Đồng Nai, Trung tâm Nghiên cứu Chuyển giao Kỹ thuật Đất  
Phân.  
Nguyễn Bích Thu và ctv, 2002, Thành lập bộ tiêu bản, cơ sở dữ liệu thông tin về  
đất tỉnh Đồng Nai”, Trung tâm Nghiên cứu Chuyển giao Kỹ thuật Đất Phân, 2002  
[4]  
Nguyễn Bích Thu và ctv, 2008, “Nghiên cứu quy trình kỹ thuật bón phân hợp lý  
[5] cho một số cây trồng chính ở Đồng Nai”, Trung tâm Nghiên cứu Đất Phân bón và  
Môi trường Phía Nam.  
Conrad D. Heatwole, Chair, Saied Mostaghimi, Theo A. Dillaha III, Mary Leigh  
[6] Wolfe, Daniel L. Gallagher, 2005, “Modeling fate and transport of nitrogen and  
phosphorus in crop fields under tropical conditions”, Blacksburg, Virginia.  
Food and Agriculture organization of the United nation, 2004, Scaling soil;  
nutrient balance, Fao fertilizer and plant nutrient bulletin 15, Rome - Italy.  
[7]  
Food and Agriculture organization of the United nation, 2007, Fertilizer use by  
crop, Fao fertilizer and plant nutrient bulletin 17, Rome – Italy.  
[8]  
Guillaume Simard, 2005, Monitoring and simulation of nutrient transport from  
agricultural fields, A thesis submitted to McGill University in partial fulfillment of  
the requirements of the degree of Master of Science Department of Bioresource  
[9]  
Engineering, Macdonald Campus, McGill University.  
Halliday, D.J, M.E. Trenkel, 1992, IFA World fertilizer use manual” –  
International Fertilizer Industry Association, Germany.  
[10]  
Kefeng Zhang, Ducan J Greenwood, Nitrogen, phophorous and potassium  
fertilizer crop response model, Warwick-HRI, Warick University, Wellesbourne,  
[11] UK Laflen, J.M & W.C. Moderhauer - “Pioneering soil erosion prediction: The  
USLE Story”, World Association of Soil and Water Conservation, Jia 1, Fuxinglu,  
Beijing 100083, P.R. China  
R.N.Roy, R.V.Misra, J.P. Lesschen, E.M. Smaling - Food and Agriculture  
[12] organization of the United nation, 2003, Assessment of soil nutrient balance, Fao  
fertilizer and plant nutrient bulletin 14, Rome - Italy.  
Syers, J.K, A.E.Johnston, D.Curtin, Food and Agriculture organization of the  
[13] United Nation, 2008, Efficiency of Soil and Fertilizer phospohorous use, Fao  
fertilizer and plant nutrient bulletin 18, Rome - Italy.  
13  
pdf 13 trang Hứa Trọng Đạt 08/01/2024 19440 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Cơ sở khoa học và kết quả ứng dụng công nghệ thông tin để dự báo lượng phân bón cần thiết cho một số cây trồng chính ở Đồng Nai", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfco_so_khoa_hoc_va_ket_qua_ung_dung_cong_nghe_thong_tin_de_du.pdf