Tích hợp mô hình AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS trong nghiên cứu cơ cấu mùa vụ và năng suất lúa tại Đồng bằng sông Cửu Long

• Tác giả: Trần Thị Hiền
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Quang Minh
• Trường học: Đại học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Khoa học đất
• Đề tài: Tích hợp mô hình AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS để xác định cơ cấu mùa vụ và năng suất lúa tại Đồng bằng sông Cửu Long
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Cần Thơ

• LỜI CẢM TẠ
• TÓM TẮT
• SUMMARY
• MỤC LỤC TÓM LƯỢC
• DANH SÁCH BẢNG
• DANH SÁCH HÌNH
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu đề tài
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Ý nghĩa của luận án
• 1.6. Những điểm mới của luận án
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về Đồng bằng sông Cửa Long
• 2.1.1. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên
• 2.1.2. Phân bố và đặc tính các nhóm đất chính
• 2.1.3. Sơ lược về tình hình sản xuất lúa
• 2.2. Giới thiệu khái quát về viễn thám và ứng dụng trong xây dựng bản đồ nông nghiệp
• 2.2.1. Định nghĩa viễn thám
• 2.2.2. Một số đặc trưng chính của hệ thống chụp ảnh vệ tinh MODIS
• 2.2.3. Ảnh chỉ số thực vật và phương pháp tính
• 2.2.4. Phương pháp lựa chọn tư liệu ảnh vệ tinh trong xây dựng bản đồ nông nghiệp
• 2.2.5. Sử dụng tư liệu ảnh viễn thám đa thời gian trong giám sát cây lương thực
• 2.2.6. Ưu điểm và nhược điểm của viễn thám cho lập bản đồ mùa vụ cây trồng ở địa phương, năng suất, và thay đổi trong hệ thống nông nghiệp có tưới
• 2.3. Mô hình và mô phỏng
• 2.3.1. Các loại mô hình nông nghiệp
• 2.3.2. Mô hình nước – Tăng trưởng cây trồng
• 2.3.3. Tích hợp mô hình và viễn thám
• 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 3.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.2. Phương pháp thực hiện
• 3.2.1. Phương pháp theo dõi hiện trạng và biến động mùa vụ lúa, tiến độ xuống giống, xác định diện tích trên các vùng đất khác nhau khu vực ĐBSCL
• 3.2.2. Sử dụng mô hình AquaCrop để mô phỏng năng suất lúa trên các vùng đất khác nhau
• 3.2.3. Tích hợp mô hình Aquacrop và viễn thám xây dựng bản đồ năng suất và tính toán sản lượng lúa
• 4. Chương 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN
• 4.1. Sử dụng ảnh viễn thám trong theo dõi biến động diện tích canh tác cơ cấu mùa vụ lúa trên các vùng đất và sinh thái khác nhau ĐBSCL
• 4.1.1. Kết quả thu thập dữ liệu
• 4.1.2. Phân tích sự biến động giá trị NDVI của các đối tượng sử dụng đất và mùa vụ lúa
• 4.1.3. Sự phân bố cơ cấu mùa vụ từ năm 2000 đến năm 2013 trên các vùng đất và sinh thái ĐBSCL
• 4.1.4. Đánh giá biến động cơ cấu mùa vụ lúa từ năm 2000 – 2013 trên các vùng đất và sinh thái ĐBSCL
• 4.1.5. Đánh giá độ tin cậy kết quả giải đoán
• 4.2. Tích hợp mô hình AquaCrop và ảnh viễn thám trong ước đoán năng suất, sản lượng lúa
• 4.2.1. Xây dựng phương pháp ước đoán năng suất, sản lượng lúa trên các vùng đất khác nhau trên cơ sở sử dụng ảnh viễn thám MODIS và mô hình AquaCrop
• 4.2.2. Ứng dụng mô hình AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS trong mô phỏng năng suất lúa trên các vùng đất tỉnh An Giang
• 5. Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH SÁCH BẢNG
• DANH SÁCH HÌNH

I. Giới thiệu về tích hợp mô hình AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS

Nghiên cứu tập trung vào việc tích hợp mô hình AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS để xác định cơ cấu mùa vụ và năng suất lúa tại Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). AquaCrop là mô hình mô phỏng năng suất cây trồng dựa trên cân bằng nước, trong khi ảnh viễn thám MODIS cung cấp dữ liệu về chỉ số thực vật (NDVI) để theo dõi biến động mùa vụ. Sự kết hợp này giúp tối ưu hóa quản lý tài nguyên nước và dự báo năng suất lúa chính xác hơn.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu nhằm theo dõi biến động diện tích canh tác và cơ cấu mùa vụ lúa tại ĐBSCL thông qua phân tích ảnh viễn thám MODIS. Đồng thời, xây dựng phương pháp ước đoán năng suất lúa bằng cách tích hợp mô hình AquaCrop và dữ liệu viễn thám. Kết quả nghiên cứu hỗ trợ quy hoạch nông nghiệp và quản lý tài nguyên nước hiệu quả.

1.2. Ý nghĩa thực tiễn

Việc tích hợp AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS mang lại giá trị thực tiễn cao trong việc dự báo năng suất lúa và quản lý cơ cấu mùa vụ. Phương pháp này giúp nông dân và nhà quản lý đưa ra quyết định canh tác phù hợp, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn tại ĐBSCL.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu ảnh viễn thám MODIS từ năm 2000 đến 2013 để phân tích biến động NDVI và xác định cơ cấu mùa vụ lúa. Mô hình AquaCrop được hiệu chỉnh và kiểm định dựa trên dữ liệu thực tế tại hai vùng đất phèn và phù sa. Phương pháp tích hợp bao gồm xây dựng bản đồ khoanh đất và bản đồ năng suất lúa.

2.1. Phân tích dữ liệu viễn thám

Dữ liệu ảnh viễn thám MODIS được xử lý để tính toán NDVI và theo dõi biến động mùa vụ. Kết quả phân tích cho thấy sự phân bố cơ cấu mùa vụ lúa tại ĐBSCL được chia thành ba khu vực chính: đầu nguồn, giữa sông và ven biển. Độ chính xác toàn cục của phương pháp đạt 84.5% với chỉ số Kappa là 0.78.

2.2. Mô phỏng năng suất bằng AquaCrop

Mô hình AquaCrop được sử dụng để mô phỏng năng suất lúa tại các vùng đất khác nhau. Dữ liệu đầu vào bao gồm thời gian xuống giống, thời gian sinh trưởng và độ phủ tán được giải đoán từ ảnh MODIS. Kết quả mô phỏng cho thấy độ tương quan cao giữa năng suất dự đoán và số liệu thống kê thực tế.

III. Kết quả và thảo luận

Nghiên cứu xác định được 8 nhóm cơ cấu mùa vụ chính tại ĐBSCL từ năm 2000 đến 2013. Kết quả mô phỏng năng suất lúa bằng AquaCrop cho thấy độ chính xác cao, đặc biệt tại tỉnh An Giang. Phương pháp tích hợp AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS đã chứng minh hiệu quả trong việc dự báo năng suất lúa và quản lý cơ cấu mùa vụ.

3.1. Biến động cơ cấu mùa vụ

Kết quả phân tích cho thấy sự biến động cơ cấu mùa vụ lúa tại ĐBSCL chịu ảnh hưởng lớn từ lũ lụt và xâm nhập mặn. Các khu vực đầu nguồn và ven biển có sự thay đổi rõ rệt về diện tích canh tác và thời vụ gieo trồng.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Phương pháp tích hợp AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS đã được ứng dụng thành công tại tỉnh An Giang, xây dựng bản đồ năng suất lúa cho các vụ Đông Xuân, Hè Thu và Thu Đông. Kết quả nghiên cứu hỗ trợ quy hoạch nông nghiệp và quản lý tài nguyên nước tại ĐBSCL.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của việc tích hợp mô hình AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS trong việc xác định cơ cấu mùa vụ và năng suất lúa tại ĐBSCL. Phương pháp này mang lại giá trị thực tiễn cao, hỗ trợ quản lý nông nghiệp bền vững trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

4.1. Kết luận

Việc tích hợp AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS giúp nâng cao độ chính xác trong dự báo năng suất lúa và quản lý cơ cấu mùa vụ. Kết quả nghiên cứu đóng góp quan trọng vào việc quy hoạch nông nghiệp và quản lý tài nguyên nước tại ĐBSCL.

4.2. Kiến nghị

Cần tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng phương pháp tích hợp AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS tại các vùng nông nghiệp khác. Đồng thời, cần nâng cao năng lực phân tích dữ liệu viễn thám và mô hình hóa để tối ưu hóa sản xuất nông nghiệp.