Tên đề tài: “Ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp phân tích chất lượng đất đai phục vụ đa dạng hóa cây trồng trên nền đất lúa bị xâm nhiễm mặn”

Tác giả: Nguyễn Ngọc Mộng Kha, Khóa 2020

Ngành: Khoa học đất;  Mã số: 9620103. Nhóm ngành: Nông - Lâm - Ngư nghiệp.

Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Châu Minh Khôi, Đại học Cần Thơ.

Người hướng dẫn phụ: PGS.TS. Võ Quốc Tuấn, Đại học Cần Thơ.

1. Tóm tắt nội dung luận án

Biến đổi khí hậu, với tác động kép giữa hạn hán kéo dài và nước biển dâng, đã gây ra hiện tượng xâm nhiễm mặn (XNM), gây ảnh hưởng bất lợi đến vùng sản xuất lúa chuyên canh ven biển Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Luận án “Ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp phân tích chất lượng đất đai phục vụ đa dạng hóa cây trồng trên nền đất lúa bị xâm nhiễm mặn” được thực hiện nhằm xác định đối tượng cây trồng cạn triển vọng thay thế cây lúa canh tác trong mùa khô. Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào: (1) Xác định hiện trạng XNM tại vùng sản xuất nông nghiệp ven biển ĐBSCL; (2) Tích hợp công nghệ viễn thám và phân tích chất lượng đất xây dựng bản đồ XNM theo không gian và thời gian; (3) Xác định đối tượng cây trồng cạn triển vọng phát triển trên nền đất lúa chuyên canh kém hiệu quả do tác động của XNM; (4) Xây dựng kịch bản tối ưu hóa diện tích canh tác cây trồng cạn đến năm 2030. Nghiên cứu kết hợp phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp, phỏng vấn nông hộ, ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS, bố trí thí nghiệm đồng ruộng và xây dựng mô hình mô phỏng. Điểm mới của luận án là đã tích hợp được công nghệ viễn thám và phân tích chất lượng đất để đánh giá tác động của XNM đến đất sản xuất lúa chuyên canh, từ đó thử nghiệm đa dạng cây trồng và đánh giá thích nghi của các đối tượng cây trồng mới trên nền đất chuyên canh lúa giúp tăng hiệu quả sử dụng đất và đa dạng sinh kế nông hộ. Kết quả nghiên cứu cho thấy thiếu nước tưới trong mùa khô là trở ngại lớn nhất trong sản xuất nông nghiệp vùng ven biển ĐBSCL, hiện trạng sử dụng đất trong vùng thay đổi tương ứng diễn biến XNM, theo đó diện tích sản xuất lúa giảm dần theo hướng từ biển vào sâu trong nội đồng và được thay thế bởi thủy sản và cây lâu năm. Bản đồ XNM tỉnh Sóc Trăng giai đoạn 2019-2022 cho thấy khu vực nghiên cứu thường xuyên bị XNM, bắt đầu từ tháng 1, đạt đỉnh vào tháng 2, 3 và bắt đầu giảm dần từ tháng 4. Độ mặn đạt mức cực cao (32 dS/m) xuất hiện trong cả 04 năm khảo sát và lấn sâu vào nội địa tới 55 km trong năm 2020. Thí nghiệm đồng ruộng thực hiện trên 03 đối tượng cây trồng cạn, gồm: củ dền (Beta vulgaris), bắp (Zea mays L.) và dưa hấu (Citrullus lanatus), kết hợp áp dụng biện pháp che phủ rơm để duy trì ẩm độ và giảm lượng nước tưới khi độ mặn trong nước kênh gia tăng. Củ dền là đối tượng cây trồng mới, chưa từng được canh tác ở khu vực nghiên cứu, đã cho thấy tiềm năng thích nghi và hiệu quả kinh tế cao khi canh tác trên nền đất chuyên canh lúa. Kết quả phân tích đất cho thấy giá trị pH, ẩm độ, ECe, Na⁺ hòa tan, Na⁺ bão hòa trong đất trồng củ dền, bắp và dưa hấu ở các thời điểm trước, giữa và sau vụ trồng phụ thuộc nhiều vào thời tiết hơn là loại cây trồng và thời điểm đo. Kịch bản tối ưu hóa diện tích canh tác cây trồng cạn tỉnh Sóc Trăng đến năm 2030. Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học giúp các nhà khoa học, nhà quản lý và nông dân trong vùng sản xuất lúa chuyên canh bị ảnh hưởng của XNM đưa ra quyết định chuyển dịch cơ cấu cây trồng hợp lý, nâng cao hiệu quả sử dụng đất và tăng thu nhập cho nông hộ.

2. Những kết quả mới của luận án

          Phát hiện mới của nghiên cứu là đã tích hợp được công nghệ viễn thám kết hợp phân tích chất lượng đất để đánh giá được tác động của XNM đến đất sản xuất lúa chuyên canh kém hiệu quả trong mùa khô.

Bên cạnh đó, nghiên cứu đã xác định được đối tượng cây trồng cạn triển vọng thay thế cây lúa canh tác trong mùa khô dựa trên phân tích, đánh giá kết hợp sự thích nghi điều kiện canh tác và hiệu quả sử dụng đồng vốn.

Đồng thời, nghiên cứu đã hiệu chỉnh mô hình CLUMondo để xây dựng được kịch bản tối ưu hóa diện tích canh tác cây trồng cạn trên cơ sở tích hợp các yếu tố tự nhiên và kinh tế - xã hội có sự ưu tiên.

3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

          Kết quả nghiên cứu luận án là cơ sở khoa học đáng tin cậy để các nhà khoa học, nhà quản lý và nông dân địa phương tham khảo trong công tác chọn đối tượng cây trồng cạn nào (củ dền, bắp và dưa hấu) có triển vọng thay thế cây lúa trồng trong mùa khô tại các vùng sản xuất lúa chuyên canh kém hiệu quả do ảnh hưởng của XNM.

Bên cạnh, bản đồ XNM theo không gian và thời gian và kịch bản tối ưu hóa diện tích cây trồng cạn là công cụ quan trọng giúp nhà quản lý và nông dân tỉnh Sóc Trăng quy hoạch vùng sản xuất cây trồng cạn hiệu quả, phục vụ tốt hơn chương trình chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông nghiệp thích ứng với biến đổi khí hậu tại địa phương trong tương lai.

Thesis title: Application of Remote Sensing Technology Integrated with Soil Quality Analysis to Support Crop Diversification on Saline-affected Rice Lands

- Major: Soil Science                                      Code: 9620103

- Full name of PhD student: Nguyen Ngoc Mong Kha Year: 2020 (2^nd Round)

- Scientific supervisor:

+ supervisor: Assoc. Prof. Chau Minh Khoi

+ supervisor: Assoc. Prof. Vo Quoc Tuan

- Educational institution: Can Tho University

1. Content of thesis summary

In the context of climate change, the combined impacts of prolonged drought and rising sea levels have resulted in saltwater intrusion in coastal areas, adversely affecting intensive rice production in the coastal zones of the Mekong Delta (MD). The study entitled “Application of Remote Sensing Technology Integrated with Soil Quality Analysis to Support Crop Diversification on Saline-affected Rice Lands” was conducted to (1) determining the current status of saltwater intrusion in the coastal agricultural production areas of the MD; (2) integrating remote sensing technology and soil quality analysis for generating spatio-temporal maps of saltwater intrusion; (3) identifing promising upland crops for development in areas with low-efficiency rice monoculture due to the impacts of saltwater intrusion; (4) developing optimization scenarios for upland crop cultivation areas up to the year 2030. The study employed a combination of methods, including secondary data analysis, household interviews, remote sensing and GIS, field experiments, and simulation modeling. The novelty of this research lies in the integration of remote sensing technology with soil quality analysis to evaluate the impacts of saltwater intrusion on soils used for intensive rice cultivation. The results showed that land use in the coastal areas of the MD has changed in correspondence with the progression of saltwater intrusion. Specifically, the area of rice cultivation has gradually decreased from the coastal zones toward inland regions, being replaced by aquaculture and orcharchs. Field surveys revealed that water scarcity during the dry season has been the most critical challenges in agricultural production within the study areas. Saltwater intrusion mapping for Soc Trang Province during 2019-2022 showed that the study area was frequently affected by salinity. Salinity typically begins in January, peaks in February and March, and gradually declines from April onward. Extremely high salinity levels (up to 32 dS/m) were recorded throughout the four surveyed years, with intrusion reaching up to 55 km inland in 2020. Field experiments demonstrated that beetroot, maize, and watermelon showed a strong potential as an alternative to rice during the dry season in saline-affected intensive rice cultivation areas. When mulching soil with rice straw was applied to maintain soil moisture and to enhance water use efficiency, the values of pH, moisture content, ECe, soluble Na⁺, exchangeable Na⁺ in soils planted with beetroot, maize, and watermelon showed insignificant changes across the pre-, mid-, and post-harvest periods. Furthermore, the study developed an optimization scenario for upland crop to be grown in the cultivation areas in Soc Trang Province toward 2030. The findings from this study provided a scientific basis to support researchers, policymakers, and local farmers in saline-affected intensive rice cultivation zones in making informed decisions on crop diversification, thereby improving land-use efficiency and increasing household income.

2. The novel aspects from the thesis

A key novelty of this study is the integration of remote sensing technology with soil quality analysis to assess the impacts of salinity intrusion on low-efficiency specialized rice cultivation areas during the dry season.

In addition, the study identified promising upland crop alternatives to replace dry-season rice cultivation through a comprehensive evaluation that combined crop adaptability to local farming conditions with the efficiency of capital utilization.

Furthermore, the CLUMondo model was calibrated and refined to develop scenarios for optimizing upland crop cultivation areas by integrating prioritized natural and socioeconomic factors into the land-use planning framework.

3. Application prospect and suggestions for further study

The findings of this research provide a reliable scientific basis for researchers, policymakers, and local farmers in selecting suitable upland crops (beetroot, maize, and watermelon) as potential alternatives to dry-season rice cultivation in specialized rice-growing areas that have become less productive due to the impacts of salinity intrusion.

Moreover, the spatio-temporal salinity intrusion maps and the optimized upland crop area scenarios developed in this study constitute important decision-support tools for local authorities and farmers in Soc Trang province. These tools can facilitate the planning and development of efficient upland crop production zones, thereby supporting agricultural restructuring programs aimed at enhancing climate change adaptation and promoting sustainable agricultural development in the region.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)