Văn Phạm Đăng Trí * , Nguyễn Hiếu Trung Hồng Minh Hoàng

* Tác giả liên hệ (vpdtri@ctu.edu.vn)

Abstract

Sea-water intrusion and its negative impacts on rice farming systems in coastal plains of the Vietnamese Mekong Delta are increasing rapidly both in space and time. The main focus of this study was to analyze possible solutions to enhance (surface) water storage capacity which could be used to irrigate rice-fields during the water-shortage period (caused by temporal salinity intrusion). The study was done based on the system-thinking approach and based on the actual characteristics of the study area (local weather, canals system and existing farming systems), and bio-characteristics of crops (growing period and water demand at each growing stage). A mathematical model describing interaction between above factors was developed to realise a mutual relationship between demands and availability of water supply during the crop season. The simulation results showed that if the surface water area and depth of internal canals was enhanced (+2.4ha and +0.5m, respectively) in combination with the prediction salinity intrusion, surface water to irrigate 120 ha of rice-field in the time of salinity intrusion (15 day) could be secured. In addition, adjusting the cropping calendar and applying water-saving (irrigation) approach (i.e. the alternate wetting and drying technique) also helped to ease negative impacts of temporal water-shortage due to the rise of salinity from supply water sources.
Keywords: Rice farming systems, climate change, surface water resources, coastal area and Stella

Tóm tắt

Tác động tiêu cực của xâm nhập mặn đối với hệ thống canh tác lúa ở vùng ven biển Đồng bằng sông Cửu Long đang gia tăng nhanh chóng cả về không gian lẫn thời gian. Mục tiêu chính của nghiên cứu này là phân tích các giải pháp khả thi để trữ nước ngọt nhằm gia tăng nguồn nước ngọt phục vụ sản xuất lúa trong thời gian thiếu nước do xâm nhập mặn. Nghiên cứu được thực hiện dựa vào cách tiếp cận hệ thống dựa trên cơ sở các đặc tính tự nhiên của vùng nghiên cứu (thời tiết địa phương, hệ thống kênh mương và hệ thống canh tác hiện có) và đặc điểm sinh học của cây trồng (các giai đoạn phát triển và nhu cầu nước ở từng giai đoạn phát triển). Các yếu tố trên được tổng hợp và xây dựng thành mô hình toán trong đó mô tả và phân tích các mối quan hệ tác động lẫn nhau giữa nhu cầu và khả năng cung cấp nước trong suốt mùa vụ. Kết quả mô phỏng cho thấy nếu tăng thêm 2.4 ha diện tích mặt nước và 0.5 m chiều sâu kênh so với hiện trạng kết hợp với dự báo xâm nhập mặn thì có thể đảm bảo lượng nước tưới cho120 ha lúa trong thời gian xâm nhập mặn 15 ngày. Ngoài ra, giải pháp thay đổi lịch thời vụ và áp dụng phương pháp tưới tiết kiệm cho cây lúa cũng có thể giảm thiểu được ảnh hưởng của việc thiếu nước (tạm thời) do xâm nhập mặn gây ra.
Từ khóa: Hệ thống canh tác lúa, Biến đổi khí hậu, Tài nguyên nước mặt, Vùng ven biển, Mô hình Stella

Article Details

Tài liệu tham khảo

Bộ Tài Nguyên và Môi Trường. 2012. Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam.

Bouman, B.A.M., R.M. Lampayan, and T.P. Tuong. 2007. Water Management in Irrigated Rice: Coping with Water Scarcity. Int. Rice Res. Institute.: 54.

Chính Phủ Việt Nam. 2013. Trồng trọt sẽ thiệt hại lớn do biến đổi khí hậu. Truy cập tại http://thutuong.chinhphu.vn/ (Ngày 10/12/2013).

Costanza, R., D. Duplisea, and U. Kautsky. 1998. Ecological Modelling on modelling ecological and economic systems with STELLA. Ecol. Modell. 110: 1–4.

Costanza, R., and S. Gottlieb. 1998. Modelling ecological and economic systems with STELLA: Part II. Ecol. Modell. 112(2-3): 81–84.

Costanza, R., and M. Ruth. 1998. Using Dynamic Modeling to Scope Environmental Problems and Build Consensus. Environ. Manage. 22(2): 183–95.

Costanza, R., and A. Voinov. 2001. Modeling ecological and economic systems with STELLA: Part III. Ecol. Modell. 143(1-2): 1–7.

Dzwairo, B., F.A.O. Otieno, and G.M. Ochieng. 2010. Making a case for systems thinking approach to integrated water resources management (IWRM). Int. J. Water Resour. Environ. Eng. 1(5): 107–113.

Elsawah, S., D. Haase, H. Van Delden, and S. Pierce. 2012. Using system dynamics for environmental modelling: Lessons learnt from six case studies. Int. Environ. Model. Softw. Soc.: 1–8.

Espinosa, M. 2000. Policy and Institutional Aspects of Water Resources Management in Nicaragua - The case of Managua. LUND University.

FAO. 1998. Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements - FAO Irrigation and drainage paper 56.

FAO. 2012. The ETo Calculator.

GFDRR. 2011. Vulnerability, Risk Reduction, and Adaptation to Climate Change Viet Nam. Clim. Risk Adapt. Ctry. Profile: 16.

Hồng Minh Hoàng và Văn Phạm Đăng Trí. 2013. Hiệu chỉnh dữ liệu mưa từ mô hình mô phỏng khí hậu khu vực cho vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ 28: 54–63.

Lê Anh Tuấn. 2005. Nhu cầu nước và nhu cầu tới cho cây trồng. p. 17–40. Trong Hệ Thống tới tiêu.

Lê Anh Tuấn. 2012. Tác động của biến đổi khí hậu lên năng suất cây lúa. Viện Nghiên cứu Biến đổi khí hậu – Đại học Cần Thơ.

Lê Sâm. 2006. Xâm nhập mặn ở Đồng bằng sông Cửu Long. Nhà xuất bản Nông nghiệp Tp. Hồ Chí Minh.

Lê Văn Khoa. 2003. Sự nén dẽ trong đất trồng lúa thâm canh ở Đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam. Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ: 95–101.

Leal Neto, A.D.C., L.F.L. Legey, M.C. González-Araya, and S. Jablonski. 2006. A system dynamics model for the environmental management of the Sepetiba Bay Watershed, Brazil. Environ. Manage. 38(5): 879–88.

Mekong ARCC. 2013. Mekong adaptation and resilience to climate change (Mekong ARCC).

Meyer, W.S. 1999. Standard reference evaporation calculation for inland, south eastern Australia.

Ngô Ngọc Hưng. 2008. Nguyên lý và ứng dụng mô hình toán trong nghiên cứu sinh học, nông nghiệp và môi trường. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Thành Phố Hồ Chí Minh.

Nguyễn Bảo Vệ. 2009. Thâm canh lúa 3 vụ và sự thay đổi môi trường đất ở ĐBSCL. Kỷ yếu Hội thảo “Biện pháp nâng cao năng suất lúa Hè Thu” ở ĐBSCL.

Nguyễn Minh Phượng, H. Verplancke, Lê Văn Khoa, and Võ Thị Giang. 2009. Sự nén dẽ của đất canh tác lúa ba vụ ở ĐBSCL và hiệu quả của luân canh trong cải thiện độ bền đoàn lạp. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ 11: 194–199.

Nguyễn Thanh Bình, Lâm Huôn và Thạch Sô Phanh. 2012. Đánh giá tính tổn thương có sự tham gia: trường hợp xâm nhập mặn ở Đồng bằng sông Cửu Long. Tạp chí Đại học Cần Thơ 24b: 229–239.

Nhan, D.K., N.H. Trung, and N. Van Sanh. 2011. The Impact of Weather Variability on Rice and Aquaculture Production in the Mekong Delta. Springer Netherlands 45: 437–451.

Panigrahi, B., S.N. Panda, and A. Agrawal. 2006. Water Balance Simulation and Economic Analysis for Optimal Size of On-Farm Reservoir. Water Resour. Manag. 10(3): 233–350.

Panigrahi, B., S.. Panda, and R. Mull. 2011. Simulation of water harvesting potential in rainfed ricelands using water balance model. Agric. Syst. 6(3): 165–182.

Patz, J.A., T.H. Diarmid Campbell-Lendrum, and J.A. Foley. 2005. Impact of regional climate change on human health. Nature 438(310-317).

Pollard, S., and D. Toit. 2008. Integrated water resource management in complex systems: How the catchment management strategies seek to achieve sustainability and equity in water resources in South Africa. Water SA 34(6): 671–680.

Seal, L., and M.A. Baten. 2012. Salinity Intrusion in Interior Coast: A New Challenge to Agriculture in South Central part of Bangladesh. Unnayan Onneshan-The Innov.: 1–47.

Shrivastava, P., R.R. Saxena, M.S. Xalxo, S.B. Verulkar, P. Breeding, I. Gandhi, and K. Vishwavidyalaya. 2012. Effect of High Temperature at Different Growth Stages on Rice Yield and Grain Quality Traits. J. Rice Res. 5: 29–41.

Simonovic, S.P. 2002. World water dynamics: global modeling of water resources. J. Environ. Manage. 66(3): 249–267.

Sivapalan, S., and C. Palmer. 2014. Measurement of deep percolation losses under flooded rice system in Cununurra clay soil.

TCVN 8641:2011. Công trình thủy lợi kỹ thuật tưới tiêu nước cho cây lương thực và cây thực phẩm. Hà Nội.

Trần Quốc Đạt, Nguyễn Hiếu Trung và K. Likitdecharote. 2012. Mô phỏng xâm nhập mặn ở Đồng bằng sông Cửu Long dưới tác động của nước biển dâng và suy giảm lưu lượng từ thượng nguồn. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ: 141–150.

Traore, S., and Y.-M. Wang. 2011. On-farm rainwater reservoir system optimal sizing for increasing rainfed production in the semiarid region of Africa. African J. Agric. Res. 6(20): 4711–4720.

Triệu Ánh Ngọc, Nguyễn Thị Kim Oanh, Lê MinhTuấn và Đặng Hữu Phượng. 2006. Tính toán tối ưu nhu cầu nước cho cây trồng. Trường Đại học Thủy Lợi cơ sở 2: 1–37.

Tuong, T.. 2005. Technologies for efficient utilization of water in rice production. In “Advance in Rice Science” (K. S. Lee, K. K. Jena, and K. L. Heong. Eds.), Proceeding of International Rice Conference, Korea, September 13-15, 2004 Conference. : 141–146.

Tuong, T.P., and B.A.M. Bouman. 2003. Rice Production in Water-scarce Environments. Water 5: 53–67.

UNU-WIDER, CIEM, and DOE. 2012. Tác động của biến đổi khí hậu tới tăng trưởng và phát triển kinh tế xã hội ở Việt Nam. Nhà xuất bản Thống Kê Hà Nội.

Van, P.D.T., I. Popescu, A. van Griensven, D.P. Solomatine, N.H. Trung, and A. Green. 2012. A study of the climate change impacts on fluvial flood propagation in the Vietnamese Mekong Delta. Hydrol. Earth Syst. Sci. 16(12): 4637–4649.

Vien, T.D. 2011. Climate change and its impact on agriculture in vietnam. Journal. ISSAAS 17(1): 17–21.

Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam. 2013. Hiện trạng dự báo xâm nhập mặn tại các cửa sông vùng ven biển ĐBSCL và đề xuất các giải pháp đảm bảo nước ngọt phục vụ sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt. Thành phố Hồ Chí Minh: 1–18.

Vương Tuấn Huy, Văn Phạm Đăng Trí, Phạm Thanh Vũ, Lê Quang Trí và Nguyễn Hiếu Trung. 2013. Ứng dụng mô hình Aquacrop mô phỏng năng suất lúa trong điều kiện các yếu tố khí hậu thay đổi tại vùng Bắc quốc lộ 1A, tỉnh Bạc Liêu. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 13: 48–51.

Wassmann, R., N.X. Hien, C.U.T. Hoanh, and T.O.Hp. Tuong. 2004. Sea level rise affecting the Viet Namse Mekong Delta: Water elevation in the flood season and implication for rice production. Clim. Change 66: 89–107.

Yoshida, S. 1981. Growth and development of the rice plant. p. 1–15. In Fundamentals of Rice Crop Science. International rice research intitute.

Yu, B., T. Zhu, C. Breisinger, and N.M. Hai. 2010. Impacts of Climate Change on Agriculture and Policy Options for Adaptation The Case of Vietnam. IFPRI Discuss.: 1–23.