Ứng dụng của GIS trong nông nghiệp thực tiễn

Quản lý quy hoạch sử dụng đất, vùng trồng

Quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp là một vấn đề then chốt trong lập kế hoạch kinh tế - xã hội, nhằm đạt được tăng trưởng bền vững và hiệu quả trong sản xuất nông nghiệp. Việc gia tăng dân số, nhu cầu thực phẩm và hạn chế diện tích đất canh tác khiến việc phân bổ tối ưu đất đai càng trở nên cấp thiết. Cùng với sự phát triển của công nghệ, hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ vượt trội trong công tác quản lý quy hoạch sử dụng đất và xác định vùng trồng phù hợp. 

Với các dữ liệu được thu thập và tích hợp đồng thời như loại đất, địa hình, khí hậu, thổ nhưỡng và hiện trạng sử dụng đất, GIS xây dựng các mô hình không gian hỗ trợ đánh giá tiềm năng canh tác, phân vùng chức năng sử dụng đất tối ưu, cũng như định hướng phát triển nông nghiệp bền vững. Công cụ này đặc biệt hữu hiệu trong giảm thiểu xung đột trong sử dụng đất, nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên đất đai theo hướng tổng hợp và thích ứng với biến đổi khí hậu dựa trên các bằng chứng khoa học.

Ứng dụng trong nông nghiệp chính xác

Nông nghiệp chính xác (Precision Agriculture - PA) là một mô hình canh tác hiện đại dựa trên nguyên lý quản lý vi mô đất đai và cây trồng theo không gian và thời gian cụ thể. Trái ngược với phương pháp canh tác truyền thống cho toàn bộ vùng trồng, PA xử lý từng đơn vị đất dựa trên đặc điểm riêng biệt của chúng. Trong mô hình này, GIS là hạ tầng công nghệ giúp thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian trong từng khâu sản xuất nông nghiệp.

Các lớp dữ liệu không gian như loại đất, độ dốc địa hình, độ ẩm, chỉ số NDVI, đặc điểm khí hậu và hiện trạng sử dụng đất được phân tích chồng lớp (overlay analysis) để GIS xác định vùng đất có mức thích nghi sinh thái cao với từng loại cây trồng cụ thể, giúp lập bản đồ phân vùng canh tác tối ưu.

Dữ liệu GIS kết hợp ảnh viễn thám hoặc UAV có thể theo dõi biến động sinh trưởng cây trồng, độ ẩm đất và sâu bệnh theo thời gian thực. Người canh tác sẽ theo dõi và can thiệp kịp thời, chính xác vào từng khu vực gặp vấn đề thay vì tưới nước đồng loạt phun thuốc trừ sâu toàn diện tích.

Gần đây, hệ thống cảm biến tại hiện trường (IoT) càng phát triển trong thời đại số và được tích hợp với GIS để thành lập bản đồ biến thiên năng suất, từ đó điều chỉnh lượng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật và nước tưới theo tọa độ GPS. Kỹ thuật này giúp giảm thiểu lãng phí, hạn chế ô nhiễm môi trường và tăng hiệu quả đầu tư.

Theo dõi sức khỏe cây trồng 

Với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo, cảm biến không dây và vệ tinh với độ phân giải cao, GIS ngày càng hoàn thiện vai trò trung tâm trong xây dựng hệ thống cảnh báo sớm và quản lý rủi ro trong canh tác. GIS hoạt động bằng cách kết nối và phân tích các nguồn dữ liệu đa dạng bao gồm ảnh viễn thám (vệ tinh hoặc UAV) cung cấp chỉ số thực vật NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), EVI, SAVI để phản ánh mức độ xanh, mức hấp thụ ánh sáng và tình trạng quang hợp của cây trồng. Khi chỉ số này giảm bất thường, hệ thống cảnh báo vùng có khả năng bị sâu bệnh, thiếu dinh dưỡng hoặc hạn hán.

Các dữ liệu về nhiệt độ đất, độ ẩm, độ dẫn điện, pH có thể được thu thập thông qua cảm biến mặt đất (IoT) tại chỗ, hoặc dữ liệu khí tượng, dữ liệu canh tác được thu thập trong sử dụng trong phân tích các yếu tố gây stress cây trồng như nắng nóng, hạn hán hoặc sương giá. Thông qua nền tảng GIS, các lớp dữ liệu trên được chồng xếp (spatial overlay), chuẩn hóa và phân tích để tạo ra bản đồ theo dõi sức khỏe cây trồng theo không gian và thời gian.

Trong tương lai, việc tích hợp GIS với các mô hình học máy và hệ thống khuyến nghị sẽ là chìa khóa để nâng cao năng suất, đảm bảo an ninh lương thực và phát triển nông nghiệp bền vững.

Ứng dụng GIS kiểm soát côn trùng, sâu bệnh

Việc ứng dụng GIS trong kiểm soát sâu bệnh không chỉ nâng cao hiệu quả phòng trừ mà còn thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang nông nghiệp thông minh, xanh và bền vững.
GIS tích hợp với UAV, bẫy theo dõi, quan sát thực địa thu được thông tin về mật độ và sự phân bố không gian của côn trùng sâu bệnh. Sau đó chồng lớp với dữ liệu về loại cây trồng, giai đoạn sinh trưởng, điều kiện khí hậu và địa hình, tạo thành bản đồ hiện trạng dịch hại theo không gian, giúp xác định vùng nguy cơ cao cần can thiệp ưu tiên.

Kết hợp với mô hình dịch tễ học không gian, GIS có thể dự báo xu hướng lan truyền của dịch hại dựa trên hướng gió, nhiệt độ, độ ẩm; lịch sử bùng phát dịch; mối quan hệ sinh học giữa ký chủ và tác nhân gây hại. Sản phẩm được tạo từ GIS sẽ phân vùng đồng ruộng theo mức độ nhiễm bệnh, có kế hoạch phun thuốc chọn lọc, tránh lãng phí và kháng thuốc. Kết hợp biện pháp sinh học, cơ giới và hóa học theo từng vùng canh tác để theo dõi hiệu quả của từng đợt xử lý, cập nhật dữ liệu theo chu kỳ. Đây là cơ sở xây dựng kịch bản dự báo sự bùng phát sâu bệnh trong phòng trừ chủ động theo vùng và thời điểm cụ thể thay vì xử lý khi dịch đã bùng phát.

Ứng dụng trong tưới tiêu, phân phối chất dinh dưỡng

Quản lý nguồn nước là “chìa khóa” cho canh tác hiệu quả, đặc biệt tại các khu vực khan hiếm nước. Với biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến lượng mưa và mực nước ngầm, việc tưới tiêu hiệu quả trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Nhưng điều kiện đất, độ dốc địa hình hay nhu cầu nước của cây trồng tại từng khu vực cụ thể là khác nhau, nếu áp dụng phương pháp truyền thống, tưới nước đồng đều cho cả vùng trồng trọt sẽ dẫn đến tình trạng lãng phí, thiếu hoặc thừa nước.

Để giải quyết vấn đề đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng GIS cùng với kết quả thu được từ cảm biến, dự báo thời tiết và ảnh vệ tinh để thành lập bản đồ phân bố nước chi tiết có các lớp dữ liệu về độ ẩm đất, địa hình và nhu cầu nước của cây trồng để có kế hoạch tưới tiêu phù hợp tùy theo từng vùng. Ví dụ người nông dân sử dụng bản đồ địa hình và độ ẩm đất để áp dụng các phương pháp tưới hiện đại như tưới nhỏ giọt, giúp tiết kiệm 30–50% lượng nước và tăng năng suất cho các cây trồng như mía và đậu phộng.

Tương tự như tưới tiêu, việc bón phân truyền thống thường sử dụng phương pháp đồng đều, không phân biệt sự khác biệt về tính chất đất và nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng theo từng khu vực, gây ra ô nhiễm môi trường nếu lạm dụng trong khi hiệu quả của phân bón lại thấp. Nông nghiệp chính xác áp dụng GIS để trong kỹ thuật bón phân biến đổi (Variable Rate Application – VRA), tức là bón theo nhu cầu của từng phần đất. GIS tạo ra bản đồ khuyến nghị bón phân, điều khiển các thiết bị nông nghiệp hiện đại để bón đúng liều lượng, đúng khu vực, thậm chí chính xác theo thời gian thực. Nhờ đó, lượng phân bón được tiết giảm và năng suất được cải thiện đáng kể.

Dự báo năng suất, hoạch định mùa vụ

Phương pháp dự báo năng suất dựa vào số liệu lịch sử, quan sát thủ công và kinh nghiệm canh tác không còn phù hợp với điều kiện khí hậu đang biến đổi nhanh chóng và sản xuất quy mô lớn. Do đó, các lớp dữ liệu thu thập thông qua chỉ số NDVI, EVI, SAVI trong không gian GIS, mô hình dự báo năng suất được thiết lập nhằm xác định các mối quan hệ giữa đặc điểm sinh thái của vùng và khả năng sản xuất của từng loại cây trồng. Các mô hình này có thể cập nhật liên tục khi có dữ liệu mới, đưa ra dự báo theo mùa vụ hoặc theo giai đoạn phát triển cây trồng với độ chính xác cao.

Lập kế hoạch mùa vụ quyết định trực tiếp đến sản lượng, hiệu quả tài nguyên và mức độ thích ứng với biến động khí hậu. GIS hỗ trợ xác định thời điểm gieo trồng, thu hoạch tối ưu dựa trên dữ liệu khí hậu lịch sử và dự báo, đặc tính đất đai, nhu cầu sinh lý của từng loại cây trồng và biến động năng suất qua nhiều mùa vụ trước đó. Bằng cách phân tích chuỗi dữ liệu không gian, thời gian trong môi trường GIS, bản đồ lịch mùa vụ được xây dựng và là công cụ hữu ích để tránh rủi ro mưa trái mùa, hạn hán hoặc nhiệt độ bất lợi trong giai đoạn trổ bông.

Tại Việt Nam, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam đã sử dụng GIS kết hợp dự báo ENSO để hoạch định lịch gieo sạ lúa cho đồng bằng sông Cửu Long, giúp nông dân né hạn mặn và đạt năng suất ổn định trong điều kiện biến đổi khí hậu.

Quản lý chăn nuôi vật nuôi

Việc bố trí cơ sở chăn nuôi cần xem xét nhiều yếu tố: khoảng cách tới khu dân cư, nguồn nước, hướng gió, quy hoạch giao thông và xử lý chất thải. Vì vậy cần có giải pháp quy hoạch tối ưu vị trí trại chăn nuôi, đảm bảo yêu cầu môi trường và giảm thiểu xung đột không gian với các ngành khác như trồng trọt, công nghiệp hay dân sinh. Việc ứng dụng GIS giúp tính toán tải lượng vật nuôi tối ưu dựa trên khả năng cung cấp thức ăn, nguồn nước và năng lực xử lý chất thải tại địa phương, góp phần giảm thiểu phát thải khí nhà kính và ô nhiễm môi trường.

GIS quản lý thông tin vị trí của từng cơ sở chăn nuôi hoặc đàn vật nuôi trong các mô hình quy mô lớn, trang trại tập trung hoặc chăn thả bán tự nhiên. Qua đó, người quản lý có thể phân bố trại chăn nuôi, số lượng vật nuôi, loại giống, chu kỳ sinh trưởng và tình trạng sức khỏe của đàn theo từng vùng địa lý.

Trong chăn nuôi sẽ bao gồm nhiều rủi ro lây lan dịch bệnh động vật theo thời gian và không gian, vậy nên việc vạch ra vùng đệm cách ly, vùng giám sát theo từng cấp độ là rất cần thiết. Hệ thống thông tin địa lý thiết lập được mô hình cảnh báo sớm và vạch ra vùng đệm cách ly, vùng giám sát theo từng cấp độ. Một ứng dụng tiêu biểu là hệ thống EMPRES-i của FAO - nền tảng giám sát dịch bệnh động vật toàn cầu, ứng dụng GIS để theo dõi và ứng phó nhanh với các bệnh truyền nhiễm như cúm gia cầm, lở mồm long móng (FMD), hoặc dịch tả lợn châu Phi (ASF).

Tổng kết lại, hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã đóng góp to lớn trong cuộc cách mạng hóa ngành nông nghiệp. Không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất, GIS còn hướng đến một nền nông nghiệp bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu và phát triển theo thời đại chuyển đổi số. Những ứng dụng này là cơ sở khoa học cho các giải pháp thúc đẩy phát triển nông nghiệp tuần hoàn, đa giá trị.

Trên đây là thông tin chi tiết về Thị trường bất động sản mà Đất Vàng Việt Nam muốn chia sẻ với bạn. 

Truy cập website để cập nhật thông tin mới nhất và tin tức nóng hổi từ thị trường bất động sản toàn quốc.

Đất vàng Việt Nam

​​Nền tảng tra cứu dữ liệu liên thông Quy hoạch - Dự án - Giá đất