THÔNG TIN VỀ LUẬN ÁN
Tên luận án: Thiết kế hệ thống thu thập dữ liệu và dựng bản đồ EC của đất nông nghiệp
– Ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
– Mã số: 9520216
– Họ tên nghiên cứu sinh: Hồ Thế Anh; Khóa: 2021 đợt 1
– Mã số: P1821001
– Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Nguyễn Chí Ngôn
– Người hướng dẫn phụ:
– Cơ sở đào tạo: Trường Bách Khoa, Đại học Cần Thơ
1. Tóm tắt nội dung luận án
Đo độ dẫn điện đất (EC) là chỉ số đáng tin cậy, đã được chứng minh có hiệu quả | trong quản lý sức khỏe đất, canh tác nông nghiệp chính xác và quản lý vùng đất nhiễm mặn. Tại Việt Nam, mặc dù nông nghiệp đang trong giai đoạn hiện đại hóa và chuyển đối số, nhưng các nghiên cứu và công cụ thu thập EC tại hiện trường vẫn còn hạn chế. Luận án này nhằm thực hiện hai mục đích nghiên cứu bao gồm: thiết kế hệ thống thu thập dữ liệu tại hiện trường và xây dựng giải pháp lập bản đồ EC trong điều kiện canh tác tại Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL).
Kết quả nghiên cứu cho thấy, hệ thống thu thập EC đã được phát triển thành công được sử dụng với hai cấu hình điện cực đo theo điểm (EC_10) và đo liên tục (ECc_15). Đặc biệt, phiên bản ECc_15 được tích hợp lên máy kéo Yanmar hoạt động như một thiết bị đo EC đồng thời có chức năng như một công cụ làm phẳng mặt ruộng trong quá trình làm đất trước khi gieo hạt. Hệ thống sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính để hiệu chuẩn với thiết bị tham chiếu Hanna HI98331. Kết quả hiệu chuẩn cho thấy độ chính xác cao: R² = 0,98 trong môi trường nước và R2 =0,97 trong đất với điện cực EC_10. Đối với dữ liệu ECc_15 thu thập trong môi trường đất, sử dụng mạng nơ-ron nhân tạo (ANN), hệ thống đạt R3 = 0,7449.
Bản đồ EC đã được xây trên diện tích 1,4 ha đất lúa với 228 mẫu dữ liệu, sử dụng thuật toán nội suy Kriging cho kết quả tối ưu (R2 = 0,79, RMSE = 0,048). Ngoài ra, dữ liệu EC còn được ứng dụng để đánh giá sinh trưởng lúa thông qua các chỉ số NDVI, NDRE (thu từ UAV). Tương quan Spearman cao nhất được ghi nhận giữa EC đầu vụ và NDVI tại 39 ngày (r = 0,82). Luận án cũng đã sử dụng mô hình mạng học sâu LSTM để dự đoán năng suất lúa tại 5 khu vực ở ĐBSCL, đạt R² = 0,85, minh chứng tiềm năng của dữ liệu EC trong việc dự báo các khu vực có năng suất lúa cao. Hơn nữa, EC còn được mở rộng ứng dụng để ước lượng độ ẩm đất với R² = 0,91 trong phòng thí nghiệm và thử nghiệm với chỉ số NDVI ở đất vườn có R2 = 0,75.
Các kết quả từ luận án này đóng góp quan trọng vào tiềm năng phát triển kỹ thuật đo EC tại hiện trường, đồng thời mở ra hướng kết hợp chỉ số EC với các thuật toán học sâu nhằm hỗ trợ lựa chọn cây trồng phù hợp theo khu vực, quản lý tài nguyên đất nhiễm mặn và thúc đẩy nông nghiệp chính xác tại Việt Nam.
