BÀI GIẢNG PHƯƠNG PHÁP TƯỚI TIÊU

Chia sẻ: Le Chi Hung Cuong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:96

Thêm vào BST

Báo xấu

436
lượt xem 55
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

1. Ý nghĩa, nhiệ m vụ, nội dung và sơ lược lịch sử phát triển môn học 1.1. Ý nghĩa Nước là một yếu tố quan trọng, ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Trong sản xuất nông nghiệp, nước trên đồng ruộng luôn thay đổi. Sự thay đổi đó làm cho đất phát triển theo hai hướng trái ngược nhau - đất ngày càng tốt lên hay ngày càng xấu đi. Nếu chúng ta nắm vững quy luật biến đổi của chế độ nước và sử dụng hợp lý các nguồn nước...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÀI GIẢNG PHƯƠNG PHÁP TƯỚI TIÊU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ DỰ ÁN HỢP TÁC VIỆT NAM – H À LAN BÀI GIẢNG PHƯƠNG PHÁP TƯỚI TIÊU Người biê n soạn: ThS. Nguyễn V ăn Đ ức Huế, 08/2009
BÀI MỞ ĐẦU G IỚI THIỆU 1. Ý nghĩa, nhiệ m vụ, nội dung và sơ lược lịch sử phát triển môn học 1.1. Ý nghĩa Nước là một yếu tố quan trọng, ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Trong sản xuất nông nghiệp, nước trên đồng ruộng luôn t hay đổi. Sự thay đổi đó làm cho đất phát triển theo hai hư ớng trái ngược nhau - đất ngày càng tốt lên hay ngày càng xấu đi. Nếu chúng ta nắm vững quy luật biến đổi của chế độ nước và sử dụng hợp lý các nguồn nước ở từng vùng thì độ phì c ủa đất ngày càng tăng lên hoặc hạn chế đến mức thấp nhất sự phát triển xấu của đất đai. Ngược lại, nếu không nắm vững quy luật biến đổi chế độ nước của đất và sử dụng không hợp lý các nguồn nước thì độ phì c ủa đất giảm dần, đất bạc màu, một số nơi đất có thể bị hoá mặn, thậ m chí không sử dụng đất để trồng trọt được nữa. Rõ ràng, nước là một yếu tố quan trọng trong quá tr ình hình thành đất. Đocurtraiep đã nói: Để đặt nông nghiệp lên đôi chân vững chắc và đảm bảo cho nó một con đường phát triển b ình thường, cần tiên đoán thông t hạo quá tr ình hình thành đất, điều khiển chế độ nước của đất và c ủa cả vùng. Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật hiện đại, người ta đã biến hàng triệu hecta đất khô cằn, đất lầy, đất mặn thành đất trồng trọt phì nhiêu. Một trong những đối tượng chính c ủa sản xuất nông nghiệp là cây trồng. Muốn năng suất cây trồng ngày càng cao và ổ n định cần thỏa mãn các đ iều kiện sống của nó. Các điều kiện đó là: nước, chất dinh dưỡng, ánh sáng, nhiệt độ, không khí. Các điều kiện sống của cây trồng có liên qua n mật thiết với nhau và tuân theo quy luật không thay thế. Tuy nhiên, chế độ nước có ảnh hưởng rõ rệt đến chế độ nhiệt, không khí và dinh dư ỡng trong đất. Trong tự nhiên, nước phân bố không đều cả về không gian và thời gian, không phù hợp với nhu cầu nước c ủa cây trồng. Lượng nước đến (mưa, nước ngầm) quá nhiều hay quá ít so với lư ợng nước tiêu hao thì cây trồng bị úng hoặc bị hạn. Vì vậy, điều tiết chế độ nước của đất phù hợp với nhu cầu nư ớc của cây trồng là một biện pháp kỹ thuật quan trọng đối với tăng vụ, tăng năng suất cây trồng và nâng cao độ phì nhiêu c ủa đất. Thực tiển sản xuất ở nhiều vùng khô hạn trên thế giới thấy rằng sản phẩm thu được trên diện tích được tưới tăng từ 2 đến 3 lần sản phẩm thu được trên đất không đư ợc tưới. 1.2. Nhiệm vụ 1. Dựa trên c ơ s ở khoa học, nhận rõ sự thay đổi chế độ nước của đất ở từng vùng và hậu quả của nó đối với sự biến đổi đất đai cũng như quá tr ình sản xuất nông nghiệp để xây dựng phương hướng sử dụng nước, bảo vệ, cải tạo, nâng cao độ phì nhiêu của đất và năng suất câ y trồng. 2. Nắm vững những quy luật hình thành và biến đổi chế độ nước trong đất, nghiên cứu các phương pháp k ỹ thuật điều tiết nước của đất ( tưới và tiêu nước) đáp ứng nhu cầu nước của cây trồng góp phần tăng năng suất và hạ giá thành sản phẩm. 1.3. Nội dung 1. Xác đ ịnh chế độ tưới và tiêu nư ớc của cây trồng trong hệ thống luân canh từng vùng có điều kiện đất đai khí hậu khác nhau. Nghiên cứu các phương pháp tưới và k ỹ thuật tưới hiện đại phù hợp với từng loại cây trồng, đất đai, tr ình độ sản xuất ngày càng t iế n bộ. 1
2. Khai thác các nguồn nước ở địa phương, xây dựng mạng lưới mương điều t iết nước mặt ruộng đáp ứng các yêu cầu về chế độ và phương pháp tưới tiêu, cải tạo đất, các yêu cầu về cơ giới hóa các khâu canh tác, giao thông, vận chuyển trong hệ thống luân canh cây trồng trên đồng ruộng. 3. Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật thủy nông để cải tạo đất mặn, đất úng, đất lầy thụt và bảo vệ đất đồi núi. Môn học thủy nông có liên quan chặt chẽ đến các môn học khác như: nông hóa thổ nhưỡng, sinh lý cây trồng, khí tượng thủy văn và đ ịa chất thủy văn. Đặc biệt liên quan đến thủy lợi công tr ình. Nhờ các biện pháp kỹ thuật thủy lợi công tr ình mà giải quyết nguồn nước tưới mặt ruộng. Ngược lại, các biện pháp điều tiết nước mặt ruộng đư ợc thực hiện tốt trong thâm canh cây trồng và cải tạo đất thì mục đích của các biện pháp kỹ thuật thủy lợi mới đạt được và có hiệu quả kinh tế cao. 1.4. Sơ lược lịch sử phát triển của thủy nông 1.4.1. Trên thế giới Trước hết là Ai cập: một nước có lịch sử văn minh lâu đời của nhân loại đã có nhiều t hành tựu trong tưới tiêu nước. Năm 2000 trước công nguyên, hoàng tử Assyrian đã chỉ đạo hướng dòng nước sông Nil để tư ới cho các vùng đ ất sa mạc của Ai cập. Trên mộ của ông ta có dòng chữ:” Ta buộc dòng nước hùng vĩ kia phải chạy theo ý muốn của ta và dẫn nước của nó làm phì nhiêu cho những vùng đất trước đó còn hoang hóa không có dân cư”. Ở Ai cập cách đây 5000 năm đ ã xây dựng được đập giữ nước, có đập d ài tới 355 feet ( 1 foot = 0,3048m). Từ đó cho ta thấy thời cổ xưa con người đã thấy được vai trò to lớn của tưới tiêu. Tưới nước ở nhiều quốc gia là khoa học của sự sống và đã đầu tư thích đáng cho nó. Ở Trung Quốc cách đây 4000 năm đã có những hoạt động điều khiển dòng nước. Có kênh đào dài t ới 700 dặm, đã xây dựng một mạng lư ới tưới ở vùng đồng bằng và đem lại nhiều thành quả trong sản xuất nông nghiệp nhờ những công tr ình này. Ở Ấn độ trư ớc chúng ta 20 thế kỷ cũng đã xây dựng được kho chứa nước để tưới cho lưu vực sông Indus. Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều tiến bộ trong lĩnh vực thủy nông. Nhiề u công trình thủy nông hiện đại được xây dựng. Nhiều phương pháp tưới tiên tiến đã được áp dụng rộng rải như: hệ thống tư ới phun mưa, tưới ngầm... 1.4.2. Ở Việt Nam Từ lâu, nhân dân ta đã biết đắp bờ giữ nước, đào giếng khơi mương lấy nước tưới ruộng. Thế k ỷ 10 (983) nhân dân Thanh Hóa đã đào sông Đồng Cỏ, Thái Hòa. Dưới thời Lý Thái Tôn đào sông Đan Nãi. Thời Trần Thái Tông (1231) đào sông Hào và sông Trẫm. Năm 1390 đào sông Thiên Đức (sông Đuống ngày nay). Thời kỳ thực dân Pháp xâm lược nước ta, chúng xây dựng được 10 công tr ình thủy nông. Sau năm 1954 nhiều công tr ình thủy nông được phục hồi, đến năm 1957 đã tưới được 27 vạn ha ruộng đất góp phần phục hồi sản xuất sau chiến tranh. Ở thời kỳ này, chúng ta đã xây dựng nhiều công tr ình thủy lợi lớn như: Đại t hủy nông Bắc Hưng Hải, thủy lợi Dầu Tiếng...nhờ chủ động tưới tiêu mà năng suất lúa từ 2 - 3 tấn/vụ/ha tới nay đạt 5 - 7 tấn/vụ/ha, nước ta trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ 3 trên thế giới. 2. M ột vài đặc điểm chính của thiên nhiên Miền Trung và nhiệ m v ụ công tác thủy nông trong sự nghiệp phát triển nông nghiệp hiện nay. 2
2.1. M ột vài đặc điể m chính của thiên nhiên Miền Trung Khu vực Miền Trung địa hình r ất phức tạp, bị chia cắt bởi các đèo chắn ngang ra biển. Là một khu vực có bề ngang hẹp và kéo dài theo phương kinh tuyến. Khí hậu phân hóa theo phương kinh tuyến rất rõ. Cộng với những nhiễu động do cơ chế gió mùa nên vùng duyên hải Miền Trung là nơi khí hậu phân hóa mạnh mẽ - Địa hình: Địa hình miền Trung hết sức phức tạp cho nông nghiệp, t huỷ lợi, giao thông...Đồng bằ ng nhỏ hẹp, nhiều sông suối chia cắt. Chạy dọc theo bờ biển là một dãy cồn cát đang di động theo thời tiết. Địa hình dốc từ Tây sang Đông. Tốc dộ dòng chảy lớn, thường xảy ra lũ lớn. Vùng đồi núi khá lớn, thảm thực vật thưa t hớt. Rừng và thảm thực vật hết sức quan trọng đối với khu vực Miền Trung. - Đất đai: được tạo nên nhờ sự bồi đắp bởi các dòng sông: Mã, Chu, Gianh, Kiến Giang... - Khí hậu thời tiết: Lượng mưa khá lớn, tập trung vào tháng 9, 10, 11 chiếm 65 – 70 % tổng lư ợng mưa hàng năm. Lượng mưa tăng d ần và đạt đỉnh ở Thừa Thiên Huế. Bắc Trung bộ 1200 – 1600 mm, Đông Hà 2274 mm, Huế 2800 – 3000 mm. Lượng mưa phân bố không đều theo không gian và thời gian. Nhiệt độ: chế độ nhiệt của khu vực này phụ thuộc rất nhiều vào gió mùa. Mùa lạnh gió mùa đông bắc nhiệt độ hạ xuống thấp có khi xuống 50 C ở Alưới. M ùa hạ có gió mùa tây nam làm nhiệt độ tăng đáng kể. Nhiệt độ cao nhất có khi trên 400C ở vùng đồng bằng, ở Đông Hà, Đồng Hới có khi tới 42,10 C. - Thuỷ văn và sông ngòi: khu vực này có r ất nhiều sông suối nhưng lưu vực không lớn. Nếu chỉ tính những sông có chiều d ài dòng chính trên 10 k m thì ở k hu vực Miền Trung có 740 sông, trong đó có 93 % có diện tích lưu vực nhỏ hơn 500 km2. Các cửa sông chịu ảnh hưởng của thuỷ triều, bán nhật triều, nhật triều. 2.2. Nhiệm vụ công tác thuỷ nông trong giai đoạn hiện nay. Trong sản xuất nông nghiệp, công tác thuỷ nông là công tác hàng đầu. Thuỷ nông phải đảm bảo tưới và tiêu nước chủ động góp phần tích cực vào việc tăng vụ, tăng năng suất cây trồng và cải tạo đất. Để thực hiện các yêu cầu nói trên, công tác thuỷ nông có nhiệm vụ sau: 1. Tiếp tục hoàn chỉnh các công tr ình thuỷ nông, đảm bảo dẫn nước thông suốt từ công trình đầu mối đến mặt ruộng. Xây dựng công tr ình mới trên cơ sở quy hoạch sản xuất, thuỷ nông cho các vùng chuyên canh và khu kinh tế mới. Kết hợp chặt chẽ việc thuỷ lợi hoá và cơ giới hoá nông nghiệp, giao thông vận tải, bảo vệ và cải tạo đất theo hướng quy mô sản xuất lớn. 2. Nâng cao chất lượng công tác quản lý và khai t hác hệ thống thuỷ nông. Đưa công tác sử dụng nước vào nề nếp, đáp ứng yêu cầu thâm canh, tăng vụ, cải tạo đất. Nâng cao hệ số sử dụng nước hữu ích trong đơn vị sản xuất và hệ thống tưới, giảm chi phí nước tưới góp phần hạ giá thành sản phẩm. 3. Sử dụng nước cải tạo đất mặn, chua mặn, lầy thụt, chống xói mòn bằng biện pháp thuỷ nông để bảo vệ đất đồi núi. 3
4
BÀI 1 C Ơ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC TƯỚI NƯỚC CHO CÂY TRỒNG 1.1. Tác dụng của tưới nước 1.1.1. Ảnh hưởng của tưới nước đến đất đai Tưới nước có thể làm thay đổi phương hướng của quá trình biến đổi đất đai. Ảnh hưởng của tưới đối với đất biểu hiện trên nhiều mặt: làm thay đổi lý tính, làm thay đổi các quá trình hoá học, sinh vật học trong đất, quá trình phá huỷ hoặc tích lũy chất hửu cơ... Sự thay đổi lý tính biểu hiện trước hết ở chổ làm thay đổi kích thước cấp hạt đất. Theo B.O.Ghienco tưới nước làm giảm các cấp hạt có kích thước 3 -1 m m và làm tăng cấp hạt có kích thước bé ở lớp đất 0 - 20 cm. Do vậy mà dung trọng đất tăng lên, độ rỗng và tính thấm nước của đất giảm xuống, nhất là ở tầng đất mặt. V ới các loại cây trồng khác nhau, dưới ảnh hưởng của tưới nước, các cấp hạt đất thay đổi khác nhau. Tưới nước với độ ẩm đất 50 - 60 % độ ẩm tối đa thì sức liên kết, sức dính hút của hạt đất nằm trong giới hạn thích hợp nhất cho việc làm đất bằng cơ giới. Tưới nước có thể dẫn đến hình thành một lớp đất chặt ở tầng đất sâu do quá trình rửa trôi keo đất theo trọng lực. Sự rửa trôi này kéo theo các hợp chất cacbonat Ca, Mg, SiO2 và chúng tích tụ lại ở độ sâu nhất định tuỳ theo tính chất của đất: Đất nặng lớp đất chặt hình thành ở độ sâu 0,45 đến 1,2 m - Đất nhẹ lớp đất chặt hình thành ở độ sâu 1,2 đến 3,0 m - K hi tưới nước có phù sa thì lý tính của đất còn bị thay đổi bởi các cấp hạt sét được dẫn vào ruộng. Những cấp hạt sét đường kính nhỏ hơn 0,005 mm, nhất là những cấp hạt sét đường kính nhỏ hơn 0,001 mm có tác dụng làm tăng khả năng giữ nước, sức dính hút, sức liên kết của đất cát. Ngược lại, những cấp hạt có kích thước lớn hơn lại có tác dụng làm tăng độ tơi xốp và thoáng khí của đất sét. Vì vậy , cần thấy rõ được vai trò của nước tưới đối với tính chất đất khác nhau để có thể sử d ụng nước phù hợp với các quá trình biến đổi lý học có lợi cho điều kiện dinh dưỡng của cây trồng và độ phì của đất. Xác định đúng đắn chế độ tưới nước trong những điều kiện địa chất thuỷ văn, khí hậu thời tiết và đất đai khác nhau là cơ sở của việc đảm bảo những yêu cầu trên. Tưới nước còn ảnh hưởng đến chế độ nhiệt của đất. Do nhiệt dung của nước lớn nên tưới nước có thể điều hoà nhiệt độ đất. Về mùa n óng, đất có độ ẩm thích hợp, nhiệt độ đất thấp hơn ở đất không được tưới và ngược lại về mùa rét nhiệt độ đất cao hơn. Tưới nước cũng dẫn đến những thay đổi về mặt hoá tính của đất. Trước hết, nước là môi trường để tiến hành các phản ứng hoá học xảy ra trong đất. Nước có thể hoà tan các chất dinh dưỡng tích luỹ trong đất để cung cấp cho cây trồng. Nước làm giảm nồng độ dung dịch đất tạo điều kiện cho cây trồng hút thức ăn thuận lợi. Nước tưới còn mang vào đất nhiều chất hòa tan, chất lơ lử ng có ích cho cây trồng, nhất là nước tưới có phù sa. Vì vậy, tưới nước có thể làm tăng được chất dinh dưỡng cho 5
đất. Nhưng tưới nước không đúng có thể dẫn đến những biến đổi có hại cho độ phì c ủa đất đai và cây trồng. Khi lượng nư ớc tưới quá nhiều, n ước sẽ rửa trôi các chất dinh d ưỡng xuống tầng sâu, có thể làm mức nước ngầm dâng cao tới lớp đất có bộ rễ cây hoạt động, đất trở nên thiếu thoáng khí và phát triển theo con đ ường lầy hoá, tái mặn. Tưới quá nhiều n ước, quá trình phản nitrat hoá m ạnh, nhất là khi tưới tràn. D ẫn đến hiện tượng mất đạm khi tưới n ước. Lượng nư ớc thừa chảy xuống tầng đất sâu kéo theo đạm NO3 là nguyên nhân của sự mất đạm ở lớp đất mặt. Nh ưng không ph ải các chất dinh dưỡng đều bị rửa trôi theo dòng chảy. Kali trong đ ất ở dạng dung dịch hoặc bón vào đ ất d ưới dạng muối rất nhanh chóng chuyển sang dạng kali tổng số. Lân di động cũng nhanh chóng bị đất hấp phụ. Vì vậy, khi tưới n ước chúng rửa trôi không đáng kể. Tưới nước còn ảnh hưởng đến hoat động sinh học ở tro ng đ ất. Nói chung, độ ẩm đất thích hợp cho các loại vi sinh vật hoạt động gần với giới hạn độ ẩm cần thiết cho cây trồng. Ở độ ẩm cây héo thì ho ạt động của vi sinh vật bị đ ình trệ. Độ ẩm 80 – 95 % c ủa sức chứa ẩm tối đa đồng ruộng là giới hạn thích hợp nhất cho nấm và xạ khuẩn hoạt động. Vi khuẩn phân giải Cellulose cũng hoạt động mạnh ở giới hạn độ ẩm 85 – 90 % độ chứa ẩm tối đa. Vi khuẩn nitrat hoá hoạt động mạnh ở giới hạn độ ẩm tr ên 60% và bị đình trệ khi đ ất có độ chứa ẩm tối đa. Tưới n ước còn ảnh hưởng đến sự hoạt động của vi khuẩn nốt sần. Trong vùng khô h ạn nốt sần của rễ cây họ đậu gần như không hình thành được. Nh ưng tưới đủ nước thì quá trình này tiến hành bình thường và sự dinh dưỡng đạm của cây trồng được tăng c ường hơn. Nếu lúc tưới đất bảo hoà nước thì vi sinh vật yếm khí hoạt động mạnh, hoạt động của vi sinh vật háo khí bị kìm hãm. Kho ảng cách giữa 2 lần tưới c àng dài thì sự khác nhau giữa phương hướng hoạt động của vi sinh vật trong đất tr ước và sau tưới càng lớn. Sự phân giải chất hữu cơ trong đ ất gắn chặt với hoạt động của vi sinh vật. Đất thiếu nước hoạt động của vi sinh vật háo khí mạnh mẽ thuận lợi cho quá tr ình phá huỷ các chất hữu cơ, nhất là mùn. Quá trình phá hu ỷ các chất hữu cơ mâu thu ẩn với sự cần thiết nâng cao độ phì của đất. Việc nâng cao năng suất cây trồng nông nghiệp đòi hỏi phải tăng lượng chất hữu cơ trong đ ất. Tưới n ước hợp lý có tác dụng điều ho à được hoạt động sinh học trong đất, quá tr ình tích lu ỹ chất hữu cơ sẽ trội hơn quá trình phá huỷ chúng. Và đ ất sẽ giàu ch ất h ữu cơ c ần thiết cho sự dinh dưỡng của cây trồng. Do vậy, sự thay đổi các hoạt động sinh học trong đất liên quan chặt chẽ với các yếu tố của chế độ tưới như lượng nước tưới, số lần tưới, độ sâu lớp đất tưới và phương pháp tưới. 1.1.2. Ảnh h ưởng của tư ới nư ớc đến cây trồng . Tưới n ước dẫn đến những sự thay đổi về tính chất hoá học, hoạt động sinh vật học trong đất và tiểu khí hậu đồng ruộng. Do đó ảnh hư ởng trực tiếp đến sinh 6
trưởng phát triển, năng suất và ph ẩm chất cây trồng. Đứng về mặt hoạt động sinh học, tưới n ước sẽ giúp cho cây trồng hấp thụ chất dinh dưỡng đ ược thuận lợi, cung cấp đầy đủ n ước cho cây tiến h ành các quá trình sinh lý bình thư ờng trong những điều kiện ngoại cảnh thay đổi, nhất là những vùng khô h ạn. Nhiều thí nghiệm đ ã cho thấy rằng, cung cấp đầy đủ nước và CO2 cây trồng có thể nâng cao khả năng đồng hoá lên 5 - 8 lần, hoặc cao hơn nữa. Ngay cả trong những ngày trời âm u, khả năng đồng hoá của cây trồng đ ược tư ới có thể tăng gấp đôi. Chính vì trong điều kiện cung cấp đủ n ước, cây trồng có thể sử dụng đến mức tối đa các yếu tố dinh d ưỡng khác, nhất là phân bón và có thể tiến h ành nhịp nh àng các quá trình trao đổi chất m à sinh trưởng phát triển thuận lợi. Tưới nước không những làm tăng năng suất cây trồng m à còn ảnh hư ởng đến phẩm chất sản phẩm. Theo tài liệu của rất nhiều tác giả (Laicop, Paplop...) tưới nước cho lúa mì có thể làm tăng năng su ất 4 - 5 lần hoặc cao hơn nữa nh ưng đồng thời cũng làm gi ảm hàm lượng protein trong hạt trung bình 3,2 - 7,6 % so với cây trồng không được tư ới. Các tác gi ả cho rằng, sự giảm h àm lư ợng protein trong hạt cây họ ho à thảo d ưới ảnh hưởng của tưới n ước là quy lu ật chung cho tất cả cây trồng thuộc họ này. Nguyên nhân d ẫn đến kết quả trên có thể do tư ới nước đ ã ảnh hưởng đến sự tích luỹ protein vào hạt. Cụ thể: - Một là, khi tưới nước làm thay đ ổi sự cung cấp đạm cho cây trồng, cây trồng không đ ủ đạm để d ùng vì trong điều kiện đ ược tưới cây trồng sinh trưởng nhanh, tích luỹ lượng chất khô lớn, yêu c ầu một lượng chất dinh dưỡng cao, hơn nữa đạm có thể bị rửa trôi xuống tầng sâu. - Hai là, tưới n ước ảnh hưởng trực tiếp đến sự tích luỹ protein. Vì tưới nư ớc làm thay đ ổi tốc độ của các quá trình tích luỹ vật chất khô và tốc độ chín của hạt. Ở cây không được t ưới, lá cây gi à nhanh và theo m ức độ gi à của lá tỷ lệ đạm và hydrat cacbon vận chuyển vào hạt nghiêng về phía tăng t ương đối hàm lượng đạm (Paplop, 1955). Trong điều kiện khô hạn sự vận chuyển hydrat cacbon bị kìm hãm ở mức độ cao hơn sự vận chuyển đạm vì cùng với tốc độ gi à của lá, khả năng đồng hoá CO2 và tích lu ỹ hydrat cacbon trong lá và h ạt bị đình trệ nhanh hơn. Tuy r ằng, trong hạt của cây trồng không đ ược tưới protein tích luỹ nhiều hơn (tính theo % khối lượng chất khô), nhưng ở bộ phận bông của cây trồng đ ư ợc tưới chứa nhiều glutamat amon có nhiều khả năng đ ể sinh tổng hợp protein h ơn ở bộ phận bông của cây trồng không được tưới. Khả năng sinh tổng hợp protein không thể thực hiện triệt để vì hàm lư ợng đạm trong các cơ quan sinh trưởng của chúng quá thấp. Sự thiếu đạm và các ch ất dinh dưỡng khác khi tưới nư ớc bằng con đ ường sử dụng phân bón hợp lý. Hay nói cách khác, đ ể đảm bảo tăng năng suất cây trồng và giữ vững phẩm chất bên cạnh công tác tưới tiêu còn tác động các biện pháp kỹ thuật khác như bón phân, xới xáo, l àm cỏ... 1.1.3. Ảnh h ưởng của tư ới nư ớc đến ti ểu khí hậu đồng ruộng 7
Tưới n ước có ảnh h ưởng lớn đến nhiệt độ của tầng không khí sát mặt đất. Trên đất được tưới nhiệt độ thấp hơn ở đất không được tưới, ngược lại độ ẩm cao hơn. Thí nghiệm ở trạm tưới Accavat (Liên xô cũ) cho thấy trên m ặt đất bỏ hoang nhiệt độ lên tới 32,4 oC, nhưng nếu đ ược tưới nước nhiệt độ giảm xuống 24,3 oC. Trên ruộng trồng bông nhiệt độ 29,3 oC, sau khi tưới giảm xuống 25,3 oC. Sự thay đổi của tiểu khí hậu đồng ruộng c òn ph ụ thuộc vào phương pháp tư ới khác nhau. Tài liệu nghiên cứu của viện sĩ Côt-chia-côp cho thấy sự khác nhau về nhiệt độ, độ ẩm, thiếu hụt bão hoà không khí và bay h ơi m ặt đất d ưới ảnh h ưởng của phương pháp tưới như sau (bảng 1): Bảng 1: Ảnh hưởng của phương pháp tưới đến tiểu khí hậu đồng ruộng Nhi ệt độ Thi ếu hụt bão Đi ều kiện Độ ẩm B ay hơi Thí nghi ệm trung bình Không khí hoà không khí (mm) o ( C) (%) (mb) Mưa nhân tạo 27,6 51 4,7 47 Tưới r ãnh 28,3 42 18,1 114 Không tưới 29,6 38 21,1 131 Mặt khác, khả năng hấp thụ nhiệt của đất ẩm và đất khô khác nhau đ ã dẫn đến sự thay khác nhau về tiểu khí hậu đồng ruộng. Sự thay đổi của tiểu khí hậu đồng ruộng đ ã d ẫn đến sự khác nhau về sinh trưởng của cây trồng, việc nâng cao ẩm độ và hạ thấp nhiệt độ không khí đ ã làm giảm lượng bốc hơi m ặt lá và quá trình đồng hoá của cây đ ược tăng cường, năng suất cây trồng đ ược nâng cao hơn. Qua đó, cho ta th ấy rằng nước tưới không những là nhu cầu cần thiết của cây trồng m à còn là yếu tố có tác dụng chi phối các yếu tố ngoại cảnh, tạo cho cây trồng môi tr ường thuận lợi để sinh trưởng và phát triển tốt. 1.2. Lư ợng n ước cần tưới cho cây trồng 1.2.1. Yêu cầu nư ớc của cây trồng Để sinh trưởng, phát triển cây trồng cần đ ược cung cấp đồng thời đầy đủ các yếu tố ánh sáng, nhiệt độ, nước, không khí và thức ăn. Nước, không khí, các chất dinh dưỡng là những nguyên liệu để tổng hợp nên chất hữu cơ trong cây nhưng nước l à yếu tố cây trồng phải sử dụng một khối lượng lớn nhất. L ượng nước này phần lớn đ ược sử dụng vào quá trình bay hơi m ặt lá (99,8 %) và chỉ có 0,01 - 0,03 % là dùng đ ể xây dựng các bộ phận của cây. Lượng nước chứa trong các bộ phận của cây luôn luôn thay đổi. Theo kết quả của các nh à nghiên cứu thực vật chỉ trong thời gian 1 giờ đ ã có 10 – 100 % lượng nư ớc trong cây đ ược đổi mới. Chính vì vậy, mỗi ngày trên diện tích 1 ha cây trồng (ngô, lúa, rau) c ần 30 – 60 m3 nước. L ượng nước cây cần tăng theo quá tr ình sinh trưởng, đạt đến mức tối đa khi cây có khối lượng thân lá lớn nhất nhưng cũng có khác nhau tuỳ theo loại cây trồng: - Những loại cây lấy hạt nhu cầu n ước nhiều nhất ở thời kỳ hình thành c ác cơ quan sinh s ản. 8
- Nh ững loại cây lấy củ nhu cầu n ước nhiều nhất ở thời kỳ phát triển củ. Ở thời kỳ này, cây tiêu thụ nước với hiệu suất tích luỹ chất khô cao nhất và nước đóng vai quyết định đến năng suất cuối cùng. - Cây rau yêu c ầu nước trong suốt quá trình sinh trưởng. Vì vậy, để cây trồng sinh trư ởng phát triển bình thường phải thường xuyên có dòng nước đi từ rễ lên lá để nhanh chóng b ù đ ắp lại tổn thất nước do bay hơi m ặt lá. Do đó, cây yêu cầu đất phải có độ ẩm thích hợp, đảm bảo sức giữ nước của đất luôn luôn bé hơn s ức hút nước của cây và đ ất có tính thấm n ước tốt để độ ẩm đó nhanh chóng chuyển đến cung cấp cho cây trồng. Độ ẩm đất thích hợp trong tầng đất bộ rễ hoạt động thay đổi theo yêu cầu sinh lý của từng loại cây trồng, qua các thời kỳ sinh trưởng khác nhau. Nhưng đ ối với cây trồng cạn, giới hạn trên của độ ẩm thích hợp thường trùng với độ chứa ẩm tối đa của đất, phụ thuộc vào thành ph ần cơ giới và kết cấu đất, nằm trong phạm vi 70 – 85 %. Giới hạn dưới của độ ẩm thích hợp phải lớn hơn độ ẩm cây héo, thay đổi tuỳ theo đ ặc điểm sinh lý của từng loại cây trồng, độ sâu hoạt động của bộ rễ và khả năng vận chuyển, trao đổi nước của đất. Nhìn chung, giới hạn d ưới thích hợp dao động xung quanh độ ẩm 60 – 75 % độ chứa ẩm tối đa của đất nhất là thời kỳ khủng hoảng nước của cây (bảng 2). Bảng 2: Giới hạn d ưới của độ ẩm đất thích hợp cho một số cây trồng (% của độ ẩm tối đa) Gi ới hạn độ ẩm Cây trồng Tính ch ất đất Th ời kỳ cần nhất thích hợp (%) Thịt và thịt nhẹ P hân hoá cờ, trổ cờ, phun râu Ngô 75 - 80 Khoai tây Thịt và thịt nhẹ Củ phình to đến thu hoạch 75 - 80 Bắp cải Thịt và thịt nhẹ Suốt quá trình sinh trưởng 80 - 85 Thịt và thịt nhẹ Hình thành qu ả Cà chua 70 - 75 Thịt thịt nặng Củ phình to đến thu hoạch Kh. Lang 70 - 75 Lúa mỳ Đất thịt P hân hoá đồng đến chín sữa 70 - 80 Cùng với n ước, cây cần yêu cầu đất phải có một lượng không khí nhất định để giúp cho bộ rễ hô hấp, thực hiện tốt chức năng hấp thụ, chất dinh d ưỡng từ môi trường. Mặt khác, không khí trong đất cũng rất cần cho hoạt động của vi sin h vật phân giải chất hữu cơ cung cấp thức ăn cho cây trồng. 1.2.2. Lư ợng n ước cần của cây trồng Nhu cầu nước trong suốt quá trình sinh trưởng của cây trồng từ lúc gieo trồng đến lúc thu hoạch gọi là lượng n ước cần của cây . Mỗi loại cây trồng trong những điều kiện ngoại cảnh nhất định đều có quy luật dùng nước khác nhau. Tìm hiểu được quy luật đó chúng ta mới có khả năng đáp ứng đ ược nhu cầu sinh lý nước bình thường của chúng và mới có cơ sở lý luận, thực tiễn đúng đắn để xây dựng chế độ nước tư ới thích hợp , đảm bảo cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt. Lượng nước cần bao gồm hai th ành phần: lượng nước bốc hơi m ặt lá và lượng nước bốc hơi kho ảng trống (bốc hơi từ mặt đất hay từ mặt nước). 9
1.2.2.1. Lư ợng nước bốc hơi mặt lá Lượng n ước rễ cây hút từ đất rồi phát tán qua bề mặt thân lá gọi là lượng bốc hơi mặt lá . Cây trồng chỉ sử dụng 0,1 - 0,3 % tổng lượng n ước cây hút để xây dựng các bộ phận của cây, phần còn lại đều bốc hơi qua bề mặt thân lá. Bốc hơi m ặt lá là một quá trình r ất cần thiết đối với quá trình sinh trưởng của cây trồng. Nó có quan hệ chặt chẽ với quá tr ình hút nước, hút khoáng từ đất. Bốc hơi m ặt lá còn có tác d ụng l àm gi ảm nhiệt độ mặt lá, tránh cho cây trồng không bị hại khi nhiệt độ không khí cao. Vì vậy, giới hạn tối đa chịu nóng của cây trồng chứa nhiều nước có thể lên tới 50 - 52 oC, nhưng s ự sinh trưởng của chúng bị ức chế khi nhiệt độ gần 35 oC. Lượng bốc hơi mặt lá khác nhau tuỳ theo giống cây trồng và tình trạng sinh trưởng phát triển của nó. Người ta d ùng đ ại lượng hệ số bốc hơi mặt lá KI đ ể đánh giá, so sánh lượng bốc hơi mặt lá của cây trồng. Hệ số bốc h ơi mặt lá KI là lượng nước cây trồng phát tán qua thân lá (tính bằng m3) để có thể tích luỹ đ ược một tấn chất khô (to àn cây) (bảng 3). Bảng 3: Hệ số bốc hơi mặt lá KI của một số cây trồng chính KI( m3) KI( m3) Cây trồng Cây trồng Lúa nư ớc Bắp cải 395 - 811 250 - 600 Dưa chuột Ngô 339 - 495 713 - 820 Đậu 563 - 747 Cà chua 550 - 650 Lúa mỳ Bông 368 - 660 271 - 639 Ngay cùng một giống cây trồng, qua các thời kỳ sinh tr ưởng, tuổi cây và tính trạng sinh trưởng khác nhau lượng bốc hơi mặt lá cũng khác nhau. Qua nghiên cứu của Viện nghiên cứu thuỷ lợi, lượng bốc hơi m ặt lá qua các thời kỳ sinh trưởng của lúa chiêm như sau (b ảng 4): Bảng 4: C ường độ bốc h ơi mặt lá qua các thời kỳ sinh trư ởng của lúa chiêm Th ời kỳ Làm Chín B én rể Đẻ nhánh Đứng cái Trổ bông sữa sinh trưởng đồng KI 0,42 0,61 1,3 1,44 3,12 3,15 (mm/ngày) Lượng bốc hơi mặt lá của cây trồng còn chịu ảnh h ưởng của điều kiện thời tiết như: nhiệt độ, ẩm độ, gió. Khi nhiệt độ không khí dưới 6 oC, lượng bốc hơi mặt lá hầu nh ư không đáng kể. Nh ưng khi nhiệt độ trên 6 oC lượng bốc hơi mặt lá tương đương lượng bốc hơi m ặt nước. Lượng bốc hơi m ặt lá còn chịu ảnh h ưởng của độ ẩm đất và khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của chúng trong một giới hạn thích hợp, ẩm độ đất c àng cao kh ả năng cung cấp nước cho cây trồng c àng dễ d àng, lượng bốc hơi mặt lá càng tăng. Điều kiện dinh dư ỡng của cây trồng càng tốt thì hệ số bốc hơi mặt lá c àng gi ảm. 10
Như vậy, bốc h ơi mặt lá vừa l à quá trình sinh lý vừa là một quá trình vật lý chịu ảnh h ưởng lớn của điều kiện sống và quan hệ chặt chẽ với sự sinh trưởng của cây trồng. Cung cấp đầy đủ lượng nước bốc hơi mặt lá trong những điều kiện ngoại cảnh nhất định l à một yêu cầu quan trọng để cây trồng sinh trưởng bình thường và cho năng suất cao. Lượng nư ớc bốc hơi m ặt lá có thể xác định theo công thức thực nghiệm của U.Bitski: 1 1,5. YK (F  f ) Trong đó: E1: lượng bốc hơi m ặt lá (mm) YK: khối lượng chất khô cây tích luỹ đ ược (g) F - f: thiếu hụt bão hoà không khí (mmHg) Từ công thức trên ta có thể xác định hệ số bốc hơi mặt lá KI 1,5 ( F  f ) KI  YK 1.2.2.1. Lư ợng bốc hơi khoảng trống Lượng n ước bốc h ơi t ừ mặt đất trong ruộng màu và từ mặt nước trong ruộng lúa đều đ ược gọi là lượng bốc h ơi khoảng trống. Lượng nư ớc này bị chi phối bởi điều kiện thời tiết khí hậu, kỹ thuật canh tác và địa chất thuỷ văn ở từng vùng khác nhau. Nhiệt độ cao và đ ộ ẩm không khí thấp, gió mạnh l à những yếu tố làm tăng cường lượng bốc hơi kho ảng trống. Cường độ bốc h ơi kho ảng trống c àn g m ạnh khi mực nước ngầm ở c àng g ần mặt đất và bốc hơi mao qu ản của đất thuận lợi. Nhưng mặt khác kỹ thuật canh tác cũng ảnh h ưởng trực tiếp đến lượng bốc hơi kho ảng trống. Mật độ cây trồng d ày, tán cây rậm rạp, đất đ ược che phủ đều có tác dụng làm giảm lượng bốc hơi này. Đất được xới xáo, đ ược bón nhiều phân hữu c ơ, độ ẩm đất thích hợp cũng dẫn đến bốc hơi khoảng trống bị hạn chế. Trên th ực tế, ở ruộng khô, lượng bốc hơi kho ảng trống chiếm khoảng 10 – 15 % tổng l ượng nước tư ới nhưng ở ruộng lúa chiếm tới 5 0 – 57 %. Lượng nước n ày thay đ ổi là biểu hiện của sự thay đổi nhiệt khác nhau giữa đất và không khí, nó không trực tiếp ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây trồng. Đó là một quá trình tất yếu xảy ra trong tự nhiên, có tác d ụng điều ho à nhiệt độ đất, tiểu khí hậu đồng ruộng và có ảnh h ưởng trực tiếp đến lượng n ước tưới cũng như nhu cầu tưới nước của cây trồng trên đ ồng ruộng. Vì vậy, cần tác động các biện pháp cần thiết để hạn chế lượng bốc hơi kho ảng trống. Ở ruộng n ước những biện pháp thả bèo hoa dâu, dùn g các hợp chất hoá học phủ mặt nước đều có thể hạn chế lượng bốc hơi này. 1.2.3. Các phương pháp xác định l ượng nư ớc cần của cây trồng 1.2.3.1.. Xác định theo hệ số cần n ước Kc Hệ số cần n ước Kc là lượng nước cần thiết cho cây trồng để tạo ra một đ ơn vị sản lượng, tính bằng m3/tạ sản phẩm. 11
Hệ số cần nước bị chi phối bởi điều kiện khí hậu và phi khí h ậu như: giống, kỹ thuật canh tác, đất đai... Kc là đại lượng có ý nghĩa kinh tế hơn so với hệ số bốc hơi mặt lá KI. Vì vậy, nó đ ược sử dụng rộng r ãi để tìm hiểu lượng nước cần cho cây trồng trong những điều kiện khí hậu, thời tiết nhất định. Nhiều thí nghiệm đ ã cho thấy hệ số cần n ước giảm khi năng suất tăng nhưng lượng nước cần lại tăng dần khi sản lư ợng tăng. Nói một cách khác, l à cung cấp nước và ch ất dinh dưỡng c àng tốt thì năng su ất cây trồng càng cao và năng su ất cây trồng càng cao thì lượng n ước cần cho một đ ơn vị diện tích lại giảm (Fedorenko, 1957). Ví d ụ: đối với bông khi năng suất bông tăng 146 % thì l ượng n ước cần chỉ tăng 35 % và hệ số cần nước lại giảm 35 %. Theo Côtchiacôp quan hệ giữa lượng n ước cần và năng su ất có thể biểu diễn theo công thức: E = Kc.Y Trong đó: E: lượng nư ớc cần cho cây trồng (m3/ha) Kc: hệ số cần n ước (m3/tạ) Y: năng su ất (tạ/ha) Với một giống cây trồng trong điều kiện nhất đ ịnh, qua nhiều thí nghiệm Côtchiacôp thấy: khi năng suất cây trồng tăng thì lượng nước cần cũng đ òi hỏi nhiều hơn và quan hệ của chúng l à đường cong có dạng hàm số mũ: E = C. Yn C và n được coi là hai hằng số xác định từ thực tế thí nghiệm P hương pháp tính lượng nước cần E theo hệ số nước cần Kc chỉ sử dụng đ ược trong điều kiện khí hậu tương đ ối ổn định và điều kiện phi khí hậu đều tác động theo một chiều hư ớng tương tự. Tuy vậy, cũng có sai số khá lớn so với lượng nước cần thực tế của cây trồng do sự biến động của điều kiện khí hậu hằng năm. Ví dụ: theo Lơgôp, tính lư ợng nư ớc cần cho ngô theo phương pháp này sai số từ 25 – 27 % so với giá trị trung bình quan sát trong 6 n ăm. 1.2.3.2. Xác định theo hệ số bốc h ơi mặt lá Lượng nước cần của cây trồng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng chủ yếu là đặc điểm sinh học của cây trồng, thời tiết khí hậu và biện pháp kỹ thuật trồng trọt. Trong những điều kiện nhất định, với từng loại giống cây trồng và kh ả năng cho năng suất của nó, khi đ ã xác định được hệ số bốc hơi mặt lá ta có thể tính được lượng nước cần theo công thức sau: E  (1 ).KI N (m3/ha) Trong đó: N: năng suất sinh vật học (tấn/ha) KI: hệ số bốc hơi mặt lá (m3/tấn chất khô) : tỷ số giữa lượng bốc hơi kho ảng trống và lượng bốc hơi m ặt lá, th ường trong kho ảng 0,2 - 0,5. 1.2.3.3. Xác định lượng nước cần theo lượng bốc hơi khoảng trống Trong cùng một điều kiện phi khí hậu (đất đai, kỹ thuật canh tác, giống...) thì lượng nư ớc cần quan hệ chặt chẽ với lượng bốc hơi mặt n ước tự do (số liệu ở các 12
trạm khí tượ ng vùng). Lượng bốc hơi m ặt nước tự do càng lớn thì lượng n ước cây trồng cần càng cao và ngược lại. Từ đó, Cacpôp đưa ra đại lượng về hệ số cần nước . Hệ số cần n ước  là chỉ số cần nư ớc của cây trồng khi mặt n ước tự do bay hơi một đ ơn vị, không phụ thuộc vào tổng lượng bốc hơi m ặt nư ớc tự do, có nghĩa là không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu. Qua thực tế nghiên cứu về l ượng nước cần E của một loại cây trồng n ào đó trong điều kiện khí hậu có lượng bốc hơi mặt nước tự do tương ứ ng là Eo. Ta có thể xác định đ ược hệ số cần nước  t heo công thức: E  Eo Giá trị của  coi như không ph ụ thuộc vào điều kiện khí hậu nên có thể sử dụng nó để tìm hiểu lượng nước cần của từng loại cây trồng trong điều kiện khí hậu thay đổi nhưng các điều kiện phi khí hậu t ương t ự. Hệ số cần nước  có thể xác định theo từng thời kỳ sinh trưởng khác nhau của cây trồng và cũng có thể xác định chung cho cả quá trình sinh trư ởng. 1.2.3.4. Xác định theo độ thiếu hụt b ão hoà không khí Độ thiếu hụt b ão hoà không khí là sự chênh lệch giữa sức trương hơi nước bão hoà ở nhiệt độ đã cho và sức trương của hơi nước trong không khí (D = E - e). Để xác định l ượng nư ớc cần của cây trồng, Anpachiep đ ã sử dụng hai đại lượng: thiếu hụt độ ẩm bão hoà không khí trong thời kỳ sinh trưởng của cây trồng và hệ số đ ường cong sinh học: E  K.D Trong đó: E: lượng nư ớc cần (mm) K: hệ số đ ường cong sinh học  D: tổng thiếu hụt b ão hoà không khí (mmHg). Hệ số đ ường cong sinh học K đ ư ợc xác định bằng tỷ số giữa lượng n ước cần thực tế của cây trồng v à lượng thiếu hụt độ ẩm b ão hoà không khí trong cùng một thời gian. 1.2.3.5. Xác định theo nhiệt độ không khí Theo Lơgốp, trong điều kiện đ ược tưới nước, dự trữ độ ẩm ở tầng đất 1 m không thấp hơn 70 % độ chứa ẩm tối đa, lượng nước cần của cây trồng trong suốt quá trình sinh trưởng có quan hệ chặt chẽ với tổng nhiệt độ trung bình ngày đêm và lượng bốc hơi mặt nước tự do. Vì vậy, tổng nhiệt độ trung bình ngày đêm và lượng bốc hơi m ặt nước tự do trong thời kỳ sinh trưởng của cây đều có thể sử dụng để tính toán lư ợng nước cần cho cây. Dựa vào những nghiên cứu thực nghiệm, Lơgôp đ ã đưa ra công th ức tính mối quan hệ giữa lượng nước cần và nhiệt độ: E  e.t 13
Trong đó: E: lượng nư ớc cần trong quá trình sinh trưởng của cây trồng (m3/ha) t: tổng nhiệt độ trung bình ngày đêm trong thời gian sinh trưởng. e: hệ số nư ớc cần tương ứ ng với 1oC (m3/1oC) (hệ số sinh lý). Hệ số sinh lý e đ ược xác định bằng tỷ số giữa lượng n ước cần thực tế và tổng nhiệt độ trung bình trong từng thời gian sinh trưởng của cây trồng, e khác nhau tuỳ từng loại cây trồng ở những vùng khí hậu nhất định. 1.2.3.6. Xác định theo ph ương pháp Sarov - Công thức A. Sarov I E = e  t + 4b E: lượng n ước cần (m3/ha)  t : Tổng nhiệt độ trung bình ngày trong quá trình sinh trưởng. e: chỉ số hao n ước của cây trồng khi tăng lên 1 0C, l ấy bằng 2m3/10C, phụ thuộc vào cây trồng và điều kiện khí hậu. b: số ngày sinh trưởng của cây trồng (ngày). Đây là công th ức phản ánh khá chính xác lượng nước cần của cây trồng và đã được áp dụng rộng r ãi ở nhiều nước trên thế giới. - Công thức A. Sarov II E = Kc  t Kc: Hệ số cần nư ớc ứng với 1 0C phụ thuộc vào cây trồng và khí hậu thông qua thực nghiệm.  t : Tổng nhiệt độ trung bình ngày trong thời kỳ sinh trưởng của cây trồng. Công thức này được áp dụng rộng r ãi ở Việt Nam và cho kết quả sát thực. 1.2.3.7. Công thức D.A. Stoiko Các công th ức này cho kết quả gần sát với thực tế ở Việt Nam. Phần lớn các công th ức thuộc loại n ày được FAO giới thiệu sử dụng và được áp dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới. Các công thức n ày nêu quan hệ giữa l ượng n ước cần với 2 yếu tố khí hậu quan trọng l à nhiệt độ, độ ẩm và yếu tố cây trồng qua hệ số hiệu chỉnh Kc . a  t ( 0,1tc - 100 ) (m3/ha), EI = Kc (I) a  t ( 0,1tc + 1 - 100 ) (m3/ha), EII = Kc (II) Công thức I d ùng đ ể tính cho cây trồng ở thời kỳ đầu. Tính từ lúc gi eo mọc đến trước khép tán. Công thức II dùng để tính cho cây trồng ở thời kỳ sau, tính từ lúc khép tán đến thu ho ạch.  t : Tổng nhiệt độ trung bình ngày trong thời kỳ sinh trưởng của cây trồng. tc: Nhiệt độ trung bình nhiều ng ày trong thời kỳ tính toán. a : độ ẩm không khí trung bình nhiều ng ày trong thời kỳ tính toán. 100 Kc: Hệ số cây trồng. 14
Kc= 1,12 đối với lúa đông xuân. Kc= 1,02 đối với lúa Hè Thu. Kc= 0,75-0,85 đối với đậu t ương xuân. Kc= 0,85 – 0,95 đối với ngô 1.2.3.8. Công thức Thorthwaite 10t a E = 16 Kc ( ) (mm) I n 12  In : chỉ số nhiệt của năm tính toán I= i 1 t In = ( )1,514 : chỉ số nhiệt tháng tính toán, với t là nhiệt độ bình quân của tháng. 5 Kc: hệ số cây trồng Kc= 1,08 – 1,2 đối với lúa xuân. Kc= 0,8 – 1,2 đối với lúa Hè Thu. Kc= 1,0 – 1,1 đối với cây trồng cạn a: Hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của năm I a = x3 – x2 = 2x + 0,5 khi I > 80 1,6 a= + 0,5 khi I < 80 100 I 8,8I x= 1000 Công thức Thorthwaite có xét tới yếu tố khí hậu và cây trồng, nên đã được áp dụng rộng r ãi ở nhiều nước trên thế giới và cả ở Việt Nam. 1.2.3.9. Công thức Blaney – Criddle Công thức này được áp dụng rộng rãi, có độ chính xác và tin cậy khá cao, đ ã được FAO giới thiệu trong các t ài liệu phổ biến kiến thức, công thức cải tiến có dạng: E = KcET0 E T0 = φ ( f, HRmin , n/N, U2) Trong đó: f: là nhân tố tiêu hao nư ớc f = P (0,46t + 8,13) với P l à tỷ số giữa độ d ài ngày được chiếu sáng trung bình trong thời đ oạn xem xét và tổng số độ d ài ngày được chiếu sáng cả năm. Trị số P phụ thuộc vào thời gian (tháng) trong năm và vĩ độ. t: nhiệt độ trung bình HRmin: độ ẩm tương đối tối thiểu, khi tính toán th ường lấy theo 3 cấp, thấp khi HRmin 50 % . Tỷ số n/N: tham số phản ánh bức xạ mặt trời. Với n là số giờ nắng thực tế hàng ngày, N: số giờ nắng thiên văn h ằng ng ày phụ thuộc vào tháng và vĩ độ. U 2: tốc độ gió ở chiều cao 2 m, khi tính toán ET0 , U2 được phân th ành 4 cấp: - Gió nhẹ: khi U2 < 2 m/s (
- Gió điều hòa: khi U2 = 2 – 5 m/s (175 – 425 km/ngày) - Gió m ạnh: khi U2 = 5 – 8 m/s (425 – 700 km/ngày) - Gió rất mạnh: khi U2 > 8 m/s ( >700 km/ngày) Blaney – Creddle đ ã thành l ập biểu đồ để tính ET0 theo (f, n/N, U2, HRmin) căn cứ vào đó đ ể tra trị số ET0. M ặt khác để đ ơn giản cho việc tính toán ta có thể lập trình trên máy tính để tính ET0 t heo biểu thức sau: E T0 = a + b.p (0,46t + 8,13) (mm/ngày) Kc: hệ số sinh lý của cây trồng, phụ thuộc vào lo ại c ây trồng, thời gian sinh trưởng và một số yếu tố khí hậu quan trọng như độ ẩm, tốc độ gió, nhiệt độ. k. Công thức bức xạ (Radiantion) Công thức xác định lượng n ước cần E theo lượng bức xạ cũng là công th ức tin cậy có độ chính xác khá cao. E = KcET0 E T0 = C ( W, Rs ) (mm/ngày) Trong đó: E T0: lượng bốc hơi m ặt lá (mm/ngày) Rs: lư ợng bức xạ mặt trời tính tương đương bốc hơi (mm/ngày) W: yếu tố trọng lượng phụ thuộc vào nhiệt độ và cao độ C: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào điều kiện ẩm độ và tốc độ gió Kc: hệ số c ây trồng 1.2.3.10. Công thức Penman Đây là công thức cho kết quả chính xác cao, sát thực tế vì xác định l ượng nư ớc cần có quan hệ với các yếu tố khí hậu nh ư nhiệt độ, bức xạ, tốc độ gió, độ ẩm... và cây trồng. Công thức này cũng đ ược FAO giới thiệu áp dụng cho các vùng canh tác khác nhau đ ã cho kết quả tốt, tuy nhiên yêu cầu phải có đầy đủ t ài liệu, quá trình tính toán phức tạp, khối l ượng tính toán lớn. Công thức Penman cải tiến có dạng: E = KcET0 E T0 = C .W.Rn + (1- W). f(u). (ea – ed) (mm/ngày) Trong đó: C: hệ số hiệu chỉnh về sự b ù trừ đối với tốc độ gió ban ng ày và ban đêm cũng như sự thay đổi của bức xạ mặt trời. W: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào nhiệt độ và vĩ độ. Rn: bức xạ thuần tính t ương đương bốc hơi (mm/ngày) Rn = Rns – Rnl Với Rns là bức xạ mặt trời được giữ lại sau khi đ ã phản xạ đối với mặt ruộng: Rns = (1 - α).Rs Theo FAO trị số α = 0,25, trị số Rn là bức xạ mặt trời n 1Rn = (0,25 – 0,5 ).Ra N Ra: bức xạ mặt trời ngo ài khí quyển, phụ thuộc vào vĩ độ và thời gian trong năm. Rnl: bức xạ được tỏa ra bởi năng l ượng hút ban đầu 16
Rnl = f(t).f(ed).f(n/N) f(t): hàm hiệu chỉnh về ảnh h ưởng của nhiệt độ đối với bức xạ sóng dài. f(n/N): hàm hiệu chỉnh về hiệu quả của giờ chiếu sáng mặt trời thực tế với giờ chiếu sáng mặt trời lớn nhất đối với bức xạ sóng dài. Trị số f(n/N) tính theo biểu thức sau: n f(n/N) = 0,1 + 0,9 N f(ed): hàm hiệu chỉnh về hiệu quả áp suất hơi thực tế với bức xạ sóng d ài. Trị số f(ed) tính theo biểu thức sau: f(ed) = 0,34 – 0,44 ed f(u): hàm quan hệ với tốc độ gió f(u) = 0,35(1 + 0,54v) v: tốc độ gió trung bình ở độ cao 2m (m/s) ea- ed : hiệu số giữa áp suất hơi nước bảo hòa ở nhiệt độ không khí trung bình và áp suất hơi nước thực tế trung bình của không khí. ea: hàm số quan hệ với nhiệt độ ed: được xác định theo công thức ed = ea Hr 100 Hr: độ ẩm không khí trung bình (%) 1.3. Nguồn n ước tưới và ch ất l ượng n ước t ưới 1.3.1. Nư ớc sông Ở n ước ta nguồn nư ớc tưới chủ yếu là nước sông và nước ao hồ. N ước sông chứa nhiều chất hữu cơ, phù sa, ch ất lơ lửng và một ít muối ho à tan. Nguồn nước thuộc hệ thống sông Hồng và sông Cửu Long có hàm lượng phù sa rất cao và chứa nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng. Lư ợng chất dinh d ưỡng dễ tiêu trong nước phù sa sôn g Hồng (mg/m3nước) Lân Kali Đạm Trong nước 110 300 3250 Trong bùn 38 44 106 Tổng 148 344 3356 Do đó nước sông có thể cung cấp cho đất nhiều chất dinh d ưỡng có tác dụng nâng cao đ ộ phì của đồng ruộng. Nhưng nước t ưới ph ù sa c ũng chứa nhiều hạt cát thô đường kính 0,1 - 0,15 mm ho ặc lớn hơn, có đ ộ chìm lắng khoảng 20 mm/giây dễ gây ra tình trạng bồi lấp m ương máng ảnh h ưởng xấu đến quá trình khai thác và quản lý nước. Ngoài ra trong phù sa c ũng có những hạt cát đ ư ờng kính 0,01 - 0,05 mm l ắng đọng trong ruộng có tác dụng làm giảm tính dính và làm tăng tính th ấm nư ớc của đất sét nhưng không có giá trị về mặt dinh dư ỡng. 17
Chỉ có những hạt sét đ ường kính nhỏ h ơn 0,005 mm nhất là nhỏ h ơn 0,001 mm mới có giá trị dinh d ưỡng lớn và lắng đọng vào ruộng sẽ làm gi ảm tính th ấm nước, độ rỗng của đất, nên có tác d ụng cải tạo lý hoá tính của đất cát, đất thịt nhẹ. Nước sông, ngo ài phù sa còn có chứa các loại khí ho à tan. Trong 1 m3 nước có kho ảng 20 cm3 khí CO2, 15 – 20 cm3 khí nitơ và 8 – 10 cm3 khí ôxi. Về mùa đông hàm l ượng khí trong nước nhiều hơn mùa h ạ. Lư ợng CO2 c àng nhiều thì kh ả năng hoà tan của nư ớc càng lớn. Do thành ph ần và tác d ụng của n ước sông như vậy, nên trong quá trình khai thác tưới cần có biện pháp để hạn chế sự lắng đọng cát thô tr ên hệ thống kênh mương và lợi dụng quá trình lắng đọng ph ù sa trên đ ồng ruộng để tăng nguồn phân bón cho cây trồng và cải tạo đất. 1.3.2. Nư ớc ao hồ, kho chứa Nước ao hồ kho chưa có rất ít các chất lơ lửng, khí ho à tan và chứa một lượng chất khoáng ho à tan nhỏ bé không gây tác h ại gì đối với cây trồng và đất đai. Nhiệt độ nước ở các hồ chứa về m ùa lạnh thư ờng thấp, có thể gây ảnh h ưởng xấu đến sinh trưởng của cây trồng. Do đó làm tăng nhiệt độ ở hồ chứa trước khi dẫn vào ruộng là biện pháp nâng cao chất l ượng nư ớc tưới. Tạo điều kiện cho nước có thời gian d ài tiếp xúc với ánh sáng mặt trời tr ước khi đưa vào ruộng bằng cách xây dựng m ương d ẫn nước thích hợp và tổ chức tưới nước vào ban ngày, lúc có ánh sáng mặt trời và nhiệt độ không khí cao là những biện pháp có hiệu quả sử dụng nhiều trong thực tiển sản xuất. 1.3.3. Nư ớc ngầm Ở vùng núi, trung du và trên các cao nguyên có kh ả năng mở rộng diện tích canh tác và thâm canh cây trồng trên cơ sở có thể khai thác nguồn n ước ngầm để làm nư ớc tưới. Những vùng khô h ạn, xa sông ngòi tự nhiên, khai thác nguồn nước sông gặp nhiều khó khăn, cũng cần chú ý thăm dò nguồn nư ớc ngầm để tưới. Tính ch ất nước ngầm khác với nư ớc sông, nước ngầm có chứa nhiều muối khoáng hoà tan ở mức độ có thể gây hại cho cây trồng. Vì vậy, trước khi khai thác, sử dụng, cần phân tích kỹ th ành ph ần và nồng độ các loại muối để có thể tìm biện pháp xữ lý l àm gi ảm độc hại hoặc chỉ dùng để tưới cho các loại cây trồng cho phép. Lượng muối ho à tan cho phép đ ối với hầu hết các loại cây trồng và đ ất đai là từ 0,1 - 0,15 % (1 - 1,5g/l nước tưới). Nh ưng khi dùng phải hạn chế tiêu chuẩn tưới đến mức thấp nhất cho phép vì với nồng độ 1 g/l thì khi tưới 1000 m3 nước vào ruộng là đã đưa vào đó 1000 kg muối. Khi lượng lượng muối ho à tan trong nước từ 0,15 - 0,3 % nhất thiết phải phân tích thành ph ần các loại muối đó vì tác h ại của các loại muối đối với cây trồng có khác nhau. Ở đất thấm nước tốt, lư ợng muối cho phép trong nước t ưới đối với Na2 CO3 < 0,1 %; NaCl < 0,2 %; Na2SO4 < 0,5 %. - Nếu lượng muối chủ yếu là CaSO4 thì nước có hại đối với cây trồng và đ ất đai. 18
- Nếu thành phần muối trong n ước chủ yếu là Na2 CO3 thì n ước n ày không dùng đ ể tưới, nếu không đ ược bón thêm CaSO4. Khi trong nước chứa nhiều loại muối thì m ức độ độc hại do tỷ lệ giữa hàm lượng giữa các loại muối quyết định. Nước d ùng để t ưới tốt nhất khi h àm lư ợng muối 10mili đ ương lượng/l và Na chiếm 50 %, nước có thể d ùng được khi chứa 10 - 30 mili đương lư ợng/l và Na chiếm 60 – 75 %, nước không dùng được khi chứa 50mili đ ương lượng/l và Na chiếm trên 75 %. Nếu như trong tổng số muối m à sunfat chiếm ư u thế thì hàm lượng muối có thể tăng lên 50 %. Ở nư ớc ta, mở rộng việc khai thác n ước ngầm để tưới cho cây trồng ở vùng núi, trung du là vấn đề cần thiết có ý nghĩa kinh tế lớn, cần đ ược nghiên cứu, thăm dò và nhanh chóng phát triển. 1.3.4. Nư ớc thải Nước thải trong các th ành phố và nhà máy cũng là một nguồn nước tưới lớn ở vùng ngoại ô các th ành phố lớn và các khu công nghiệp tập trung. Nguồn nư ớc này chứa nhiều chất dinh d ưỡng cần thiết cho cây trồng. Ở các nước nông nghiệp phát triển nguồn nước này được sử dụng rộng r ãi trong nông nghiệp. Thành phần dinh dưỡng có trong nguồn nư ớc này ph ụ thuộc vào lượng dòng chảy đầu ng ười/ngày đêm ho ặc sản phẩm thải ra của các nh à máy, xí nghiệp. Nước thải thành phố với lưu lượng trung bình đầu ng ười khoảng 150 l/ng ày đêm thì 1 m3 nước có thể 900 gam chất ho à tan trong đó có 90 g đ ạm nguyên ch ất, 15 g acid phốt pho ric và 40 g K2O. Lượng dinh dưỡng này tương đương với 400 g sunfat đạm, 100 g super lân, 100 g muối kali, hoặc tương đương với 15 - 17 kg phân chuồng tốt. Ngoài ra, chúng còn chứa một số chất độc có hại cho cây trồng như Clo: 180 – 200 g và lưu huỳnh: 80 – 90 g. Tỷ lệ N : P: K của các loại nước thải không cân đối với yêu cầu dinh d ưỡng của cây trồng. Tỷ lệ này thư ờng là (5 - 6) : 1 : (2 - 3) nhưng h ầu hết các loại cây trồng sử dụng phân bón với tỷ lệ (1,8 - 3) : 1 : (2 - 5), do vậy nếu sử dụng đủ kali thì thừa đạm, không có lợi cho sinh trưởng phát triển của cây trồng. Ở nước ta, việc sử dụng n ước thải thành phố để tưới cho cây trồng, nhất là các loại rau đ ã được thực hiện từ lâu ở các vùng ngo ại ô các thành phố. Tuy vậy, việc thiết kế các công trình xử lý n ước thải, tránh nguy hiểm về mặt vệ sinh nói chung chưa hoàn chỉnh. Do đó, việc sử dụng và có hiệu quả nước tư ới của chúng đối với cây trồng và đất đai còn bị hạn chế 1.4. Chế độ nư ớc trong đất 1.4.1. Khái ni ệm chung Chế độ nước trong đất luôn luôn biến đổi. Bằng ph ương pháp cân b ằng giữa lượng nước xâm nhập vào đất (nước mưa, nư ớc hút ẩm của đất từ không khí, nước ngầm) và lượng nước tiêu hao từ đất (nước bốc hơi m ặt đất, bốc hơi qua thân lá cây trồng, nước thẩm lậu xuống tầng đất sâu...) qua từng thời gian hoặc bằng ph ường pháp quan trắc trực tiếp độ ẩm đất chúng ta có thể xác định đ ược sự biến động của độ ẩm đất. Sự biến động này thay đ ổi theo độ sâu lớp đất, chịu ảnh h ưởng của điều 19