Bài giảng - Phương pháp tưới tiêu - chương 1

Chia sẻ: Norther Light | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

262
lượt xem 57
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

BÀI 1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC TƯỚI NƯỚC CHO CÂY TRỒNG 1.1. Tác dụng của tưới nước 1.1.1. Anh hưởng của tưới nước đến đất đai Tưới nước có thể làm thay đổi phương hướng của quá trình biến đổi đất đai. Anh 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...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng - Phương pháp tưới tiêu - chương 1

BÀI 1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC TƯỚI NƯỚC CHO CÂY TRỒNG 1.1. Tác dụng của tưới nước 1.1.1. Anh hưởng của tưới nước đến đất đai Tưới nước có thể làm thay đổi phương hướng của quá trình biến đổi đất đai. Anh 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 hu ỷ 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 cấp cấp hạt có kích thước 3 -1mm và làm tăng cấp hạt có kích thước bé ở lớp đất 0 -20cm. Do vậy mà dung trọng đất tăng lên, độ rỗng và tính thấm nước của đất giảm xuống, nhất là ở tầng đất mặt. Với các loại cây trồng khác nhau, d ưới 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 1,2m - Đất nhẹ lớp đất chặt hình thành ở độ sâu 1,2 đến 3,0m Khi tưới nước có phù sa thì lý tính của đất còn b ị thay đổi bởi các cấp hạt sét được dẫn vào ruộng. Những cấp hạt sét đ ường kính nhỏ hơn 0,005 mm, nhất là những cấp hạt sét đường kính nhỏ hơn 0,001mm có tác dụng làm tăng khả năng giữ nước, sức dính hút, sức liên kết của đất cát. Ngược lai, những cấp hạt có kích thước lớn hơn lại có tác dụng làm tăng đ ộ tơi xốp và thoáng khí của đất sét. Vì vậy cần thấy rõ đ ược vai trò của nước tưới đối với tính chất đất khác nhau để có thể sử dụng nước phù hợp với các quá trình biến đổi lý học có lợi cho điều kiện dinh d ưỡng của cây trồng và đ ộ phì của đất. Xác định đúng đắn chế độ tưới nước trong những điều kiện địa chất thuỷ văn, khí hậu thời tiết và đ ất 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 nóng, đất có độ ẩm thích hợp, nhiệt độ đất thấp hơn ở đất không đ ược 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 ho à tan các chất dinh d ưỡng 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 lững có ích cho cây trồng, nhất là nứơc tưới có phù sa. Vì vậy, tưới nước có thể làm tăng được chất dinh dưỡng cho đất. Nhưng tưới nước không đúng có thể dẫn đến những biến đổi có hại cho độ phì của đất đai và cây trồng. Khi lượng nước tưới quá nhiều, nước 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 5
thiếu thoáng khí và phát triển theo con đường lầy hoá, tái mặn. T ưới quá nhiều nước, quá trình phản nitrat hoá mạnh, nhất là khi tưới tràn. Dẫn đến hiện tượng mất đạm khi tưới nước. Lượng nước thừa chảy xuống tầng đất sâu kéo theo đạm NO3 là nguyên nhân của sự mất đạm ở lớp đất mặt. Nhưng không phải các chất dinh d ưỡng đều bị rửa trôi theo dòng chảy. Kali trong đất ở dạng dung dịch hoặc bón vào đất 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 nước chúng rửa trôi không đáng kể. Tưới nước còn ảnh hưởng đến hoat động sinh học ở trong đất. 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 đình trệ. Độ ẩm 80- 95% của 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 trên 60% và bị đình trệ khi đất có độ chứa ẩm tối đa. Tưới nước còn ảnh hưởng đến sự hoạt động của vi khuẩn nốt sần. Trong vùng khô hạn nốt sần của rễ cây họ đậu gần như không hình thành đ ược. Nhưng tưới đủ nước thì quá trình này tiến hành bình thường và sự dinh dưỡng đạm của cây trồng được tăng cường hơn. Nếu lúc tưới đất bảo hoà nước thì vi sinh vật yếm khí hoạt đông mạnh, hoạt động của vi sinh vật háo khí bị kìm hãm. Khoảng cách giữa 2 lần tưới càng dài thì sự khác nhau giữa phương hướng hoạt động của vi sinh vật trong đất trước và sau tưới càng lớn. Sự phân giải chất hữu cơ trong đất 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 trình phá hu ỷ 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 đ òi hỏi phải tăng lượng chất hữu cơ trong đất. Tưới nước hợp lý có tác dụng điều hoà được hoạt động sinh học trong đất, quá trình tích lu ỷ chất hữu cơ sẽ trội hơn quá trình phá hu ỷ chúng. Và đất sẽ giàu chất hữu cơ cần thiết cho sự dinh d ưỡng của cây trông. 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 hưởng của tưới nước đến cây trồng. Tưới nước 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 hưởng trực tiếp đến sinh trưởng phát triển, năng suất và phẩm chất cây trồng. Đứng về mặt hoạt động sinh học, tưới nước sẽ giúp cho cây trồng hấp thụ chất dinh d ưỡng được thuận lợi, cung cấp đầy đủ nước cho cây tiến hành các quá trình sinh lý bình thường trong những điều kiện ngoại cảnh thay đổi, nhất là những vùng khô hạn. Nhiều thí nghiệm đã 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 trồ ng được tưới có thể tăng gấp đôi. 6
Chính vì trong đ iều kiện cung cấp đủ nước, cây trồng có thể sử dụng đến mức tối đa các yếu tố dinh dưỡng khác, nhất là phân bón và có thể tiến hành nhịp nhàng các quá trình trao đổi chất mà sinh trưởng phát triển thuận lợi. Tưới nước không những làm tăng năng suất cây trồng m à còn ảnh hưởng 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 suất 4 - 5 lần hoặc cao hơn nữa nhưng đ ồng thời cũng làm giảm hàm lượng protein trong hạt trung b ình 3,2 - 7,6% so với cây trồng không được tưới. Các tác giả cho rằng, sự giảm hàm lượng protein trong hạt cây họ ho à thảo dưới ảnh hưởng của tưới nước là quy lu ật chung cho tất cả cây trồng thuộc họ này. Nguyên nhân dẫn đến kết quả trên có thể do tưới nước đ ã ảnh hưởng đến sự tích luỹ protein vào hạt. - Một là, khi tưới nước làm thay đ ổi sự cung cấp đạm cho cây trồng, cây trồng không đủ đạm để dùng vì trong điều kiện đ ược tưới cây trồng sinh trưởng nhanh, tích luỹ lượng chất khô lớn, yêu cầu một lượng chất dinh d ưỡng cao, hơn nữa đạm có thể bị rửa trôi xu ống tầng sâu. - Hai là, tưới nước ảnh hưởng trực tiếp đến sự tích luỹ protein. Vì tưới nước làm thay đổi tốc độ của các quá trình tích lu ỹ vật chất và tốc độ chín của hạt. Ở cây không được tưới, lá cây già nhanh và theo mức độ già của lá tỷ lệ đạm và hydrat cacbon vận chuyển vào hạt nghiêng về phía tăng tương 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 vơi tốc độ già của lá, khả năng đồng hoá CO2 và tích lu ỹ hydrat cacbon trong lá và hạt bị đình trệ nhanh hơn. Tuy rằng trong hạt của cây trồng không được tưới protein tích lu ỹ nhiều hơn (tính theo % trọng lượng chất khô), nhưng ở bộ phận bông của cây trồng được tưới chứa nhiều glutamat amon có nhiều khả năng để sinh tổng hợp protein hơn ở bộ phận bông của cây trồng không đ ược tưới. Khả năng sinh tổng hợp protein không thể thực hiện triệt để vì hàm lượng đạm trong các cơ quan sinh trưởng của chúng quá thấp. Sự thiếu đạm và các chất dinh d ưỡng khác khi tưới nước bằng con đ ường sử dụng phân bón hợp lý. Hay nói cách khác, để 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, làm cỏ... 1.1.3. Ảnh hưởng của tưới nước đến tiểu khí hậu đồng ruộng Tưới nước có ảnh hưởng 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 mặt 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 29,3oC, sau khi tưới giảm xuống 25,3 oC. Sự thay của tiểu khí hậu đồng ruộng còn phụ thuộc vào phương pháp tưới khác nhau. Tài liệu nghiên cứu của viện sĩ Côt-chia-côp cho thấy sự khác nhau về nhiệt độ, độ ẩm, thiếu hụt b ão hoà không khí và bay hơi mặt đất dưới ảnh hưởng của phương pháp tưới như sau: 7
Bảng 1: Ảnh hưởng của phương pháp tưới đến tiểu khí hậu đồng ruộng Nhiệt độ Thiếu hụt bão hoà Điều kiện Độ ẩm Bay hơi o Thí nghiệm trung bình ( C) Không khí (%) không khí (mb) (mm) Mưa nhân tạo 27,6 51 4,7 47 Tưới rãnh 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 đ ất 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 đã 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 mặt lá và quá trình đồng hoá của cây đ ược tăng cường, năng suất cây trồng được nâng cao hơn. Qua đó, cho ta thấy rằng nước tưới không những là nhu cầu cần thiết của cây trồng mà còn là yếu tố có tác dụng chi phối các yếu tố ngoại cảnh, tạo cho cây trồng môi trường thuận lợi để sinh trưởng và phát triển tốt. 1.2. Lượng nước cần tưới cho cây trồng 1.2.1. Yêu cầu nước của cây trồng Để sinh trưởng, phát triển cây trồng cần được 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 là yếu tố cây trồng phải sử dụng một khối lượng lớn nhất. Lượng nư ớc này phần lớn được sử dụng vào quá trình bay hơi mặt lá (9 9,8%) 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 nhà nghiên cứu thực vật chỉ trong thời gian 1 giờ đã có 10 - 100% lượng nước trong cây được đổi mới. Chí nh vì vậy, mỗi ngày trên diện tích 1 ha cây trồng (ngô, lúa, rau) cần 30 - 60m3 nước. Lượng nước cây cần tăng theo quá trình 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 nước nhiều nhất ở thời kỳ hình thành các cơ quan sinh sản. - Những loại cây lấy củ nhu cầu nước 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 cầu nước trong suốt quá trình sinh trưởng. Vì vậy, để cây trồng sinh trưởng phát triển b ình thường phải thường xuyên có dòng nước đi từ rễ lên lá để nhanh chóng bù đắp lại tổn thất nước do bay hơi mặt lá. Do đó, cây yêu cầu đất phải có độ ẩm thích hợp, đảm bảo sức giữ nước của đất luôn luôn bé hơn sức hút nước của cây và đ ất có tính thấm nước tốt để dòng ẩm 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 đối 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 phần cơ giới và kết cấu đất, nằm trong phạm vi 70 - 85%. Giới hạn d ưới của độ ẩm thích hợp phải lớn hơn độ ẩm cây héo, thay đổi tuỳ theo đặc 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 8
chung, giới hạn dưới thích hợp dao động xung quanh đ ộ ẩm 60 - 75% độ chứa ẩm tối đa của đất nhất là thời kỳ khủng hoảng nước của cây. Bảng 2: Giới hạn dưới của độ ẩm đất thích hợp cho một số cây trồng (% của độ ẩm tối đa) Cây trồng Tính chất đất Giới hạn độ ẩm Thời kỳ cần nhất thích hợp (%) Thịt và thịt nhẹ Phân hoá cờ, trổ cờ, phun râu Ngô 75 - 80 Thịt và thịt nhẹ Củ phình to đ ến thu hoạch Khoai tây 75 - 80 Bắp cải Thịt và thịt nhẹ Suốt quá trình sinh trưởng 80 - 85 Thịt và thịt nhẹ Hình thành quả Cà chua 70 - 75 Thịt thịt nặng Củ phình to đ ến thu hoạch Kh. Lang 70 - 75 Lúa m ỳ Đất thịt Phân hoá đồng đến chín sữa 70 - 80 Cùng với nước, 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 dưỡng từ môi trường. Mặt khác, không khí trong đất cũng rất cần cho hoạt động của vi sinh vật phân giải chất hữu cơ cung cấp thức ăn cho cây trồng. 1.2.2. Lượng nước 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 nước 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 đ ược quy luật đó chúng ta mới có khả năng đáp ứng được nhu cầu sinh lý nước bình thường của chúng và mới có cơ sỡ lý luận, thực tiễn đ úng đ ắn để xây dựng chế độ nước tưới thích hợp, đảm bảo cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt. Lượng nước cần bao gồm hai thành phần: lượng nước bốc hơi mặt lá và lượng nước bốc hơi kho ảng trống (bốc hơi từ mặt đất hay từ mặt nước). a. Lượng nước bốc hơi mặt lá Lượng nư ớc rễ cây hút từ đất rồi phát tán qua bề mặt thân lá gọi là lư ợng bốc hơi mặt lá. Cây trồng chỉ sử dụng 0,1 - 0 ,3% tổng lượng nước cây hút để xây dựng các bộ phận của cây, phần còn lại đều bốc hơi qua bề mặt thân lá. Bốc hơi mặt lá là một quá trình rất cần thiết đối với quá trình sinh trưởng của cây trồng. Nó có quan hệ chặt chẽ với quá trình hút nước, hút khoáng từ đất. Bốc hơi mặt lá còn có tác dụng làm giảm 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 - 52oC, nhưng sự sinh trưởng của chúng bị ức chế khi nhiệt độ gần 35oC. 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 để đánh giá, so sánh lượng bốc hơi mặt lá của cây trồng. Hệ số bốc hơi mặt lá KI là lượng n ước cây trồng phát tán qua thân lá (tính bằng m3) để có thể tích luỹ đ ược một tấn chất khô (toàn cây). 9
Bảng 3: Hệ số bốc hơi mặt lá KI của một số cây trồng chính KI(m3) KI(m3) Cây trồng Cây trồng Lúa nước 395 - 811 Bắp cải 250 - 600 339 - 495 Dưa chuột Ngô 713 - 820 Đậu 563 - 747 Cà chua 550 - 650 368 - 660 Lúa m ỳ Bông 271 - 639 Ngay cùng một giống cây trồng, qua các thời kỳ sinh trưởng, 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 mặt lá qua các thời kỳ sinh trưởng của lúa chiêm như sau: Bảng 4: Cường độ bốc hơi mặt lá qua các thời kỳ sinh trưởng của lúa chiêm Thời kỳ Bén rể Đứng cái Làm đồng Trổ bông Chín Đẻ nhánh sữa sinh trưởng KI (mm/ngày) 0,42 0,61 1,3 1,44 3,12 3,15 Lượng bốc hơi mặt lá của cây trồng còn chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết như: nhiệt độ, ẩm độ, gió. Khi nhiệt độ không khí d ưới 6 oC, lượng bốc hơi mặt lá hầu như không đáng kể. Nhưng khi nhiệt độ trên 6 oC lượng bốc hơi mặt lá tương đương lượng bốc hơi mặt nước. Lượng bốc hơi mặt lá còn chịu ảnh hưởng của độ ẩm đất và khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của chúng trong một giới hạn thích hợp, ẩm độ đất càng cao khả năng cung cấp nước cho cây trồng càng dễ dàng, lượng bốc hơi mặt lá càng tăng. Điều kiện dinh dưỡng của cây trồng càng tốt thì hệ số bốc hơi mặt lá càng giảm. Như vậy, bốc hơi mặt lá vừa là quá trình sinh lý vừa là một quá trình vật lý chịu ảnh hưởng lớn của điều kiện sống và quan hệ chặt chẽ với sự sinh trưởng của cây trồng. Cung cấp đầy đủ lượng nước ố c hơi mặt lá trong những điều kiện ngoại cảnh nhất định là một yêu cầu quan trọng để cây trồng sinh trưởng bình thường và cho năng su ất cao. Lượng nước bốc hơi mặt 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 mặt lá (mm) YK: trọng lượng chất khô cây tích luỹ được (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 b. Lượng bốc hơi khoảng trống Lượng nước bốc hơi từ mặt đất trong ruộng màu và từ mặt nư ớc trong ruộng lúa đều được gọi là lư ợng bốc h ơi khoảng trống. Lượng nước này b ị chi phối bởi điều kiện thời tiết 10
khí hậu, kỹ thuật canh tác và địa chất thuỷ văn ở từng vùng khác nhau. Nhiệt độ cao và độ ẩm không khí thấp, gió mạnh là những yếu tố làm tăng cường lượng bốc hơi kho ảng trống. Cường độ bốc hơi khoảng trống càng mạnh khi mực nước ngầm ở càng gần mặt đất và b ốc hơi mao quản của đất thuận lợi. Nhưng mặt khác kỹ thuật canh tác cũng ảnh hưởng trực tiếp đến lượng bốc hơi khoảng trống. Mật độ cây trồng dày, tán cây rậm rạp, đất được che phủ đều có tác dụng làm giảm lượng bốc hơi này. Đất được xới xáo, đ ược bón nhiều phân hữu cơ, độ ẩm đất thích hợp cũng dẫn đến bốc hơi kho ảng trống bị hạn chế. Trên thực tế, ở ruộng khô, lượng bốc hơi kho ảng trống chiếm khoảng 10 - 15% tổng lượng nước tưới nhưng ở ruộ ng lúa chiếm tới 50 - 57%. Lượng nước này thay đổi 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 dụng điều hoà nhiệt độ đất, tiểu khí hậu đồng ruộng và có ảnh hưởng trực tiếp đến lượng nước tưới cũng như nhu cầu tưới nước của cây trồng trên đồng ruộng. Vì vậy, cần tác động các biện pháp cần thiết để hạn chế lượng bốc hơi kho ảng trống. Ở ruộng nước những biện pháp thả bèo hoa dâu, dùng 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 lượng nước cần của cây trồng a. Xác đ ịnh theo hệ số cần n ước Kc Hệ số cần n ước Kc là lư ợng nước cần thiết cho cây trồng để tạo ra một đơn vị sản lượng, tính bằng m3/tạ sản phẩm. Hệ số cần nước bị chi phối bởi điều kiện khí hậu và phi khí hậu như: giống, kỹ thuật canh tác, đ ất đai... Kc là đại lượng có ý nghĩa kinh tế hơn so với hệ số bốc hơi mặt lá KI. Vì vậy, nó được sử dụng rộng rãi đ ể 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 nước giảm khi năng suất tăng nhưng lượng nước cần lại tăng dần khi sản lượng tăng. Nói một cách khác, là cung cấp nước và chất dinh dưỡng càng tốt thì năng su ất cây trồng càng cao và năng suất cây trồng càng cao thì lượng nước cần cho một đơn vị diện tích lại giảm (Fedorenko, 1957). Ví dụ: đối với bông khi năng suất bông tăng 146% thì lượng nước cần chỉ tăng 35% và hệ số cần nước lại giảm 35%. Theo Côtchiacôp quan hệ giữa lượng nước cần và năng suất có thể biểu diễn theo công thức: E = Kc.Y Trong đó: E: lượng nước cần cho cây trồng (m3/ha) Kc: hệ số cần nước (m3/tạ) Y: năng su ất (tạ/ha) Với một giống cây trồng trong điều kiện nhất định, 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 là 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 11
Phương pháp tính lượng nước cần E theo hệ số nước cần Kc chỉ sử dụng đ ược trong điều kiện khí hậu tương đối ổn định và điều kiện phi khí hậu đều tác động theo một chiều hướng 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 lượng nước cần cho ngô theo phương pháp này sai số từ 25 - 27% so với giá trị trung bình quan sát trong 6 năm. b. Xác đ ịnh theo hệ số bốc h ơi mặt lá Lượng nước cần của cây trồng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng chủ yếu là đ ặc 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 khả năng cho năng su ất của nó, khi đã 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) : t ỷ số giữa lượng bốc hơi kho ảng trống và lượng bốc hơi mặt lá, thường trong khoảng 0,2 - 0,5. c. Xác đ ịnh 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 nước cần quan hệ chặt chẽ với lượng bốc hơi mặt nước tự do (số liệu ở các trạm khí tượng vùng). Lượng bốc hơi mặt nước tự do càng lớn thì lượng nước cây trồng cần càng cao và ngược lại. Từ đó, Cacpôp đ ưa ra đ ại lượng về hệ số cần nước . Hệ số cần nước  là chỉ số cần n ước của cây trồng khi mặt nước tự do bay h ơi một đơn vị, không phụ thuộc vào tổng lượng bốc hơi mặt nước tự do, có nghĩa là không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu. Qua thực tế nghiên cứu về lượng nước cần E của một loại cây trồng nào đó trong điều kiện khí hậu có lượng bốc hơi mặt nước tự do tương ứng là Eo. Ta có thể xác định được hệ số cần nước  theo công thức: E  Eo Giá trị của  coi như không phụ 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 tương tự. 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 trưởng. d. Xác đ ịnh theo độ thiếu hụt bão hoà không khí Độ thiếu hụt bão 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). 12
Để xác định lượng nước cần của cây trồng, Anpachiep đã sử dụng hai đại lượng: thiếu hụt độ ẩm bão hoà không khí trong thời kỳ sinh trưởng của cây trồng và hệ số đường cong sinh học: E  K.D Trong đó: E: lượng nước cần (mm) K: hệ số đ ường cong sinh học D: tổng thiếu hụt bão hoà không khí (mmHg). Hệ số đường cong sinh học K đư ợc xác định bằng tỷ số g iữa lư ợng n ước cần thực tế của cây trồng và lượng thiếu hụt độ ẩm bão hoà không khí trong cùng một thời gian. e. Xác định theo nhiệt độ không khí Theo Lơgốp, trong điều kiện đ ược tưới nước, dự trữ độ ẩm ở tầng đất 1m 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 mặt nước tự do trong thời kỳ sinh trưởng củ a cây đều có thể sử dụng để tính toán lượng nước cần cho cây. Dựa vào những nghiên cứu thực nghiệm, Lơgôp đ ã đưa ra công thức tính mối quan hệ giữa lượng nước cần và nhiệt độ: E  e.t Trong đó: E: lượng nước cần trong quá trình sinh trưởng của cây trồng (m3/ha) t: tổng nhiệt độ trung b ình ngày đêm trong thời gian sinh trưởng. e: hệ số nước cần tương ứng với 1 oC (m3/1oC)(hệ số sinh lý). Hệ số sinh lý e được xác định bằng tỷ số giữa lượng nước 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. f. Xác định theo phương pháp Sarov - Công thức A. Sarov I  t + 4b E=e E: lượng nước cần (m3/ha)  t : Tổng nhiệt độ trung bình ngày trong quá trình sinh trưởng. e: chỉ số hao nước của cây trồng khi tăng lên 10C, lấy bằng 2m3/1 0C, phụ thuộc vào cây trồng và điều kiện khí hậu. b: số ngày sinh trưởng của cây trồng (ngày). Đây là công thức phản ánh khá chính xác lượng nước cần của cây trồng và đã đ ược áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. - Công thức A. Sarov II t E = Kc Kc: Hệ số cần nước ứng với 10C phụ thuộc vào cây trồng và khí hậu thông qua thực nghiệm. 13
 t : Tổng nhiệt độ trung bình ngày trong thời kỳ sinh trưởng của cây trồng. Công thức này được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam và cho kết quả sát thực. g. Công thức D.A. Stoiko Các công thức này cho kết quả gần sát với thực tế ở Việt Nam. Phần lớn các công thức thuộc loại này được FAO giới thiệu sử dụng và được áp dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới. Các công thức này nêu quan hệ giữa lư ợng nước cần với 2 yếu tố khí hậu quan trọng là nhiệt độ, độ ẩm và yếu tố cây trồng qua hệ số hiệu chỉnh Kc. a ) (m3/ha) EI = Kc  t ( 0,1tc - 100 a ) (m3/ha) EII = Kc  t ( 0,1tc + 1 - 100 Công thức I dùng để tính cho cây trồng ở thời kỳ đầu. Tính từ lúc gieo mọc đ ến trước khép tán. Công thức II dùng đ ể 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 b ình nhiều ngày trong thời kỳ tính toán. a : độ ẩm không khí trung bình nhiều ngày trong thời kỳ tính toán. 100 Kc: Hệ số cây trồng. Kc= 1,12 đối với lúa đông xuân. Kc= 1,02 đối với lúa Hè Thu. Kc= 0,75 -0,85 đối với đậu tương xuân. Kc= 0,85 – 0,95 đối với ngô h. Công thức Thorthwaite 10t E = 16 Kc ( )a (mm) I n 12 I =  In : chỉ số nhiệt của năm tính toán i 1 In = ( t )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 14
8,8 I x= 1000 Công thức Thorthwaite có xét tới yếu tố khí hậu và cây trồng, nên đã đ ược áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới và cả ở Việt Nam. h. 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 tài liệu phổ biến kiến thức, công thức cải tiến có dạng: E = KcET0 ET0 = φ (f, HRmin, n/N, U2) Trong đó: f: là nhân tố tiêu hao nước f = P (0,46t + 8,13) với P là t ỷ số giữa độ d ài ngày được chiếu sáng trung bình trong thời đoạn 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: đ ộ ẩm tương đối tối thiểu, khi tính toán thường 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 hằng ngày phụ thuộc vào tháng và vĩ độ. U2: tốc độ gió ở chiều cao 2m, khi tính toán ET0 , U2 đ ược phân thành 4 cấp: - Gió nhẹ: khi U2 < 2 m/s ( 8 m/s ( >700km/ngày) Blaney – Creddle đ ã thành lập biểu đồ để tính ET 0 theo (f, n/N, U2, HRmin) căn cứ vào đó đ ể tra trị số ET0. Mặt khác để đơn giản cho việc tính toán ta có thể lập trình trên máy tính để tính ET0 theo biểu thức sau: ET0 = a + b.p (0,46t + 8,13) (mm/ngày) Kc: hệ số sinh lý của cây trồng, phụ thuộc vào loại cây trồng, thời gian sinh trưởng và một số yếu tố khí hậu quan trọng như đ ộ ẩm, tốc độ gió, nhiệt độ. k. Công thức bức xạ (Radiantion) Công thức xác định lượng nước cần E theo lượng bức xạ cũng là công thức tin cậy có độ chính xác khá cao. E = KcET0 ET0 = C (W, Rs) (mm/ngày) Trong đó: ET0: lượng bốc hơi mặt lá (mm/ngày) Rs: lượng 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 cây trồng 15
l. Công thức Penman Đây là công thức cho kết quả chính xác cao, sát thực tế vì xác đ ịnh lượng nước cần có quan hệ với các yếu tố khí hậu như nhiệt độ, bức xạ, tốc độ gió, độ ẩm... và cây trồng. Công thức này cũng được FAO giới thiệu áp dụng cho các vùng canh tác khác nhau đã cho kết quả tốt, tuy nhiên yêu cầu phải có đầy đủ tài liệu, quá trình tính toán phức tạp, khối lượng tính toán lớn. Công thức Penman cải tiên có d ạng: E = KcET0 ET0 = 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 ngày 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: b ức xạ thuần tính tương đương b ốc 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 b ức xạ mặt trời n 1Rn= (0,25 – 0,5 ).Ra N Ra: b ức 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 lượng hút ban đầu Rnl = f(t).f(ed).f(n/N) f(t): hàm hiệu chỉnh về ảnh hưởng của nhiệt độ đối với bức xạ sóng d ài. 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 d ài. 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 dài. 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 b ình 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 Hr ed = ea 100 Hr: đ ộ ẩm không khí trung b ình (%) 16
1.3. Nguồn nước tưới và chất lượng nước tưới 1.3.1. Nước sông Ở nước ta nguồn nước tưới chủ yếu là nước sông và nước ao hồ. Nước sông chứa nhiều chất hữu cơ, phù sa, chất 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. Lượng chất dinh dưỡng dễ tiêu trong nước phù sa sông 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 độ phì của đồng ruộng. Nhưng nước tưới phù sa cũng chứa nhiều hạt cát thô đường kính 0,1 - 0 ,15mm hoặc lớn hơn, có độ chìm lắng khoảng 20mm/giây dễ gây ra tình trạng bồi lấp mương máng ảnh hưởng xấu đến quá trình khai thác và qu ản lý nước. Ngoài ra trong phù sa cũng có những hạt cát đ ường kính 0, 01 - 0,05mm lắng đọng trong ruộng có tác dụng làm giảm tính dính và làm tăng tính thấm nước của đất sét nhưng không có giá trị về mặt dinh d ưỡng. Chỉ có những hạt sét đường kính nhỏ hơn 0,005mm nhất là nhỏ hơn 0,001mm mới có giá trị dinh d ưỡng lớn và lắng đọng vào ruộng sẽ làm giảm tính thấm nước, độ rỗng của đất, nên có tác dụng cải tạo lý hoá tính của đất cát, đất thịt nhẹ. Nước sông, ngoài phù sa còn có chứa các loại khí hoà tan. Trong 1m3 nước có khoảng 20cm3 khí CO2, 15 - 20cm3 khí nitơ và 8 - 10cm3 khí ôxi. Về mùa đông hàm lượng khí trong nước nhiều hơn mùa hạ. Lượng CO2 càng nhiều thì khả năng hoà tan của nước càng lớn. Do thành phần và tác d ụng của nước sông như vậy, nên trong quá trình khai thác tưới cần có biện pháp để hạn chế sự lắng đọng cát thô trên hệ thống kênh mương và lợi dụng quá trình lắng đọng phù sa trên đồng ruộng để tăng nguồn phân bón cho cây trồng và cải tạo đất. 1.3.2. Nước ao hồ, kho chứa Nước ao hồ kho chưa có rất ít các chất lơ lửng, khí hoà tan và chứa một lượng chất khoáng hoà tan nhỏ bé không gây tác hại gì đối với cây trồng và đất đai. Nhiệt đ ộ nước ở các hồ chứa về mùa lạnh thường thấp, có thể gây ảnh hưởng 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 lượng nước tưới. Tạo điều kiện cho nước có thời gian dài tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trước khi đưa vào ruộng bằng cách xây dựng mương 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. Nước ngầm Ở vùng núi, trung du và trên các cao nguyên có khả năng mở rộng diện tích canh tác và thâm canh cây trồng. Có thể khai thác nguồn nước ngầm để làm nước tưới. Những vùng 17
khô hạn, xa sông ngòi tự nhiên, khai thác ngu ồn nước sông gặp nhiều khó khăn, cũng cần chú ý thăm dò nguồn nước ngầm để tưới. Tính chất nước ngầm khác với nước 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 thành phần và nồng độ các loại muối để có thể tìm biện pháp xữ lý làm giảm độc hại hoặc chỉ dùng để tưới cho các loại cây trồng cho phép. Lượng muối ho à tan cho phép đối với hầu hết các loại cây trồng và đất đai là từ 0,1 - 0,15% ( 1 - 1,5g/l nước tưới). Nhưng khi dùng phải hạn chế tiêu chuẩn tưới đến mức thấp nhất cho phép vì với nồng độ 1g/l thì khi tưới 1000m3 nước vào ruộng là đã đưa vào đó 1000kg muối. Khi lượng lượng muối ho à tan trong nước từ 0,15 - 0 ,3% nhất thiết phải phân tích thành phần các loại muối đó vì tác hại của các loại muối đối với cây trồng có khác nhau. Ở đất thấm nước tốt, lượng muối cho phép trong nước tưới đối với Na2CO3
Ở nước ta, việc sử dụng nước thải thành phố để tưới cho cây trồng, nhất là các loại rau đã đ ược thực hiện từ lâu ở các vùng ngoại ô các thành phố. Tuy vậy, việc thiết kế các công trình xữ lý nước thải, tránh nguy hiểm về mặt vệ sinh nói chung chưa hoàn chỉnh. Do đó, việc sử dụng và hiệu quả tưới của chúng đối với cây trồng và đ ất đai còn b ị hạn chế 1.4. Chế độ nước trong đất 1.4.1. Khái niệm chung Chế độ nước trong đất luôn luôn biến đổi. Bằng phương pháp cân b ằng giữa lượng nước xâm nhập vào đất (nước mưa, nước hút ẩm của đất từ không khí, nước ngầm) và lượng nước tiêu hao từ đất (nước bốc hơi mặt đất, bốc hơi qua thân lá cây trồng, nước thẩm lậu xuống tầng đất sâu..) qua từng thời gian hoặc bằng phường pháp quan trắc trực tiếp độ ẩm đất chúng ta có thể xác định được sự biến động của độ ẩm đất. Sự biến động này thay đổi theo độ sâu lớp đất, chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết khí hậu mà lớn nhất là lượng mưa tự nhiên và lượng bốc hơi từ mặt đất. Chế độ nước trong đất phụ thuộc vào tính chất vật lý của đất như: kết cấu, độ rỗng, dung trọng đất. Để tìm hiểu yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến chế độ nước của đất, người ta dùng hệ số ẩm ướt K xác định bằng tỷ số giữa tổng lượng mưa và tổng lượng bốc hơi trung bình trong nhiều năm. Ở những vùng K>1 đ ất trở nên ẩm ướt, nước thẩm lậu nhiêu, gây dòng chảy trên mặt và ở đó hình thành chế độ nước rửa trôi, các chất dinh dưỡng dần dần bị rửa trôi, đất nghèo thức ăn, kém thoáng khí. Để cây trồng sinh trưởng bình thường cần áp dụng các biện pháp tiêu nước thừa trong đất, ngăn chặn nguồn nước chảy trên mặt đất và nước ngầm xâm nhập vào đất. Ở những vùng K
- Nước liên kết lý học: là loại nước đư ợc giữ lại ở trong đất nhờ lực phân tử và bốc hơi ở 1000C. Nước liên kết lý học đư ợc chia làm 2 loại là nước dính và nước màng. + Nước dính: là loại nư ớc dính chặt vào mặt ngoài của hạt đất thành từng lớp, thường có chiều dày từ 8 - 10 lớp phân tử nước. Lo ại nước này được tạo thành ở trong đất do hơi nước bị đất hút từ không khí vào rồi ngưng đọng lại. Khi độ ẩm của không khí là độ ẩm bảo hoà thì đ ất sẽ có điều kiên hút hơi nước tối đa và tính chất này được đặc trưng bằng hệ số dính nước của đất. Lượng nước dính tối đa trong đất có thể đạt tới chỉ số 7 - 8% trọng lượng đất khô. Khi lượng nước ngậm trong đất bằng 2 lần lượng nước dính thì cây đã b ắt đầu thiếu nước, rễ cây khó hút nước lên và hạn chế phát triển của cây. Do đó giới hạn tối thiểu của nước ngậm phải bằng 2 lần lượng nước dính tối đa. + Nước màng: khi đã đ ạt đến lượng nước dính tối đa, nếu tiếp tụ c cung cấp nước cho đất thì các màng nước xung quanh hạt đất vẫn tiếp tục tăng lên và hình thành nên loại nước màng. Như vậy, nước màng là loại nước bao bọc phía ngoài nước dính tối đa, có chiều dày gấp 2 - 6 lần chiều dày của lớp nư ớc dính. Nước màng có tỷ trọng lớn hơn 1 và có độ nhớt rất cao, cây hấp thụ nước màng khó khăn. Nếu nước trong đất chỉ là nước màng thì cây sẽ bị héo. - Nư ớc tự do: A.V. Trôfunmôp đã đ ịnh nghĩa nước tự do nh ư sau: “ tất cả các loại nước chứa trong đất với một hàm lư ợng vượt quá lư ợng trữ nước phân tử tối đa ( nước màng) đ ều không chịu tác dụng của lực phân tử các hạt đất, tất cả các loại nước ấy đều gọi là nước tự do”. Sau khi đã hình thành nước màng, nếu tiếp tục cung cấp thêm nước cho đất thì giữa các góc nhọn của khẻ hỏng chứa đ ầy nước và hình thành mặt nước cong, đ ược gọi là nước goc. Sau khi đ ã hình thành nước góc nếu tiếp tục cung cấp thêm nước cho đất thì mặt nước cong các góc ngày càng mở rộng tiếp xúc với nhau và lúc này được gọi là nước mao qu ản ống. Tuy nhiên giữa các hạt đất còn có kẻ hổng hình ống chưa chứa đầy nước. Nếu các kẻ hổng đó tiếp xúc với mặt nưới tự do thì nước sẽ chuyển động lên trong các kẻ hổng đó như trong các ống mao quản và nước đó gọi là nước mao quản. 20
Hình 1: Các loại nước trong đất Nước mao quản có hai loại: + Nước mao quản leo: là nước mao quản chuyển động từ dưới lên, sự chuyển động này chỉ phụ thuộc vào lực căng mặt ngoài của nước. Chiều cao leo tối đa cũng phụ vào loại đất, thành phần cơ giới, độ rỗng, thành phần và nồng độ các muối trong đ ất. Ví dụ: khi tăng nồng độ của NaCl, NaCO3 và Na2SO4 cho nước leo thì hmax sẽ giảm xuống, nhưng khi tăng Ca(HCO)2, CaSO4 thì hmax sẽ tăng lên. Chiều cao leo của nước mao quản trong các loại đất có thể tham khảo qua bảng sau: Bảng 2: Chiều cao leo của nước mao quả Loại đất h max (cm) Loại đất hmax (cm) Đất sét Đất cát 200 - 400 50 - 100 Thịt pha cát Đất bùn 150 - 300 120 - 150 Đất mặn Cát pha 100 - 150 120 - Nư ớcmao quản treo: khi mư hay khi tưới nư ớc, nư ớc chứa đầy ống mao quản, nhưng không tiếp giáp với nước ngầm, mà nước đó được giữ lại do sức căng mặt ngoài gọi là nước mao quản treo. - Nư ớc trọng lực: là nước mà khi khe hổng đã đầy nước, nếu cung cấp thêm nước th ì chuyển động của nư ớc này ch ỉ chịu tác dụng của trọng lực. - Nước ngầm: là nước tự do ch ứa trong đất, được tạo thành sau khi mưa và ngấm xuống đất thấm nước rồi đọng lại trên tầng đất không thấm nước. Đây là nguồn nước tương đối sạch, chứa nhiều chất ho à tan hơn nư ớc mặt và ít b ị ô nhiễm. Hầu như trong nước ngầm không có chất lơ lững. b. Các loại độ ẩm đất. 21
Để đánh giá khả năng giữ nước và cung cấp nước cho cây trồng, người ta sử dụng các lo ại độ ẩm đất. - Độ ẩm bão hoà: là độ chứa ẩm lớn nhất của đất. Ở trạng thái này nước chiếm tất cả khe hở của đất. Lượng nước b ão hoà đ ất có thể xác định theo công thức: W (m3/ha) = 104.h.A.(1 -  o) W (% của trọng lượng đất) = A. d Trong đó: A - độ rỗng của đất tính theo % thể tích đất. d - dung trọng đất (tấn/m3)  o - độ ẩm có sẵn trong đất tính theo % của độ rỗng A h - độ sâu lớp đất cần b ão hoà nước (m). Trạng thái nước này không thích hợp với điều kiện sống của cây trồng cạn, quá trình hô hấp của chúng bị rối loạn vì thiếu không khí, nhất là đối với cây họ đậu, cây bị khô héo và chết. Nhưng trạng thái nước này không tồn tại trong đất lâu d ài (trừ trường hợp mức nước ngầm ở sát mặt đất) vì đất không có khả năng giữ nước, một phần nước sẽ di chuyển xu ống tầng đất sâu d ưới tác dụng của trọng lực. - Độ ẩm tối đa: là độ chứa ẩm ứng với khả năng giữ nước lớn nhất của đất. Khả năng này phụ thuộc vào tính chất vật lý của đất và mức nước ngầm. Mức nước ngầm gần mặt đất, độ chứa ẩm tối đa có trị số lớn và ngược lại mức nước ngầm ở sâu, khả năng giữ nước của đất bị giảm sút và được gọi là độ chứa ẩm thấp nhất. Cách xác định độ ẩm tối đa: + Trong phòng thí nghiệm: d ùng ống lấy mẫu đất, đặt vào chậu nước cho bão hoà rồi đặt lên rây cho nước trọng lực chảy hết (chỉ còn nước mao quản) và đem xác định được độ ẩm  max. + Xác đ ịnh ngoài đ ồng ruộng: đắp bờ trên một đường tròn có bán kính 1m, b ờ cao 2cm, tủ rơm rạ để tránh bay hơi, tưới nước vào kho ảng 300l nước. Sau 24 giờ lấy máy để xác định độ ẩm. mU  mK max (%TLDKK)  .100 mK d .d.100 max(%) A  Wtd = 10 4. h . d.  max Trong đó:  max: độ chứa ẩm tối đa đồng ruộng tính theo % của độ rỗng đất  d: độ chứa ẩm tối đa tính theo % trọng lượng đất khô kiệt h: là độ sâu lớp đất xác định (m) d: dung trọng đất (tấn/m3) - Độ ẩm hữu hiệu: là giới hạn độ ẩm đất mà cây trồng có thể hút được nư ớc. Độ ẩm hữu hiệu được xác định bằng hiệu số giữa độ ẩm tối đa và độ ẩm cây héo. - Độ ẩm cây héo (Bh): là độ ẩm mà tại đó cây không hút đư ợc nư ớc và bắt đầu héo. Cây héo vĩnh viễn khi lực hút của nước chỉ đạt 7 - 32 atm. Tại điểm héo lực hút nước của 22
cây trồng nhỏ hơn lực hút nước của đất dẫn đến đất hút nước từ trong cây ra ngo ài. Độ ẩm cây héo phụ thuộc vào sức giữ nước tối đa của đất (  max), phụ thuộc vào từng loại cây trồng khá nhau. Lượng nước tưới hợp lý: (m3/ha) Wtưới = 2 /3.h.d(  max -  ch).10 1.4.3. Cân bằng nước trên đồng ruộng Chế độ nước trên đồng ruộng bao gồm các hiện tượng xâm nhập, di chuyển, giữ nước, tiêu hao nước. Nguồn cung cấp nước chủ yếu cho đất là nước khí quyển và nước ngầm. Đồng thời lượng tiêu hao đi do các lý do sau: - Một phần cây sử dụng và phát tán. - Một phần bốc hơi khoảng trống. - Một phần thấm xuống sâu Do đó muốn cân bằng chế độ nước trong đất là phải tính lượng nước tổng số bao ( m3/ha hay mm gồm: tổng số lượng nước chứa trong chiều dày lớp đất nghiên cứu cột nước). NTS = (W1d1h1 + W2d2h2 + ... Wndnhn) ( m3/ha) Trong đó: W độ ẩm, d: dung trọng, h: chiều dày tầng đất. Lượng nước hữu hiệu trong đất bằng tổng số lư ợng nước có trong đất có thể xâm nhập vào cây chứa trong lớp đất thuộc khu rễ. Nhh = NTS - Nchết Dùng các biện pháp điều hoà nước nhằm tạo điều kiện cung cấp nước thoả mãn nhu cầu của cây trồng. Làm thay đổi “ thu - chi" nước ở đất sẽ ảnh hưởng đến tổng lượng nước dự trữ và lượng nước hữu hiệu của nó. Có biện pháp cân bằng nước đúng đắn, sẽ làm tăng năng su ất cây trồng. Muốn cân bằng lượng nước trên đồng ruộng cần phải căn cứ vào tài liệu khí tượng, tính chất đất, nhu cầu nước của cây. Muốn tạo điều kiện cho cây phát triển tốt phải làm cho lượng nước xâm nhập vào đ ất và lượng nước bốc hơi bằng nhau. Muốn cân bằng chế độ nước phải biết hệ số phát tán của cây trồng, khả năng giữ nước thích hợp của đất, điều kiện thừa ẩm hay thiếu ẩm. Căn cứ vào hoàn cảnh cụ thể của đất đai, khí hậu mà ta xây dựng hệ thống biện pháp thích hợp. Ví dụ: ở đất lầy, mực nước ngầm nông cần tiêu thu ỷ bằng ống ngầm hay mương lộ thiên. Ở vùng đ ất thiếu nước trong nhiều tháng thường lấy việc giữ nước là chính vì việc tưới còn gặp nhiều khó khăn. Biện pháp giữ nước bao gồm các biện pháp cải thiện kết cấu đất, tủ đất bằng cỏ khô, rơm rạ, diệt cỏ dại, gieo trồng đúng thời vụ, bên cạnh đó có thể xây dựng những công trình thu ỷ lợi lớn và nhỏ như hồ chứa nước, đắp đập trữ nước ...Nói tóm lại, cân bằng chế độ nước trong đất là tổng hợp các biện pháp trồng trọt, thuỷ nông, trồng cây gây rừng. 23