Đánh giá sự phù hợp của kỹ thuật tưới ướt khô xen kẽ (AWD) trong canh tác lúa nước ở Việt Nam

Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai<br /> <br /> ĐÁNH GIÁ SỰ PHÙ HỢP CỦA KỸ THUẬT TƯỚI ƯỚT KHÔ XEN KẼ (AWD)<br /> TRONG CANH TÁC LÚA NƯỚC Ở VIỆT NAM<br /> Nguyễn Thị Huệ1, Mai Văn Trịnh1, Vũ Dương Quỳnh1, Phan Hữu Thành1,<br /> Bjoern Ole Sander2, Palao Leo2, Phạm Thị Thanh Nga1<br /> 1<br /> Viện Môi trường Nông nghiệp – Phú Đô, Nam Từ Liêm, Hà Nội<br /> 2<br /> Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI)<br /> TÓM TẮT<br /> Nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá sự phù hợp của kỹ thuật tưới ướt khô xen kẽ<br /> (Alternate Wetting and Drying - AWD) trong canh tác lúa ở các vùng sinh thái khác nhau của Việt Nam<br /> dựa trên tính cân bằng nước từ các thông số lượng mưa, lượng bốc hơi và thấm sâu. Kết quả tính toán<br /> cho thấy có 88,34% (2.760.001 ha) diện tích đất lúa vụ Đông Xuân/Xuân, 90,15% (3.422.281 ha) diện<br /> tích đất lúa vụ Hè Thu/Mùa và 78,32% (652.132 ha) diện tích đất lúa vụ Thu Đông phù hợp cao với kỹ<br /> thuật AWD. Kết quả nghiên cứu cũng đã đưa ra được bản đồ kỹ thuật AWD thích hợp cho cả 3 vụ lúa ở<br /> Việt Nam. Từ kết quả nghiên cứu này có thể chỉ ra vị trí và diện tích trồng lúa nào ở Việt Nam có thể áp<br /> dụng kỹ thuật AWD và kết quả này cũng có thể được áp dụng để tính toán nhu cầu nước cho từng<br /> giống lúa nhằm đảm bảo năng suất lúa cao, tiết kiệm nước tưới và giảm phát thải khí nhà kính.<br /> Từ khóa: Kỹ thuật tưới ướt khô xen kẽ (AWD), bản đồ thích hợp AWD, mức độ phù hợp của<br /> việc áp dụng AWD.<br /> <br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Trong canh tác lúa, nước là yếu tố đầu<br /> tiên ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng, phát<br /> triển và năng suất mùa vụ, cây lúa luôn cần<br /> nước từ giai đoạn mạ, làm đòng đến trổ và<br /> chín. Để tạo ra được 1 đơn vị thân lá lúa cần<br /> 400-450 đơn vị nước, tạo ra 1 đơn vị hạt cần<br /> 300–350 đơn vị nước, nếu đất không đủ ẩm và<br /> mực nước trong ruộng quá cao sẽ không tốt<br /> cho đẻ nhánh, làm đốt và vươn lóng của lúa.<br /> Canh tác lúa tại Việt Nam đang phải đương đầu<br /> với hàng loạt thách thức từ tác động của biến<br /> đổi khí hậu như: nguồn nước ngày càng thiếu<br /> và cạn kiệt, lượng mưa hàng năm có xu thế<br /> giảm, khô hạn nắng nóng diễn ra liên tục, mực<br /> nước của các con sông thấp; thiên tai xảy ra<br /> khắp nơi. Chỉ tính riêng đầu năm 2016 có 11<br /> tỉnh trong đó có 8/13 tỉnh thuộc Đồng bằng<br /> sông Cửu Long công bố thiên tai do hạn và<br /> mặn. Bên cạnh việc tiêu tốn một lượng nước<br /> lớn thì canh tác lúa nước cũng phát thải vào khí<br /> quyển một lượng khí nhà kính không nhỏ.<br /> Theo kết quả kiểm kê khí nhà kính 2010, lượng<br /> KNK phát thải trong lĩnh vực nông nghiệp<br /> tương đương 88,35 triệu tấn CO2, chiếm 36%<br /> tổng lượng KNK phát thải của cả nước trong<br /> đó phát thải từ trồng lúa chiếm 50,49%. Chính<br /> vì vậy việc áp dụng biện pháp canh tác lúa tiên<br /> tiến để sử dụng nước, phân bón hiệu quả, tiết<br /> kiệm và giảm phát thải khí nhà kính đang là<br /> giải pháp mang tính chiến lược trước mắt và<br /> <br /> lâu dài. Kỹ thuật tưới nước khô xen kẽ (AWD)<br /> là kỹ thuật quản lý nước trong quy trình trồng<br /> lúa. Kỹ thuật này sử dụng chu trình rút nước và<br /> tưới nước xen kẽ nhau, giữ mực nước trong<br /> ruộng ở mức độ tốt nhất cho sự sinh trưởng của<br /> cây lúa trong suốt một vụ. Kỹ thuật này đang<br /> được Cục Bảo vệ thực vật, Viện Nghiên cứu<br /> lúa quốc tế (IRRI) và các chuyên gia trồng trọt<br /> khuyến cáo nhiều nhất bởi vì nó tiết kiệm 3035% lượng nước sử dụng (Cục Bảo vệ thực<br /> vật, 2014), giảm phát thải khí nhà kính 46-69%<br /> (Mai Văn Trịnh, 2015) và tăng năng suất bình<br /> quân 9–15% (Cục Bảo vệ thực vật, 2014). Tuy<br /> nhiên đến nay Việt Nam mới chỉ áp dụng biện<br /> pháp tưới tiết kiệm nước ướt khô xen kẽ trên<br /> 3,22% tổng diện tích gieo trồng lúa toàn quốc<br /> (7.753.200 ha) và diện tích áp dụng nhỏ lẻ nằm<br /> rải rác chủ yếu ở các tỉnh miền Bắc và miền<br /> Trung (Cục Bảo vệ Thực vật, 2014).<br /> Trong nghiên cứu này chúng tôi hướng<br /> tới việc đánh giá tính thích nghi của kỹ thuật<br /> AWD trong canh tác lúa ở Việt Nam dựa trên<br /> tính cân bằng nước từ các thông số lượng mưa,<br /> lượng bốc hơi và thấm sâu. Đây là bước khởi<br /> đầu rất quan trọng để xác định trước địa điểm<br /> trồng lúa phù hợp với kỹ thuật AWD cho lúa ở<br /> Việt Nam. Nó là tiền đề để tiến hành các<br /> nghiên cứu và triển khai thực tế tiếp theo trong<br /> định hướng phát triển lúa gạo bền vững ở Việt<br /> Nam, ứng phó với biến đổi khí hậu.<br /> <br /> 1173<br /> <br /> VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM<br /> <br /> II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> Nghiên cứu được tiến hành trên toàn bộ<br /> diện tích đất trồng lúa của Việt Nam. Các<br /> phương pháp nghiên cứu được sử dụng bao gồm:<br /> - Thu thập dữ liệu không gian bao gồm:<br /> bản đồ hành chính tỉnh, bản đồ đất tỷ lệ<br /> 1:1.000.000 (ATLAS Viet Nam, 2012), ảnh vệ<br /> tinh MODIS năm 2012 với độ phân giải 500 m,<br /> nhiệt độ tối thiểu và tối đa hàng ngày, lượng<br /> mưa ngày ở định dạng raster 0.25 degrees (28<br /> km) trong 15 năm (1998 – 2012) của (NASA,<br /> 2012, 2015b).<br /> - Thu thập dữ liệu phi không gian bao<br /> gồm: thành phần cơ giới đất theo từng loại đất<br /> của 63 tỉnh thành, số liệu thống kê về diện tích<br /> đất trồng lúa các vụ trong năm, lịch thời vụ lúa<br /> bao gồm: ngày gieo trồng, ngày thu hoạch<br /> chính vụ của 3 vụ lúa chính trong năm (vụ<br /> Đông Xuân/Xuân, vụ Hè Thu/mùa, vụ Thu<br /> Đông), lượng thấm sâu của các các loại đất.<br /> Các dữ liệu này được thu thập từ các báo cáo<br /> thuyết minh xây dựng bản đồ đất của Bộ Nông<br /> nghiệp và Phát triển Nông thôn, các báo cáo<br /> sản xuất trồng trọt của các tỉnh, các bản tin, bài<br /> viết điện tử về sản xuất lúa các vụ và các<br /> nghiên cứu trong và ngoài nước về mức độ<br /> thấm trên các loại đất.<br /> - Các số liệu thành phần cơ giới đất được<br /> xử lý dựa vào tam giác đều phân loại đất của<br /> Mỹ (USDA), các số liệu nghiên cứu về độ<br /> <br /> thấm sâu của đất được lấy giá trị trung bình<br /> cộng của từng loại đất sau đó chuyển vào bảng<br /> thuộc tính của bản đồ đất; số liệu thời vụ được<br /> đếm ngày gieo trồng, ngày thu hoạch, số ngày<br /> sinh trưởng để đưa vào bản đồ hành chính tỉnh.<br /> Bản đồ đất trồng lúa được xây dựng từ ảnh<br /> MODIS và chuyển sang dạng vecter sau đó<br /> chồng ghép phân tích không gian với bản đồ<br /> đất để đưa ra bản đồ phân loại đất lúa Việt<br /> Nam. Các dữ liệu bản đồ được đưa về cùng<br /> định dạng, hệ tọa độ và chuyển sang raster đưa<br /> vào mô hình phân tích không gian.<br /> - Sử dụng Phần mềm ARCGIS, QGIS,<br /> Python để xây dựng mô hình tính toán cân<br /> bằng nước: các dữ liệu đầu vào cho các mô<br /> hình cân bằng nước được chia theo chu kỳ (10<br /> ngày), tính toán cân bằng nước bằng phân tích<br /> không gian dựa trên các dữ liệu tuần của lượng<br /> nước mưa, lượng nước bốc hơi và thấm sâu.<br /> Sự thích nghi với kỹ thuật AWD xảy ra<br /> khi cân bằng nước trong đất bị thiếu hụt: lượng<br /> mưa nhỏ hơn tổng lượng nước bị mất do bốc<br /> hơi và thấm và ngược lại sự thích nghi kỹ thuật<br /> AWD không xảy ra nếu cân bằng nước trong<br /> đất bị dư thừa: lượng mưa lớn hơn tổng lượng<br /> nước mất đi do bốc hơi và thấm sâu.<br /> Đánh giá thích nghi kỹ thuật tưới AWD<br /> cho mỗi vụ lúa dựa vào chỉ số điểm thích nghi<br /> (DEF) của các tuần bị thâm hụt nước và tổng số<br /> tuần của mỗi vụ, chỉ số này dao động từ 0 - 1.<br /> <br /> Số điểm thích nghi trong mỗi vụ<br /> Chỉ số điểm thích nghi = -------------------------------------Tổng số điểm trong vụ<br /> Theo nghiên cứu của Viện Nghiên cứu<br /> Lúa Quốc tế (IRRI) thì mức độ thích nghi kỹ<br /> thuật AWD được chia thành 3 lớp riêng biệt:<br /> thích nghi cao (High Suitability), thích nghi<br /> trung bình (Moderate Suitability), thích nghi<br /> thấp (Low Suitability) dựa vào phép phân tích<br /> không gian trên phần mềm ARCGIS. Để kiểm<br /> chứng lại khoảng chia mức độ thích nghi này<br /> <br /> thích ứng với vùng khí hậu của Việt Nam,<br /> nhóm nghiên cứu cũng đã thay đổi khoảng chia<br /> mức độ thích nghi kỹ thuật AWD để kiểm tra<br /> lại kết quả tính toán của mô hình. Mức độ phù<br /> hợp thấp khi DEF