Thích ứng với biến đổi khí hậu các giải pháp tưới tiết kiệm nước

Thích ng v i bi n đ i khí h u: gi i pháp tư i ti t ki m nư c Tr n Tri t, Nguy n Vi t Qu c Trung tâm Nghiên c u ð t ng p nư c-Trư ng ð i h c Khoa H c T Nhiên Tóm t t Bi n đ i khí h u tồn c u gây áp l c lên ngu n nư c tư i tiêu nhi u nơi th gi i Tư i ti t ki m nư c ñư c xem m t nh ng gi i pháp thích ng c a ngành nơng nghi p đ i v i bi n đ i khí h u toàn c u Bài vi t nh m gi i thi u m t s phương pháp gi i pháp tư i ti t ki m nư c hi n nay: Tư i nh gi t, tư i nh gi t ng m, h th ng Bucket, Drum; tư i b ng chai nh a, tư i b ng nh ng ng chôn sâu, tư i b ng ñ t sét nung, tư i b ng h th ng ng ñ t nung, Thu canh, tư i tr c ti p thông qua m ch m c, tư i k t h p s d ng Polyacrylamide m t ñ xu t v h th ng tư i ti t ki m nư c g n v i phát tri n b n v ng làng ngh Vi t Nam Gi i thi u Bi n ñ i khí h u ñang tr thành m i quan tâm lo l ng c a nhi u qu c gia th gi i, tác ñ ng c a bi n đ i khí h u ñang di!n m t cách c th gây nh ng xáo tr n th i ti t mưa nhi u b t thư ng m t nơi khô h n kéo dài nh ng nơi khác, lư ng mưa gi m ñi ho"c nhi u lên b t thư ng ð ng trư c vi!n c nh ngu n nư c cung c p cho nông nghi p s# tr nên khan hi m b t thư ng, m t nh ng chi n lư c thích ng v i bi n đ i khí h u cho ngành nơng nghi p đư c ñ"t gi i pháp s d ng ti t ki m nư c cho tr ng S d ng ti t ki m nư c hi n ñi theo hai hư ng s d ng v t li u t ng h p ñưa vào đ t đ tích - nh nư c ch m t p trung t i vùng r! c n tư i c i ti n phương pháp tư i ti t ki m b ng cách s d ng h th ng t i nư c-tư i t p trung Bài vi t trình bày m t s gi i pháp tư i ti t ki m nư c ñang s d ng hi n m t ñ xu t v h th ng tư i ti t ki m nư c có th áp d ng t i Vi t Nam M t s phương pháp tư i nư c hi n th gi i Dư i ñây nh ng phương pháp tư i có cơng su t l n, đư c gi i hóa có kh t đ ng hóa cao 2.1 Tư i b m t (Surface irrigation) Phương pháp tư i b m"t, nư c ñư c cung c p tràn b m"t ñ t cung c p ñ %m c n thi t Nh ng thành ph n b n g m: Ngu n nư c, ñư ng d&n nư c, h th ng ñi u ch'nh lư ng nư c, nh ng lu ng tư i, h th ng thoát nư c h th ng tái s d ng nư c (Không b t bu c) Tư i b m"t thư ng g m phương pháp tư i: Tư i ng p nư c (flood irrigation) tư i lu ng (Furrow irrigation).Tư i ng p nư c g m nhi u hình th c tư i như: ðơn gi n, ph c t p, tư i b c thang,… (Hình 1) Tư i lu ng g m có nhi u phương pháp tư i khác nhau: ðơn gi n, ph c t p, hình xo n c… (Hình 2) c a b Hình a Tư i ng p nư c ñơn gi n, b Tư i ng p nư c ph c t p, c Tư i b c thang a b c Hình a Tư i lu ng đơn gi n, b Tư i lu ng ph c t p, c Tư i lu ng hình xoăn c 2.2 Tư i phun (Sprinkler irrigation) Phương pháp tư i phun, nư c ñư c cung c p d ng mưa b m"t ñ t, nư c b( nén s# phun t) nh ng l* nh H th ng ñư c s d ng r ng rãi t) sau chi n tranh th gi i th II v i s xu t hi n c a nh ng ng nhôm nh+ d! di chuy n Thành ph n b n c a m t h th ng sprinkler: Ngu n nư c, bơm cung c p áp l c, ñư ng ng phân b ngu n nư c, ñ u phun valve ñi u ch'nh (Hình 3) Hình H th ng tư i phun 2.3 Tư i nh gi t (Drip irrigation) Tư i nh gi t phương pháp tư i ñưa nư c ch t dinh dư,ng ch y ch m ñ n vùng r! c a th c v t b ng cách th m nh gi t ho"c tr c ti p ñưa nư c ñ n nh ng vùng r! c a th c v t thông qua m t h th ng g m: B n ch a nư c, phân bón, van, ng d&n, máy bơm, thi t b( vi tư i,… H th ng thư ng ñư c áp d ng nh ng vùng sa m c ho"c nh ng nơi ngu n nư c cho nông nghi p b( gi i h n H th ng tư i nh gi t ñư c đùng đ bón phân cho tr ng (Hình 4) Hình H th ng tư i nh gi t http://en.wikipedia.org/wiki/File:Dripirrigation.gif 2.4 Tư i nh gi t ng m (Subsurface drip irrigation) H th ng có nh ng ñư ng ng ñ u nh gi t ñư c chơn sâu 45cm, nh m gi m chi phí v n chuy n l p ñ"t tháo d, h th ng vào cu i v mùa Khi ñư c l p đ"t m t cách c đ(nh s# khơng gây c n tr đ n s thu ho ch gi i quy t v n ñ l p đ"t di chuy n đ(nh kì c a nh ng ñư ng ng M t h th ng l p đ"t c%n th n có th trì 10 năm Nh ng thành ph n c a h th ng tư i gi ng h th ng tư i nh gi t: Van solenoid ñi u ch'nh b ng tay, b ñi u ch'nh áp l c, máy ño áp l c, b n ch a phân bón, b l c ( Hình 5) Hình H th ng tư i nh gi t ng m http://www.aaes.auburn.edu/comm/pubs/highlightsonline/summer00/watering.html B ng Nh ng thu n l i khó khăn áp d ng nh ng phương pháp tư i khác Tiêu chu n c a phương pháp tư i Tư i b m t Tư i phun Tư i nh gi t Ng p Lu ng M t b c nư c Th p Th p Trung bình T i thi u Tình tr ng %m t c a tán Cao Trung bình Cao T i thi u S tiêu th nư c c a c d i Cao Cao Cao T i thi u Thoát nư c b m"t Cao Cao Trung bình T i thi u Ki m sốt kh tư i sâu T i thi u T i thi u Trung bình Cao Hi u su t s d ng nư c T i thi u T i thi u Trung bình Cao Tính đ ng đ u v mùa Ít Trung bình Trung bình Cao S thống khí đ t T i thi u Th p Th p Cao Tr Th p Th p Cao Th p T i thi u T i thi u Trung bình Cao Th p Th p Trung bình Cao ng i cho nh ng cơng vi c khác phương pháp tư i 10 Áp d ng cho vi c bón phân di t côn trùng thông qua phương pháp tư i 11 Chi phí cho lao đ ng v n hành 12 Di n tích đ t u c u Cao Cao Th p T i thi u 13 T ñ ng hóa Th p Th p Cao Cao 14 Yêu c u lư ng Th p Th p Cao Cao 15 Ch t lư ng nư c T i thi u T i thi u Trung bình Cao 16 S d ng b l c T i thi u T i thi u Trung bình Cao 17 Ki m soát d(ch b nh v t h i T i thi u T i thi u Trung bình Cao Các gi i pháp tư i ti t ki m nư c đơn gi n quy mơ nh 3.1 H th ng Bucket, Drum Heather Mackay (2003) ti n hành nh ng th nghi m v công ngh tư i nh gi t giá thành th p n ð Zimbabwe Th nghi m áp d ng h th ng tư i nh gi t ñơn gi n là: Bucket Kit Drum Kit ( Hình 6) H th ng Bucket Kit có giá USD, di n tích tư i 25m2, s l n thêm nư c 3-4 l n m t ngày H th ng Drum Kit có giá 25 USD, di n tích tư i 500m2, s l n thêm nư c ngày 1-2 l n Hình H th ng Bucket Kit Drum Kit (http://www.infonetbiovision.org/default/ct/179/crops) Tư i b ng chai nh a ( Bottle irrigation) Phương pháp ñơn gi n, chai nh a ñư c kht nh ng l* nh , chơn xu ng đ t (Hình 7B) ho"c có th g n thêm m t đ u nh gi t mi ng chai (Hình 7A) A B Hình A Tư i nh gi t b ng chai nh a, B Phương pháp tư i b ng chai Pakistan http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bottle_irrigation.jpg http://www.aridsolutionsinc.com/page/page/1988794.htm 3.3 Tư i b ng nh ng ng chôn sâu (Deep pipe irrigation) S d ng ng nh a ho"c nh ng ng tre r*ng Nh ng ng khoét l* nh d c theo thân ng, chơn th/ng đ ng, nư c tư i ñư c vào ng s# th m t) t) vào vùng r! thông qua nh ng ch* h (Hình 8) Tư i b ng nh ng ng chôn sâu giúp gi m s b c nư c khơng mong mu n, kích thích s kéo dài r! h n ch c d i Phương pháp có nhi u tri n v ng vi c tr ng l i r)ng m c Hình Gi i pháp tư i b ng nh ng ng chôn sâu vùng sa Phương pháp tư i có nh hư ng nhi u đ n h r! c a th c v t nh ng h th ng tư i khác giúp cho th c v t thích ng t t nh ng h th ng tư i khác K t qu c a kh thích ng đư c th nghi m t i m t s nơi thu c sa m c California ñã cho k t qu t t dù s l n tư i th i gian tư i gi m d n (Hình 9) Hình Kh s ng sót c a th c v t áp d ng phương pháp Tư i ng chơn sâu 3.4 Tư i b ng đ t sét nung (Clay pots irrigation) Phương pháp tư i s d ng bình g m nung, chơn xu ng đât Nư c bình s# th m ch m vào đât (Hình 10) ho"c bình g m có th liên k t v i thành m t h th ng thông qua ng d&n nư c (Hình 12) Hình 10 Phương pháp tư i b ng bình g m nung Nh ng th nghi m v tính th m phân b đ %m ñ t ñã ñư c th nghi m b i Edward Saleh hai lo i ñ t : sét bùn cát K t qu thí nghi m v i bình đ t sét pha cát v i t c đ th m 4.56 x10-6 -8.78x10-6 cm/s có s khác v ñ %m kh hút nư c c a lo i ñ t S phân b đ %m theo phương to trịn n m ngang c a ñ t cát 20-30 cm l n so v i ñ t sét bùn 14-20 cm Kh hút nư c c a ñ t sét bùn 450 cm l n hơ so v i ñ t cát (Hình 11 ) Hình 11 Th nghi m v tính th m đ %m đ t c a bình g m nung Hình 12 H th ng tư i b ng bình g m liên k t v i http://www.darrolshillingburg.com/GardenSite/PorousClayCapsuleIrrigation.html 3.5 Tư i ti t ki m b ng h th ng ng ñ t nung A.A Siyal T.H Skaggs (2009) ñã s d ng nh ng ng b ng ñ t nung có chi u dài 40 cm, đư ng kính 10 cm Các ng ñ t nung ñư c n i l i v i thành m t h th ng chơn đ sâu 43cm, nư c đư c cho vào h th ng ng sau ngày (Hình 13) H th ng tư i ñơn gi n có giá thành th p khó áp d ng ñư c nh ng vùng ñã tr ng nhi u năm, ho t ñ ng ñào rãnh đ chơn h th ng ng Hình 13 H th ng ng ñ t nung 3.6 Thu canh (Hydroponics) Thu canh phương pháp tr ng s d ng lo i mu i khống hồ tan nư c giá th mà không c n s d ng đ n đ t (Hình 14) Phương pháp ñư c b t ñ u nghiên c u th nghi m t) nh ng 1925-1935 Hi n nay, phương pháp ñã tr nên ph bi n, ñ t ñư c nhi u k t qu nhi u lo i tr ng khác m nhi u tri n v ng cho vi c m r ng di n tích đ t nơng nghi p ví d s d ng phương pháp thu canh ñ tr ng lúa nư c B n (Hình 15) Nh ng khó khăn áp d ng: Chi phí ban đ u cao cho trang thi t b( hoá ch t D! b( nhi!m b nh Fusarium Vertillium t ng h m t i Nh t C n có nhi u ki n th c chuyên môn v t' l thành ph n dinh dư,ng Thu n l i áp d ng: ð t hi u qu cao vi c u ch'nh dinh dư,ng Có kh tr ng b t c vùng th gi i ð t hi u qu canh tác: gi m lư ng nư c tư i, phân bón chi phí phịng tr) c d i Có kh nâng cao m t đ tr ng Hình 14 Nh ng thành ph n b n c a h th ng Thu canh Hình 15 Thu canh lúa t m h m t i Nh t B n http://www.flickr.com/photos/13780692@N07/1433690804/#/ 3.7 Tư i tr c ti p thông qua m ch m c (Xylem irrigation) Xylem irrigation phương pháp tư i cung c p tr c ti p nư c hoá ch t vào m ch c a thân cây, tr c ti p s d ng m t lo t thi t b( tiêm Tư i tr c ti p qua m ch m c ñư c g i phương pháp tư i ultra micro, Tư i t n su t cao (high frequency), Tư i áp lưc (tension), S tiêm ho"c Li u pháp hoá h c (chemotheraphy) Nh ng ý tư ng b n b t ngu n m t s s n ph%m hố h c đư c tiêm tr c ti p vào h th ng m ch m c c a th c v t H th ng v&n n m giai ño n th nghi m chưa ñư c ñánh giá thương m i 3.8 Tư i k t h p s d ng Polyacrylamide Polyacrylamide (PAM) m t ñ i phân t hình thành t) nh ng đơn phân acrylamide (Hình16) Polyacrylammide khơng gây đ c đ i v i s c kho0 Khi ñ i phân t PAM liên k t v i có kh h p thu nư c l n D a đ"c tính này, PAM ñư c ng d ng m t ch t h p thu phân gi i nư c ch m canh tác nông nghi p (Hình 17)PAM đư c s d ng 400 000 đ t nơng nghi p c a Hoa Kỳ m t công c giúp làm gi m s xói mịn ch ng l i s th t thoát nư c b m"t (Rodrick D leentz, 2001) Ngoài h*n h p: PAM+CaO PAM+Al(SO4)3 phương pháp tư i lu ng làm gi m ñáng k ch t l ng t , vi sinh v t, thu c tr) sâu xói mịn (Hình 19) A.K Bhardwaj c ng s ñã ti n hành nghiên c u s h p thu gi i phóng nư c c a ch t Plolyacrylamide ñ t cát B n lo i polymer ñư c nghiên c u là: Alcosorb (Ciba Specialty Chemicals, Basel, Switzerland), Stockosorb 500 Medium, Stockosorb 500 Micro Stockosorb HCMG (Stockhausen, Greensboro, NC) K t qu c a thí nghi m ch' s ph i tr n polyacrylamide vào ñ t s# làm tăng kh trì nư c ñ t Nư c ñư c trì Polyacrylamide kho ng 200-400 kg/kg Polyacrylamide, lư ng nư c đư c trì thí nghi m tr n ñ t cát v i Polyacrylamide 40-140 kg/kg h*n h p S d ng Polymeacrylamide ñ t cát công c nâng cao kh gi nư c, su t thu ho c nh ng khu v c khô h n bán khô h n (Hình 18) Hình 16 Cơng th c hố h c c a Polyacryladmide http://www.tiptheplanet.com/wiki/Polyacrylamide Hình 17 S n ph%n PAM th( trư ng http://gardengnomewanderings.blogspot.com/2010_06_01_archive.html Hình 19 Kh làm gi m ñáng k ch t l ng t , vi sinh v t, thu c tr) sâu xói mịn c a PAM Hình 18 Kh h p thu gi i phóng nư c c a đ t cát đ t cát có tr n PAM 4 Tư i ti t ki m nư c ñ i v i Vi t Nam 4.1 S c n thi t c a gi i pháp tư i đ i v i ngành nơng nghi p S li u t ng u tra nơng thơn, nơng nghi p năm 2001 cho th y t l di n tích đ t nơng nghi p đư c tư i tiêu ch đ ng 36%, di n tích canh tác hàng năm ñư c tư i tiêu 48% di n tích đ t lúa đư c tư i tiêu 63% Hơn 75% di n tích đ t nơng nghi p c a vùng đ ng b ng sơng H ng, đ ng b ng sông C u Long, ð ng b ng ven bi n B c Trung B duyên h i Nam Trung B đư c thu l i hố Trong ph phát tri n thành cơng h th ng thu l i vùng mi n núi ðông B c Tây B c Tây Ngun, vùng ðơng Nam B bán ñ o Cà Mau t l ñ t nông nghi p ñư c thu l i hố v&n cịn r t th p Năng su t tr ng c a vùng th p, tình tr ng thi u nư c vào mùa khơ, lũ l t, l đ t vào mùa mưa gây xói mịn, b c màu đ t đ i núi cịn ph bi n, nh hư ng đ n vi c xây d ng cơng trình thu l i (Hình 20) T ng lư ng mưa trung bình c a Vi t Nam dao ñ ng t) 800-2800mm, nhiên lư ng mưa phân b khơng đ u theo th i gian: lư ng mưa th p 200 – 1200 mm vào tháng 11- tháng Cao : 800 – 2000 mm t) tháng ñ n tháng X; Lư ng mưa phân b khơng đ u tỳ theo t)ng khu v c: th p (Trung bình năm