Bài giảng - Phương pháp tưới tiêu - chương 1 pps

5 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 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, 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, SiO 2 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 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 0,001mm 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 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 dụng 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 nóng, 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 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 dưỡng xuống tầng sâu, có thể làm mức nước ngầm dâng cao tới lớp đất có bộ rễ cây hoạt động, đất trở nên 6 thiếu thoáng khí và phát triển theo con đường lầy hoá, tái mặn. Tưới 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 NO 3 là nguyên nhân của sự mất đạm ở lớp đất mặt. Nhưng không phải các chất dinh dưỡng đều bị rửa trôi theo dòng chảy. Kali trong đất ở dạng dung dịch hoặc bón vào đất dưới 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 hoạt 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 được. 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 huỷ các chất hữu cơ, nhất là mùn. Quá trình phá huỷ các chất hữu cơ mâu thuẩn 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 đất. Tưới nước hợp lý có tác dụng điều hoà được hoạt động sinh học trong đất, quá trình tích luỷ chất hữu cơ sẽ trội hơn quá trình phá huỷ chúng. Và đất sẽ giàu chất hữu cơ cần thiết cho sự dinh dưỡng 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 dưỡng 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 CO 2 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 được tưới có thể tăng gấp đôi. 7 Chính vì trong điều 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 mà 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 đồng thời cũng làm giảm hàm lượng protein trong hạt trung bình 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 hoà thảo dưới ảnh hưởng của tưới nước là quy luật chung cho tất cả cây trồng thuộc họ này. Nguyên nhân dẫn đến kết quả trên có thể do tưới nước đã ảnh hưởng đến sự tích luỹ protein vào hạt. - Một là, khi tưới nước làm thay đổi sự cung cấp đạm cho cây trồng, cây trồng không đủ đạm để dùng vì trong điều kiện được tưới cây trồng sinh trưởng nhanh, tích luỹ lượng chất khô lớn, yêu cầu một lượng chất dinh dưỡng cao, hơn nữa đạm có thể bị rửa trôi xuống 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 luỹ 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 CO 2 và tích luỹ hydrat cacbon trong lá và hạt bị đình trệ nhanh hơn. Tuy rằng trong hạt của cây trồng không được tưới protein tích luỹ 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 được 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 dưỡng khác khi tưới nước bằng con đường 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 o C, nhưng nếu được tưới nước nhiệt độ giảm xuống 24,3 o C. Trên ruộng trồng bông nhiệt độ 29,3 o C, sau khi tưới giảm xuống 25,3 o C. 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 bão hoà không khí và bay hơi mặt đất dưới ảnh hưởng của phương pháp tưới như sau: 8 Bảng 1: Ảnh hưởng của phương pháp tưới đến tiểu khí hậu đồng ruộng Điều kiện Thí nghiệm Nhiệt độ trung bình ( o C) Độ ẩm Không khí (%) Thiếu hụt bão hoà không khí (mb) Bay hơi (mm) Mưa nhân tạo Tưới rãnh Không tưới 27,6 28,3 29,6 51 42 38 4,7 18,1 21,1 47 114 131 Mặt khác, khả năng hấp thụ nhiệt của đất ẩm và đất khô khác nhau đã dẫn đến sự thay khác nhau về tiểu khí hậu đồng ruộng. Sự thay đổi của tiểu khí hậu đồng ruộng đã dẫn đến sự khác nhau về sinh trưởng của cây trồng, việc nâng cao ẩm độ và hạ thấp nhiệt độ không khí đã làm giảm lượng bốc hơi mặt lá và quá trình đồng hoá của cây được 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 nước này phần lớn được sử dụng vào quá trình bay hơi mặt lá (99,8%) và chỉ có 0,01 - 0,03 là dùng để 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. Chính vì vậy, mỗi ngày trên diện tích 1 ha cây trồng (ngô, lúa, rau) cần 30 - 60m 3 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 bình 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 đất 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 dưới 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 9 chung, giới hạn dưới 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: 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 thích hợp (%) Thời kỳ cần nhất Ngô Khoai tây Bắp cải Cà chua Kh. Lang Lúa mỳ Thịt và thịt nhẹ Thịt và thịt nhẹ Thịt và thịt nhẹ Thịt và thịt nhẹ Thịt thịt nặng Đất thịt 75 - 80 75 - 80 80 - 85 70 - 75 70 - 75 70 - 80 Phân hoá cờ, trổ cờ, phun râu Củ phình to đến thu hoạch Suốt quá trình sinh trưởng Hình thành quả Củ phình to đến thu hoạch Phân hoá đồng đến chín sữa 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 được 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 đúng đắn 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 khoảng trống (bốc hơi từ mặt đất hay từ mặt nước). a. Lượng nước bốc hơi mặt lá Lượng nước 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 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 - 52 o C, nhưng sự sinh trưởng của chúng bị ức chế khi nhiệt độ gần 35 o C. Lượng bốc hơi mặt lá khác nhau tuỳ theo giống cây trồng và tình trạng sinh trưởng phát triển của nó. Người ta dùng đại 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 nước cây trồng phát tán qua thân lá (tính bằng m 3 ) để có thể tích luỹ được một tấn chất khô (toàn cây). 10 Bảng 3: Hệ số bốc hơi mặt lá KI của một số cây trồng chính Cây trồng KI(m 3 ) Cây trồng KI(m 3 ) Lúa nước 395 - 811 Bắp cải 250 - 600 Ngô 339 - 495 Dưa chuột 713 - 820 Đậu 563 - 747 Cà chua 550 - 650 Bông 368 - 660 Lúa mỳ 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 sinh trưởng Bén rể Đẻ nhánh Đứng cái Làm đồng Trổ bông Chín sữa 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 dưới 6 o C, lượng bốc hơi mặt lá hầu như không đáng kể. Nhưng khi nhiệt độ trên 6 o C 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 ốc 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 suất cao. Lượng nước bốc hơi mặt lá có thể xác định theo công thức thực nghiệm của U.Bitski: )(.5,1 1 fFY K  Trong đó: E 1 : lượng bốc hơi mặt lá (mm) Y K : 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 K Y fF KI )(5,1   b. Lượng bốc hơi khoảng trống Lượng nước bốc hơi từ mặt đất trong ruộng màu và từ mặt nước trong ruộng lúa đều được gọi là lượng bốc hơi khoảng trống. Lượng nước này bị chi phối bởi điều kiện thời tiết 11 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 khoảng trống. Cường độ bốc hơi khoảng trống càng mạnh khi mực nước ngầm ở càng gần mặt đất và bốc 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, được bón nhiều phân hữu cơ, độ ẩm đất thích hợp cũng dẫn đến bốc hơi khoảng trống bị hạn chế. Trên thực tế, ở ruộng khô, lượng bốc hơi khoảng trống chiếm khoảng 10 - 15% tổng lượng nước tưới nhưng ở ruộng 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 khoảng 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 định theo hệ số cần nước K c Hệ số cần nước K c là lượng nước cần thiết cho cây trồng để tạo ra một đơn vị sản lượng, tính bằng m 3 /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, đất đai K c 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 để tìm hiểu lượng nước cần cho cây trồng trong những điều kiện khí hậu, thời tiết nhất định. Nhiều thí nghiệm đã 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 suất 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 = K c .Y Trong đó: E: lượng nước cần cho cây trồng (m 3 /ha) K c : hệ số cần nước (m 3 /tạ) Y: năng suất (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 đòi hỏi nhiều hơn và quan hệ của chúng là đường cong có dạng hàm số mũ: E = C. Y n C và n được coi là hai hằng số xác định từ thực tế thí nghiệm 12 Phương pháp tính lượng nước cần E theo hệ số nước cần K c chỉ sử dụng được 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 định theo hệ số bốc hơi 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 khả năng cho năng suất 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: NKE I ).1(    (m 3 /ha) Trong đó: N: năng suất sinh vật học (tấn/ha) K I : hệ số bốc hơi mặt lá (m 3 /tấn chất khô) : tỷ số giữa lượng bốc hơi khoảng trống và lượng bốc hơi mặt lá, thường trong khoảng 0,2 - 0,5. c. 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 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 đưa ra đại lượng về hệ số cần nước . Hệ số cần nước  là chỉ số cần nước của cây trồng khi mặt nước tự do bay hơi 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 E o . Ta có thể xác định được hệ số cần nước  theo công thức: o E E  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 định 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). 13 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:   D.KE Trong đó: E: lượng nước cần (mm) K: hệ số đường cong sinh học D: tổng thiếu hụt bão hoà không khí (mmHg). Hệ số đường cong sinh học K được xác định bằng tỷ số giữa lượng nước 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 được 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 của cây đều có thể sử dụng để tính toán lượng nước cần cho cây. Dựa vào những nghiên cứu thực nghiệm, Lơgôp đã đưa ra công thức tính mối quan hệ giữa lượng nước cần và nhiệt độ:   t.eE Trong đó: E: lượng nước cần trong quá trình sinh trưởng của cây trồng (m 3 /ha) t: tổng nhiệt độ trung bình ngày đêm trong thời gian sinh trưởng. e: hệ số nước cần tương ứng với 1 o C (m 3 /1 o C)(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 E = e  t + 4b E: lượng nước cần (m 3 /ha)  t : Tổng nhiệt độ trung bình ngày trong quá trình sinh trưởng. e: chỉ số hao nước của cây trồng khi tăng lên 1 0 C, lấy bằng 2m 3 /1 0 C, 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 được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. - Công thức A. Sarov II E = K c  t K c : Hệ số cần nước ứng với 1 0 C phụ thuộc vào cây trồng và khí hậu thông qua thực nghiệm. 14  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 lượng 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 K c . E I = K c  t ( 0,1t c - 100 a ) (m 3 /ha) E II = K c  t ( 0,1t c + 1 - 100 a ) (m 3 /ha) Công thức I dùng để tính cho cây trồng ở thời kỳ đầu. Tính từ lúc gieo 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 hoạch.  t : Tổng nhiệt độ trung bình ngày trong thời kỳ sinh trưởng của cây trồng. t c : Nhiệt độ trung bình nhiều ngày trong thời kỳ tính toán. 100 a : độ ẩm không khí trung bình nhiều ngày trong thời kỳ tính toán. K c : Hệ số cây trồng. K c = 1,12 đối với lúa đông xuân. K c = 1,02 đối với lúa Hè Thu. K c = 0,75-0,85 đối với đậu tương xuân. K c = 0,85 – 0,95 đối với ngô h. Công thức Thorthwaite E = 16 K c ( I t10 ) a (mm) I =    12 1 n i In : chỉ số nhiệt của năm tính toán I n = ( 5 t ) 1,514 : chỉ số nhiệt tháng tính toán, với t là nhiệt độ bình quân của tháng. K c : hệ số cây trồng K c = 1,08 – 1,2 đối với lúa xuân. K c = 0,8 – 1,2 đối với lúa Hè Thu. K c = 1,0 – 1,1 đối với cây trồng cạn a: Hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của năm I a = x 3 – x 2 = 2x + 0,5 khi I > 80 a = I 100 6,1 + 0,5 khi I < 80 [...]... nước mao quả Loại đất Đất sét Thịt pha cát Cát pha h max (cm) 200 - 400 15 0 - 300 10 0 - 15 0 Loại đất Đất cát Đất bùn Đất mặn hmax (cm) 50 - 10 0 12 0 - 15 0 12 0 - Nướcmao quản treo: khi mư hay khi tưới nước, nước 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 - Nước trọng lực: là nước mà khi khe hổng đã đầy nước, nếu cung... phép Lượng muối hoà 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 10 00m3 nước vào ruộng là đã đưa vào đó 10 00kg muối Khi lượng lượng muối hoà 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... trung bình đầu người khoảng 15 0l/ngày đêm thì 1m3 nước có thể 900 gam chất hoà tan trong đó có 90g đạm nguyên chất, 15 g acid phốt pho ric và 40g K2O Lượng dinh dưỡng này tương đương với 400g sunfat đạm, 10 0g super lân, 10 0g 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: 18 0 - 200g và lưu huỳnh: 80 - 90g Tỷ lệ N : P: K của... 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 được phân thành 4 cấp: - Gió nhẹ: khi U2 < 2m/s ( 8m/s ( >700km/ngày) Blaney – Creddle đã thành lập biểu đồ để tính ET 0 theo (f, n/N, U2, HRmin) căn cứ vào... thải không cân đối với yêu cầu dinh dưỡng của cây trồng Tỷ lệ này thường là (5 - 6) : 1 : (2 - 3) nhưng hầu 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 18 Ở nước ta, việc sử dụng nước thải thành phố để tưới cho cây trồng, nhất là các loại rau đã được thực hiện từ lâu ở các vùng... khí trung bình (%) 16 Hr 10 0 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 hoà 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... chất dinh dưỡng dễ tiêu trong nước phù sa sông Hồng (mg/m3nước) Đạm Lân Kali Trong nước 11 0 300 3250 Trong bùn 38 44 10 6 Tổng 14 8 344 3356 Do đó nước sông có thể cung cấp cho đất nhiều chất dinh dưỡng 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 ,15 mm hoặc lớn hơn, có độ chìm lắng khoảng 20mm/giây dễ gây ra tình trạng bồi lấp mương máng... tưới hợp lý: Wtưới = 2/3.h.d(  max -  ch) .10 (m3/ha) 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... sinh nói chung chưa hoàn chỉnh Do đó, việc sử dụng và hiệu quả tưới của chúng đối với cây trồng và đất đai còn bị 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 bằng 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... hơi mặt đất - Nước liên kết hoá học: là loại nước liên kết chặt chẽ với các hạt đất và không trực tiếp tham gia vào quá trình biến đổi vật lý trong đất Nếu đốt nóng một mẫu đất đến nhiệt độ từ 10 0 - 11 00C thì sau một thời gian nước trong đất bốc hơi gần hết, lúc này đất có trọng lượng tương đối ổn định gọi là trọng lượng đất khô tuyệt đối Nhưng nếu cứ đốt nóng mẫu đất ở nhiệt độ cao hơn 11 0 0C thì sau . Đất sét Thịt pha cát Cát pha 200 - 400 15 0 - 300 10 0 - 15 0 Đất cát Đất bùn Đất mặn 50 - 10 0 12 0 - 15 0 12 0 - Nướcmao quản treo: khi mư hay khi tưới nước, nước chứa đầy ống mao quản,. 5 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. hụt bão hoà không khí (mb) Bay hơi (mm) Mưa nhân tạo Tưới rãnh Không tưới 27,6 28,3 29,6 51 42 38 4,7 18 ,1 21, 1 47 11 4 13 1 Mặt khác, khả năng hấp thụ nhiệt của đất ẩm và đất khô