Giáo Trình Thủy Nông_ Trần Văn Mỹ. ĐH Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh. 2008 Chương 1 GIỚI THIỆU MÔN HỌC. 6 I Định nghĩa 6 II Vấn đề về nguồn nước tưới trên thế giới hiện nay: 6 III Vấn đề thủy nông ở Việt nam: 7 1. Khu vực miền Tây nam bộ (Vùng Đồng bằng Sông Cửu Long): 8 2. Khu vực miền Đông Nam bộ: 9 3. Khu vực Tây nguyên: 10 4. Vùng duyên hải trung bộ: 10 5. Vùng Bắc bộ: 11 6. Đánh giá nguồn nước tại Việt Nam: 11 7. Qui hoạch cho tương lai: 12 IV Thủy nông và các môn học liên hệ: 12 VI Giới hạn của gíao trình: 12 Chương 2 HỆ THỐNG ĐẤTNƯỚCCÂY TRỒNG 17 I Giới thiệu dẫn nhập: 19 II Hệ thống ĐẤTNƯỚC (theo quan niệm thổ nhưỡng hay quan niệm tỉnh): 19 II.1. Độ ẩm đất: 19 II.2. Các dạng nước trong đất (hình 2.2): 20 II.3. Các hằng số nước trong đất (hay là thang ẩm độ)(hình 2.3 và bảng 2.3): 22 III Hệ thống ĐẤTNƯỚC (theo quan niệm động học). 24 III.1. Năng lượng nước trong đất ẩm: 24 III.2. Các thành phần năng lượng nước trong đất: 25 III.3. Đường tương quan giữa áp suất giữ nước và ẩm độ trong đất. 26 IV Các phương pháp xác định độ ẩm và đường đặc trưng của đất. 26 IV.1. Phương pháp sấy khô: 26 IV.2. Phương pháp dùng điện trở : (electric resistance) (hình 2.7). 27 IV.3. Phương pháp phóng xạ: 27 IV.4. Phương pháp dùng trương lực kế: (tensiometter) (hình 2.8) 27 IV. 5. Phương pháp đo đường đặc trưng: (dùng màng áp suất) (hình 2.9). 27 IV.6. Phương pháp dùng giấy lọc (Using filter paper Whatman No 42.)(đọc thêm) 28 V Hiện tượng thảo mộc rút nước từ rể cây. 29 V.1. Tổng quát: 29 V.2. Các quan niệm về lượng nước hữu hiệu cho cây: 29 V.3. Hiện tượng di chuyển nước trong hệ thống ĐẤTNƯỚCCÂY TRỒNG. 30 V. 4. Việc rễ cây hút nước trong đất: 31 Chương 3 BỐC THOÁT HƠI NHU CẦU NƯỚC của CÂY TRỒNG 34 I Tổng quát: 35 II Những yếu tố ảnh hưởng đến Bốc thoát hơi (BTH): 35 II.1. Các yếu tố khí tượng: 35 II.2. Các yếu tố đất đai: 35 II.3. Các yếu tố cây trồng: 35 II.4 Các yếu tố khác: 36 III Các phương pháp xác định lượng bốc thoát hơi: 36 III.1. Phương pháp đo trực tiếp: 36 III.2. Dùng các lô thực nghiệm: 38 III.3. Phương pháp đo gián tiếp (dựa vào công thức): 38 IV. Nhu cầu nước của cây trồng: 38 IV.1. Vai trò của nước đối với cây trồng: 38 IV.2. Công thức: 38 V Bài đọc thêm (chỉ nêu cách xác định mà không đưa ra nhận xét) 42 Chương 4 HIỆN TƯỢNG NGẤM HÚT (infiltration) 45 I Tổng quát: 46 II Hiện tượng ngấm hút: 46 II.1.Cơ nguyên của sự ngấm hút: 46 II.2. Các công thức diễn tả sự ngấm hút: 47 II.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ngấm hút: 48 III Sự phân phối độ ẩm đất sau khi ngấm hút: 50 III.1. Trong khi ngấm hút (hình 4.7). 50 III.2. Sau khi ngừng ngấm hút (tái phân phối độ ẩm đất) (hình 4.9) 51 IV Quá trình ngấm ổn định Lượng nước Thấm lậu: 52 V Phương pháp đo ngấm hút. 52 Chương 5 TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO CÂY TRỒNG CẠN 54 I Nội dung: 55 II Phương trình cân bằng nước ngoài đồng: 56 II.1. Sơ đồ tính cân bằng nước ngoài đồng (hình 5.1). 56 II.2. Phương trình tổng quát (hệ thống khép kín): 56 II.3. Các thành phần của Wv, Wr, dW. 56 III Tính toán chế độ tưới cho cây trồng cạn: 57 III.1. Dựa vào nguyên tắc tính toán: 57 III.2. Phương pháp tính toán chế độ tưới bằng biểu bảng: 59 IV Xác định chế độ tưới nhìn từ khía cạnh quản lý hệ thống. 59 V. Mức độ giảm năng suất: 60 Chương 6 TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO LÚA 63 I Các phương pháp canh tác ảnh hưởng lên nhu cầu nước của cây Lúa: 64 II Nước trong các giai đoạn tăng trưởng (bảng 6.1): 64 III Lượng nước cần cho 1 vụ lúa: 65 IV Các phương pháp quản lý Thủy nông trên ruộng lúa: 65 IV.1. Chiều sâu ngập và ảnh hưởng của chiều sâu ngập nước: 65 IV.2. Thời gian duy trì lớp nước trên ruộng lúa : 67 IV.3. Tưới ngập liên tục và tưới gián đoạn: 67 V Chế độ tưới cho cây Lúa: 67 V.1. Trên thửa ruộng đơn vị: 67 V.2. Chế độ tưới trên toàn cánh đồng: 68 Chương 7 CÁC PHƯƠNG PHÁP và KỸ THUẬT TƯỚI . 71 I Định nghĩa: 72 II Các phương pháp tưới: 72 III Các yêu cầu và chỉ tiêu lựa chọn phương pháp tưới: 72 III.1. Các yêu cầu: 72 III.2. Các chỉ tiêu lựa chọn phương pháp tưới: 72 IV Phương pháp tưới mặt đất : Có 3 phương pháp. 73 IV.1. Tưới ngập: 73 IV.2. Tưới giải 73 IV.3. Tưới rãnh: 76 V Tưới phun mưa: 77 V.1. Các dụng cụ dùng trong hệ thống tưới phun mưa: 77 V.2. Phân loại hệ thống tưới phun mưa. 77 V.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc chọn lựa hệ thống tưới phun: 78 V.4. Thiết kế hệ thống tưới phun mưa: 81 VI Tưới nhỏ giọt (hình 7.8a,b): 82 Chương 8 HỆ THỐNG ĐIỀU TIẾT NƯỚC RUỘNG 87 I Định nghĩa về hệ thống điều tiết nước ruộng: 88 II Nhiệm vụ và yêu cầu của 1 HTĐTNR: 89 III Vài nguyên tắc chung cho 1 HTĐTNR: 89 A. Kích thước khu ruộng: 89 B. Tưới tiêu kết hợp hay riêng lẻ: 89 C Vị trí kênh tưới tiêu trong trường hợp bố trí riêng lẽ: 90 IV Hệ thống điều tiết nước ruộng Lúa: 90 1. Kích thước thửa ruộng: 90 2. Các hình thức bố trí HTĐTNR: 90 V HTĐTNR cho cây trồng cạn: 92 VI. HTĐTNR trong trường hợp trồng Lúa và cây trồng cạn: (hình 8.8). 93 VII. Bố trí bờ vùng , bờ thửa và đường đi lại: 93 Chương 9 CHẾ ĐỘ TIÊU HỆ THỐNG TIÊU NƯỚC MẶT RUỘNG 96 I Tổng quát: 97 I.1. Định nghĩa và mục đích của việc tiêu nước 97 I.2. Những dấu hiệu cho thấy cần tiêu nước 97 I.3. Sự cần thiết và ích lợi của việc tiêu nước: 97 II Ảnh hưởng của tình trạng ngập úng lên đất đai và cây trồng: 97 II.1. Ảnh hưởng lên đất đai: 97 II.2. Ảnh hưởng lên cây trồng: 98 III Tính toán hệ số tiêu và lưu lượng thiết kế cho kênh tiêu. 99 III.1. Hệ số tiêu nước ruộng cây trồng cạn: 99 III.2. Hệ số tiêu nước và lưu lượng cho cây lúa: 101 IV Các biện pháp tiêu nước mặt trên đồng ruộng. 103 IV.1. Đối với cây Lúa: 103 IV.2. Đối với cây trồng cạn: 103 V Hệ thống kênh tiêu: 105 Chương 10 QUẢN LÝ XÓI MÒN TRÊN ĐẤT DỐC 108 I Giới thiệu chung: 109 II Tiến trình và cơ chế của xói mòn (processes and mechanics of erosion). 110 II.1. Định nghĩa: 110 II.2. Cơ chế của sự xói mòn: 110 III Tác hại của xói mòn: 111 IV Nguồn gốc và các yếu tố ảnh hưởng lên xói mòn đất do nước: 111 V Chống xói mòn do nước. 111 V.1. Nguyên tắc chung. 111 V.2. Biện pháp canh tác: 112 V.3. Biện pháp quản lý đất (soil management). 113 V.4. Biện pháp cơ học (mechanical methods). 113 VI Đo xói mòn 113 VII Xác định xói mòn do công thức (USLE): 114 Chương 11 CÁC BIỆN PHÁP THỦY NÔNG CẢI TẠO ĐẤT MẶN 122 I Đặt vấn đề. 123 II Đất muối: 123 II.1. Khái niệm về đất muối: 123 II.2. Phân loại đất muối: 123 III Ảnh hưởng của muối lên đất và cây trồng: 123 III.1. Ảnh hưởng lên đất: 123 III.2. Ảnh hưởng lên cây trồng: 124 III.3 Khả năng kháng mặn của cây trồng (bảng 11.1): 124 IV Các phương pháp cải tạo đất muối: 125 IV.1. Phạm vi giới hạn: 125 IV.2. Nguyên tắc: 125 IV.3. Lượng nước cần để tống độc: 125 V. Rửa mặn và biện pháp thủy nông vùng đất mặn: 126 V.1. Nguyên nhân hình thành đất mặn: 126 V.2. Rửa mặn và các biện pháp thủy nông tại vùng bị nhiễm mặn: 128 Chương 12 CÁC BIỆN PHÁP THỦY NÔNG CẢI TẠO ĐẤT PHÈN 134 I Sự hình thành Pyrite (FeS2): 135 II Sự oxid hóa Pyrite. 135 III Các độc tố: 135 IV Tống phèn, tháo chua và Biện pháp Thủy nông vùng đất phèn. 135 V Những biện pháp quản lý nước cho việc sử dụng bền vững đối với những vùng đất phèn ven biển ở Việt nam. 139 V.1. Thực trạng hiện nay: 139 V.2. Các phương án sử dụng đất phèn ở Việt nam. 140 Chương 13 CHẤT LƯỢNG NƯỚC TƯỚI 143 I. Đặt vấn đề: 144 II. Các vấn đề liên quan đến chất lượng nước tưới: 145 III. Xử lý nước tưới: 145
Bài giảng Thủy Nông Mục lục Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông Chương GIỚI THIỆU MƠN HỌC I/ Định nghĩa Thủy nơng ngành khoa học kỹ thuật nghiên cứu việc sử dụng nước để gia tăng sản xuất nông nghiệp, nâng cao sản lượng trồng Như công tác Thủy nơng là: a/ Mang nước từ nguồn (sông, suối, ao, hồ, giếng v.v ) đến nơi cần sử dụng cho nông nghiệp (tưới) hay mang nước thừa từ ruộng (tiêu) b/ Phân bố sử dụng nước (có ruộng) kết hợp với phương pháp nông nghiệp khác, để biến đất thành môi trường tối hảo cho trồng đồng thời trì hay cải tiến độ phì nhiêu đất Tóm lại, Thủy nông bao gồm việc tưới, tiêu, cải tạo đất bảo vệ đất Với định nghĩa trên, đối tượng môn học Thủy nông nước nước chung chung, mà nước tác động lên đất để tạo điều kiện thuận lợi cho trồng Vì ta nói đất nơng nghiệp trồng đối tượng phụ Thủy nông II/ Vấn đề nguồn nước tưới giới nay: Trước hết, nước yếu tố thiếu để thảo mộc tăng trưởng phát triển Trong yếu tố trồng (chất dinh dưỡng, nước, ánh sáng, khơng khí nhiệt độ) yếu tố nước dễ thay đổi cả, yếu tố hàng đầu việc đưa đến suất trồng (nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống) Đồng thời, thay đổi điều kiện nước thay đổi tác dụng yếu tố khác lên trồng Thí dụ, tác dụng ẩm độ đất việc phân hóa chất đạm, kiểm sốt nhiệt độ độ ẩm khơng khí Nước cịn có ảnh hưởng lớn đến lề lối canh tác điều kiện canh tác (ví dụ: sạ lúa nổi, lúa cấy lần, việc giới hóa v.v ) Vì thế, Nhà nước Việt nam tồn giới đặt công tác thủy lợi lên hàng đầu việc tăng gia sản xuất nông nghiệp Đối với tồn giới, diện tích đất nơng nghiệp tưới khởi đầu từ năm 1950 với 94 triệu hectares diện tích mở rộng khơng ngừng năm 1978 với tốc độ phát triển đáng kể, trung bình 2.8 % năm (lớn tốc độ gia tăng dân số) để đạt đến khoảng 206 triệu Tuy nhiên, kể từ 1978-1991 phát triển diện tích đất nơng nghiệp có tưới chậm lại, khoảng 1,2%/ năm (hình 1) Trong tương lai, diện tích đất nơng nghiệp có tưới cịn tiếp tục gia tăng không đạt tốc độ gia tăng dân số Một phần việc sử dụng không bền vững nguồn nước ngầm, thiếu nguồn nước (miền Bắc Trung quốc) bị nhiễm mặn (10-30%) Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông Chính điều này, nhu cầu nước dành cho sinh hoạt, cơng nghiệp, mục đích mơi trường ngày cao, nước sử dụng cho nông nghiệp Trong tài ngun nước lại khan để có kế hoạch mở rộng diện tích đất nơng nghiệp có tưới, địi hỏi phải tiết kiệm nước sản xuất nông nghiệp (theo tài liệu Producing more rice with less water from irrigated systems, 1998) III/ Vấn đề thủy nơng Việt nam: Việt nam có vị trí thuận lợi nguồn nước dựa hệ thống sơng ngịi chằng chịt, địa hình mưa thuận lợi so với quy mơ dân số Hình cho thấy Việt nam có lượng nước sử dụng đầu người cao khu vực (1200 m3/người) Tổng lượng nước trung bình hàng năm 880 tỉ m3, lưu vực sông Hồng sông Cữu long (Mekong) chiếm 75% lượng nước cấp Tuy nhiên Việt nam name hạ lưu nguồn cung cấp nước sông Mekong, sông Hồng, Mã, Cả Đồng Nai, khả chủ động kiểm sóat nguồn nước nằm ngịai tầm tay Việt Nam, đặc biệt khả sử dụng nguồn nước bị hạn chế mùa khô Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nơng Hình 2: Nhìn chung, nước ta nằm vào khu vực nhiệt đới gió mùa, hai mùa mưa nắng rõ rệt Lượng mưa trung bình năm 1500 mm Nhưng gần 90% lượng mưa hàng năm tập trung vào tháng mùa mưa 80 % số lại tập trung vào tháng mưa nhiều Hậu qủa nơi sảy tình trạng: Khơ hạn vào mùa nắng dư thừa nước vào mùa mưa Ngoài ra, khác biệt địa hình, đất đai, sơng rạch, thủy văn, mà vùng có thuận lợi khó khăn thủy nơng Sau ta khảo sát quan trọng công tác Thủy nông nước ta, khu vực thuộc Nam Khu vực miền Tây nam (Vùng Đồng Sông Cửu Long): Đây vùng sản xuất nông nghiệp chủ lực Việt nam, với sản lượng chiếm 27% GDP nước, khoảng 40% tổng sản lượng nơng nghiệp ½ tổng sản lượng lúa nước, với 11 triêu tấn/ năm , bình quân 740 kg/ đầu người (mặc dù mật độ dân số cao 400 người/ km2) Ngoài thủy sản chiếm phần quan trọng xuất đất nước Với địa hình khu vực tương đối phẳng, với diện tích nơng nghiệp triệu ha, khoảng 2.4 triệu đất sử dụng nông nghiệp nuôi trồng thủy sản Tiềm mở rộng đất nông nghiệp hạn chế khoảng 0.2 triệu Các vấn đề chủ yếu liên quan đến nguồn nước vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long : Úng lụt kéo dài phạm vi rộng, tình trạng thiếu nước mùa khơ, vấn đề xâm nhập mặn từ biển Đông biển Tây trở ngại cho canh tác nông nghiệp thuận lợi cho nuôi trồng thủy sản vấn đề lan truyền ô nhiễm phèn đầu mùa mưa Các hệ thống thủy nông ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp Thủy sản vùng Đồng sông Cửu long: a/ Làm thay đổi hệ thống sản xuất lúa Trước khoảng thập kỷ, nhờ vào hệ thống thủy nông làm thay đổi hệ thống canh tác lúa cấy lần (khoảng 300.000 vùng nước ngập lâu, chịu ảnh Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nơng hưởng triều Sóc trăng, Trà Vinh) sang lúa cấy lần, làm thay đổi vùng lúa (khoảng 500.000 vùng ngập sâu An giang, Châu đốc) sang lúa cấy b/ Thủy nông giúp phát triển việc trồng lúa suất cao: Nhờ vào việc kiểm soát mực nước ruộng => áp dụng giống lúa suất cao c/ Làm tăng vụ trồng: Với lịch canh tác thích hợp tăng từ vụ lên vụ/năm d/ Tăng khả đa canh: Nhờ vào công tác thủy lợi, số vùng An Giang, thay độc canh lúa, nơng dân trồng đậu, bắp v.v… vùng đất trồng lúa e/ Tăng khả lấy nước mặn phục vụ nuôi trồng thủy sản cho vùng ven biển duyên hải Khu vực miền Đông Nam bộ: Miền Đông Nam bộ, bao gồm Sơng Bé, TP Hồ Chí Minh, Tây Ninh, Đồng Nai Bà Rịa Vũng Tàu, diện tích khoảng 2,3 triệu ha, có tiềm lớn lương thực lẫn công nghiệp Đồng thời phần lớn diện tích miền Đơng Nam chủ yếu đất đỏ vàng, đất xám, đất phèn mặn chiếm tỉ lệ nhỏ khoảng 173,000 nằm chủ yếu khu vực Cần Giờ_TPHCM, Châu Thành, Xuyên Mộc- Bà Rịa Vũng Tàu khối chạy dài từ TPHCM dọc sơng Vàm Cỏ Đơng lên tận Gị Dầu - Tây Ninh hồn tồn nằm vùng chịu ảnh hưởng nước mặn bị nhiễm phèn nặng nề Có hai hệ thống sơng khu vực: a Hệ thống sông Đồng Nai: bắt nguồn từ dãy núi Trường Sơn Nam, phần thượng lưu gồm nhánh Đa nhim Đa Dung, tổng chiều dài 635 km, diện tích lưu vực 37,400 km2, độ cao 1700m, độ cao bình quân lưu vực 470 m, độ dốc bình quân lưu vực 4.6% Vùng hạ lưu sông Đồng Nai lên tới Trị an có sơng đổ vào Sơng Bé, Sài Gịn, Lá Bng Vàm Cỏ Trong điều kiện tự nhiên, thủy triều khống chế toàn khu vực hạ lưu lên tới tận chân thác Trị An b Hệ thống sông Dinh sông Ray: Là sông ngắn, đổ trực tiếp biển, lưu lượng dòng chảy thấp, khả bồi đắp phù sa Khó khăn nơng nghiệp xuất phát từ tình trạng thiếu nước Trong năm, khu vực mưa Đồng Bắc Mùa khô kéo dài tới tháng, thời gian lượng mưa trung bình tháng võn vẹn 10-50mm ( so với 400-450mm vào mùa mưa) Đặc điểm sơng rạch vùng này, địa hình dốc cao, gây khác biệt lớn dòng chảy hệ thống sông qua thời kỳ năm Mùa mưa tập trung kéo dài tháng từ tháng đến tháng 11, chiếm 90% lượng mưa năm Hiện tượng xâm nhập mặn cao vào mùa khô nghiêm trọng, mặn nằm hạ lưu điểm lấy nước sinh hoạt cho TPHCM, nguy làm giảm chất lượng nước mặn xâm nhập sâu qua khỏi đoạn hợp dịng sơng Đồng Nai, Sài Gịn Vàm Cỏ 7km Tốc độ thị hóa vùng cao, dự kiến kinh tế khu vực Đồng nai tăng lên gấp đơi vịng năm tới tiếp tục phát triển đến năm 2015 Tốc Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông độ thị hóa cao kéo theo khó khăn nghiêm trọng chất lượng cung cấp vấn đề môi trường nước liên quan đến xử lý nước thải Các biện pháp quản lý thời: Cải tạo mở rộng hệ thống thủy lợi, phát triển cơng trình đa mục tiêu: - Cơng trình Trị An trung lưu sơng Đồng Nai, hồn thành 1989 với công suất lắp đặt 400 MW, sức chứa 2.8 tỉ m3 cho dịng chảy bình qn mùa khơ 200 m3/s để ngăn mặn - Cơng trình Đa nhim, thượng nguồn sông Đồng Nai xây dựng 1964, công suất 160 MW, tưới cho 12800 - Cơng trình Thác Mơ sông Bé, công suất lắp đặt 150 MW, chứa 820 triệu m3 diện tích cần tưới 42000 ha, tăng dòng chảy tối thiểu lên 50 m3/s - Cơng trình Dầu Tiếng sơng Sài Gịn, World Bank tài trợ 1986, diện tích tưới dự kiến 84000 (thực tế tưới 44000 ha), sức chứa 1.5 tỉ m3 cho dòng chảy tối thiểu 25 m3/s Ngồi cịn có thêm đập tràn phụ trách tưới cho 24700 Các cơng trình đa mục tiêu: Các dự án quy hoạch tổng thể lưu vực nhà nước đầu tư để khai thác tiềm nguồn nước lưu vực sông Đồng Nai: Đồng Nai (Đắc Lắc) , Đa Mi, Hàm Thuận, Bắc Lạc, Phúc Hịa Bơn Rơn Số liệu cho thấy cơng trình chứa khoảng tỉ m3 công suất lắp đặt 1300 MW Các chiến lược khác: Hổ trợ cho việc ngăn mặn, phương án xây cửa cống đê tiến hành cơng trình thủy lợi Hóc Mơn- Bắc Bình Chánh gần TP HCM (trên diện tích 12000 ha) theo dự án cải tạo Thủy lợi Ngân hàng Thế giới Đồng thời đề chiến lược phát triển nguồn nước ngầm vùng thấp trung du khu vực Chiến lược trước hết cần trọng đến nhu cầu nước sinh hoạt nhân dân vùng ven biển, nơi đến chưa sử dụng nước mặt chất lượng tốt với số lượng đủ dùng Khu vực Tây nguyên: So với khu vực khác, khu vực vùng Tây nguyên có lượng mưa lớn Tuy nhiên, vùng núi, khơng có hệ thống Thủy lợi giữ nước mùa khơ sơng rạch, suối khơ cạn gây tượng hạn hán nặng nề Đồng thời, khơng có cơng trình chắn nước dễ bị xói mịn nghiêm trọng Việc thiết lập hồ chứa nước nhỏ khe núi giải phần vấn đề Ngoài việc khai thác sơng Sesan, Sperok, Drayling cung cấp nước tưới cho khoảng 150,000 thuộc Kontum, Gialai Daklak Vùng duyên hải trung bộ: Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông Đây vùng sơng dốc ngắn Đất ít, dân đơng Do đó, khơng có hệ thống Thủy nông (đập, hồ chứa thượng lưu) để mở rộng diện tích tăng vụ chắn vùng tự túc lương thực Việc thiết lập đập, hồ chứa thượng lưu sông dốc ngắn miền Trung có khả cung cấp nước tưới cho khoảng 400,000 giảm nhiều thiệt hại, đặc biệt lũ lụt gây mùa mưa Vùng Bắc bộ: Các sông miền Bắc có độ dốc tương đối lớn,phối hợp với địa hình lưu vực sơng nên nước lũ thường tập trung nhanh Mưa tập trung (tháng 7, tháng chiếm 40-45% lượng mưa năm), dễ bị hạn hán, lũ lụt, xói mịn v.v trầm trọng miền Nam biện pháp Thủy lợi nói chung, Thủy nơng nói riêng cấp bách thiết tất vùng miền Nam Đánh giá nguồn nước Việt Nam: Theo “Đánh giá tổng quan nguồn nước Việt nam” (Ngân hàng giới, 1996), khó khăn mà nguồn nước sơng phải đương đầu: Lưu vực Nước mùa khô song Thiếu Xâm nhập mặn Bắc GiangKỳ Cùng Sông Hồng Mã Cả Thu Bồn Ba Đồng Nai ĐBSCL Trung bình Lũ lụt mùa mưa Lụt Ngập do sơng tiêu Khơng Trung Trung có bình bình Nước mặt Ơ nhiễm Nước ngầm Ô nhiễm Thấp Thấp Cao Cao Cao Cao Tiềm ẩn Cao ít Cao Cao Tiềm ẩn Thấp Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao Thấp Thấp Tiềm ẩn Cao Trung bình Cao Thấp Cao Thấp Thấp Xuống cấp Thấp Thấp Cao Thấp Lưu vực Cao Cao Cao Trung Cao Cao Trung Thấp Khơng bình bình có Srepok Trung Khơng Thấp Thấp Thấp Thấp Cao bình có cao Ghi chú: Khơng có: khơng biết, khơng tác dụng lúc có tương lai Bộ mơn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông Qui hoạch cho tương lai: Phát triển thủy lợi tạo điều kiện cho việc sử dụng nước ngành gia tăng Hình 1.3 ước tính từ đến 2030, lượng nước dự kiến lấy tăng lên 100 triệu m3, nông nghiệp ngành sử dụng nước chiếm 75% 2030 so với 92%, lượng nước dùng công nghiệp tiêu dùng gia tăng so với nơng nghiệp Do đó, cần xem xét lại tình trạng nguồn nước nêu đẩy mạnh biện pháp thủy nông cho vùng IV/ Thủy nông môn học liên hệ: Thủy nông môn học biệt lập mà có liên hệ mật thiết với môn học khác Sự phát triển Thủy nông hậu qủa nguyên nhân phát triển ngành khác Quan trọng Nơng nghiệp, Thủy lợi, Thủy lực, Khí tượng, Địa chất, Kinh tế, Xã hội… VI/ Giới hạn gíao trình: Mục đích giáo trình cung cấp cho sinh viên kiến thức Thủy nông: số liệu bản, lý luận sở, phương pháp biện pháp Thủy nông Tập giảng gồm phần chính: Phần I: Dựa sở phân tích tương quan Đất-Nước-Cây trồng, khảo sát việc tưới nước cho trồng đồng ruộng Tính tốn u cầu nước, chế độ tưới phương pháp tưới Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông Phần II: Dựa kiến thức phần I, trình bày Hệ thống điều tiết nước ruộng, hệ thống kênh tưới, tiêu biện pháp quản lý hệ thống Thủy nông Phần III: phần chuyên đề, áp dụng kiến thức phần đầu để giải vấn đề đặc biệt cải tạo đất, chống xói mịn, v.v Phần tập thực hành khơng nằm tập giáo trình Bài giảng soạn tương đối đầy đủ chi tiết để làm tài liệu tham khảo cho sinh viên muốn sâu Thủy nông -*** Các tài liệu tham khảo chính: Tơ phúc Tường, Giáo trình Thủy nơng, ĐHNL, 1976: Giáo trình Thủy nơng Nhà xuất Nông nghiệp, M Jansen, Design and Operation of farm irrigation system, the American Society of Agricultural Engineers, 1983 Daniel Hillel, Introduction to Soil Physics, Academic Press, 1982 Vaughn E Hansen…, Irrigation principles and practices, 4th edition, 1962 Nurul Islam, Population and Food in the Early Twenty-First Century: Meeting Future Food Demand of an Increasing Population, International Food Policy Research Institute , 1995 Producing more rice with less water from irrigated systems IRRI, SWIM,IIMI, 1998 Edward J Plaster, Soil Science and Management, 3rd edition, 1996 R.P.C Morgan, Soil erosion and Conservation, 1986 Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 10 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nơng 132 Phần trình bày sau cố gắng tổng hợp giải thích số kết qủa , kinh nghiệm biện pháp thủy nông cải tạo đất phèn Các biện pháp nhằm thay đổi tiền đề, điều kiện đặc tính thủy lợi qúa trình tạo phèn ngăn chận không cho điều kiện xuất hiện, lợi dụng đặc tính để tác động lên chiều hướng di chuyển phèn Các ngun tắc gồm có: - Ngăn chận tạo phèn cách khống chế mực thủy cấp - Hạn chế tối đa di chuyển ion độcvào khu vực lớp đất canh tác - Tăng cường tối đa di chuyển ion độc khỏi khu vực lớp đất canh tác - Hạn chế không để phèn tập trung vào vùng rễ trồng Các nguyên tắc đề nghị khác hẳn nguyên tắc biện pháp hóa học (bón vơi, khống, phân) Các biện pháp hóa học có tác dụng trung hịa acid, tạo trị số pH thích hợp để khống chế hịa tan ion Al 3+, Fe2+, Fe3+, làm trầm ion Al3+, Fe3+ có dung dịch đất CaCO3 + 2H+ + SO4 2- + H2O => CaSO4,2H2O + CO2 Các biện pháp hố học khơng kiểm sốt tác dụng lên di chuyển ion vào hay ngồi lớp đất khu canh tác, khơng ngăn chận thành lập phèn biện pháp thủy nơng Xét phương diện thủy lợi, ta rút vài kết luận tạo phèn lớp đất canh tác Muốn tạo phèn, phản ứng hóa học phải có điều kiện thủy lợi thích hợp (úng, khơng úng) giai đoạn Chua phèn chất hòa tan nước, nhờ chất di chuyển từ nơi sang nơi khác Các phản ứng hóa học tạo phèn thường xảy lớp đất phía Phèn lớp đất canh tác thường thành lập mao dẫn tầng lên hay nước phèn từ nơi khác chảy đến tích tụ lại IV.2 Biện pháp thủy nơng biện pháp liên quan việc cải tạo đất phèn: Khống chế mực thủy cấp, không để phèn chua tái tạo: Phèn thường tạo tầng đất có nhiều Sulfur, úng mùa mưa khô mùa nắng cách tuần tự, liên tục khơng gían đoạn Tầng oxid hóa (cịn gọi tầng tích tụ) hậu qủa phản ứng oxid hóa chất sulfur sắt điều kiện thống khí để sulfur sắt bị ngập nước tượng oxid hóa phản ứng sinh acid sulfuric khơng tiếp tục Dựa vào sở đây, đề nghị mùa nắng, mực thủy cấp không hạ thấp mà phải trì cho ngập lớp tích tụ ngăn chận khơng cho tượng oxid hóa xảy Khống chế mực thủy cấp để phèn không tạo dĩ nhiên giảm nhiều lượng phèn mao dẫn từ lên Chính lý đó, đất cải tạo, trồng lúa quanh năm biện pháp tốt để trì độ phì nhiêu đất Khi trồng vậy, toàn thể lớp đất bị bảo hịa, đất khơng có hội tái tạo phèn Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông 133 Biện pháp khống chế mực thủy cấp không cho xuống sâu qúa lớp đất tích tụ khác hẳn biện pháp cải tạo đất mặn hạ mực thủy cấp khơng để nước ngầm có khả mao dẫn lên lớp đất Hạn chế tới mức tối đa di chuyển chua, phèn vào khu vực lớp đất canh tác: Trường hợp đất chua, phèn nước chảy tràn hay theo sông rạch từ nơi bị nhiễm phèn nặng đến khu vực canh tác giải tương đối đơn giản cách đắp đê bao đàokênh bao quanh khu vực canh tác Để đê ngăn nước phèn từ nơi chung quanh chảy đến, kênh bao vừa kênh tiêu cho khu vực có nhiệm vụ kiểm sốt mực thủy cấp khu vực, vừa có nhiệm vụ hứng tiêucác nước ngầm (có phèn hay khơng phèn) từ chung quanh chảy vào khu vực Nước ngầm chung quanh chảy vào khu vực trắc diện đất vùng phèn thường có lớp đất hữu phân hủy phía (0.6-1m), lớp đất nhẹ, xốp có tính thấm cao Trong mùa mưa, chua phèn tầng đất bị nước đẩy xuống tầng hữu này, đây, nước phèn di chuyển sang vùng có mực thủy cấp thấp cách dễ dàng Vì lý đó, đê bao quanh vùng canh tác nên có chân khay không thấm nước (đất sét) ăn sâu xuống qúa lớp hữu để ngăn chận không cho nước ngấm có phèn chảy vào khu vực canh tác (hình 12.1.) Song song với việc ngăn chận khơng cho nước phèn từ nơi khác chảy đến, phèn mao dẫn từ lên cần ngăn chận Mức độ di chuyển phèn tùy thuộc vào chiều cao tốc độ mao dẫn nước Có yếu tố ảnh hưởng lớn lên hai đại lượng này: nhiệt độ đất, kích thước phân bố lỗ rỗng độ bốc từ mặt đất Đê bao kênh bao lớp đất hữu lớp đất oxid hóa (tầng tích tụ) chân khay đê bao Hình 12.1: Sơ đồ mặt cắt đê kênh bao b1 Nhiệt độ đất: Trong điều kiện đồng, nhiệt độ đất gia tăng làm tăng chiều cao mao dẫn ngược lại chiều cao mao dẫn giảm nhiệt độ đất giảm Hiện tượng cắt nghĩa ảnh hưởng nhiệt độ lên sức căng mặt ngoài, độ nhớt áp tiềm (pressure potential) dung dịch đất Giảm nhiệt độ đất để giảm mao dẫn cách: • Ủ đất (cịn có tác dụng giảm tốc độ bốc từ mặt đất) • Thường xuyên tưới để giữ độ ẩm đất b2 Ảnh hưởng kích thước phân bố lỗ rỗng: Vì vậy, chuẩn bị đất cho trồng cạn, không nên phay đất qúa kỹ Phay đất qúa kỹ tạo thành cấu nhỏ tốt cho việc nẩy mầm tạo rễ, tác dụng nước đất dễ bị đóng Bộ mơn Thủy nơng – Khoa Nơng học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông 134 vầng tạo điều kiện cho phèn lên Việc bón phân hữu xới đất qúa trình canh tác để luôn tạo cho đất cấu tốt, khơng bị nén thành tảng có tác dụng tốt việc chặn phèn mao dẫn b3 Ảnh hưởng tốc độ bốc từ mặt đất: Tốc độ mao dẫn bị giới hạn đặc tính truyền nướccủa đất mực thủy cấp sâu, cịn trường hợp mực thủy cấp khơng sâu, dự mao dẫn bị chi phối tốc độ bốc từ mặt đất Độ bốc lớn lớp nước mao dẫn lên nhanh, tốc độ phèn tích tụ lớn Vì biện pháp ủ, trồng chắn gió chung quanh khu vực để giảm tốc độ bốc từ mặt đất có tác dụng hạn chế mao dẫn phèn Mặt khác, mặt đất có lớp nước mỏng lượng mặt trời khơng tác dụng lên lớp nước đất nên tượng mao dẫn không xảy Vì lý trên, vào cuối mùa mưa, sau gặt lúa mùa không nên tiến hành chắt nước ruộng cày ải, mà nên trì nước kênh tiêu ruộng khu vực đến mức tối đa Giữ nước nhiều thế, nước lâu cạn, giảm thời gian đất bị khô giảm bớt lượng phèn mao dẫn mùa nắng Lẽ dĩ nhiên, khơng cịn nước ta nên tiến hành cày phơi ải Tăng cường tối đa mức di chuyển ion chua, phèn khỏi lớp đất khu vực canh tác: Có lẽ biện pháp nhất, việc dùng thủy nơng cải tạo đất phèn Biện pháp dùng nước hòa tan chất chua, phèn khống chế chiều di chuyển để dung dịch hòa tan nhanh chóng khỏi đất canh tác vào mương tiêu cuối tiêu khu vực - Di chuyển khỏi đất vào kênh tiêu vơí di chuyển dung dịch chứa chúng, kết qủa nồng độ ion bị giảm theo thời gian - Tại mặt tiếp giáp dung dịch chứa ion nước tưới có khuếch tán khiến cho ion độc có khuynh hướng chạy ngược lên phía có nồng độ thấp - Sự trao đổi ion dung dịch khu đất khiến cho nồng độ ion dung dịch gia tăng hay giảm (về mặt thủy lợi khơng xét đến) Để nhanh chóng giảm nồng độ chất độc hòa tan phải giảm độ khuếch tán tăng vận tốc thấm Ta phân biệt trường hợp: trồng lúa&øtrồng trồng cạn • Trồng lúa: Trong trường hợp này, lỗ rỗng đất xem bảo hòa nước, hệ số khuếch tán coi hệ số khuếch tán nước không thay đổi Vận tốc thấm kênh tiêu gia tăng phương pháp sau: Không đánh bùn, không làm đất kỹ tức phải làm đất dối: cày bừa kỹ, đánh bùn nhuyễn làm vụn nhỏ đất, bùn bít kín lỗ rỗng khiến nước thấm lậu vào đất giảm Làm đất dối khác với việc cày bừa nông (để khỏi quậy phèn lên) nên kết hợp với cày bừa nông Hạ mực thủy cấp cách hạ sâu mực nước kênh Đề nghị không gây tượng oxid hóa đất ln ln trạng th bảo hịa nước Dùng chất (ví dụ vơi) có khả gia tăng tính thấm đất Theo nhiều tác gỉa, dung dịch có nồng độ muối biển tương đối cao di chuyển qua đất với tốc độ nhanh nước thường, nồng độ Na+ cao dung dịch làm keo đất có khuynh hướng tập họp lại Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông 135 Như khả dùng nước mặn tống phèn tiếp dùng nước mưa để tống mặn cần lưu ý Chắt nước ruộng thường xuyên Nước đọng mặt đất phèn lâu ngày bị ion độc khuếch tán từ trogn đất lên (không phải mao dẫn) làm nồng độ nước mặt ruộng nồng độ đất, tác dụng tống phèn nước khơng cịn Vậy chắt nước ruộng thay nước thường xuyên bảo đảm tốc độ tống phèn Tuy nhiên khơng có nước nên để nước đọng (dù nước bị phèn khuếch tán trên) thay chắt nước để ruộng khơ • Hoa màu trồng cạn: Để việc tống phèn trường hợp hữu hiệu, phương pháp kỹ thuật tưới kỹ thuật canh tác cần lựa chọn cho giảm độ khuếch tán tăng vận tốc thấm Giữa đất ln ln dươí độ ẩm bảo hịa có khả làm giảm độ khuếch tán phèn lên lớp nước phía Vì tưới phun mưa liên tục với cường độ phun thấp tốc độ thấm rút đất có hiệu qủa phương pháp tưới đợt (gían đoạn) tưới ngập liên tục Điều quan trọng lần tưới cần tưới đủ nước để chiều sâu nước ngấm xuống sâu chiều sâu rễ cây, chất chua, phèn tống khỏi lớp đất mà rễ hoạt động Nếu chiều sâu thấm nước chiều sâu rễ phần mao dẫn bị nước tưới xuống tích tụ vùng rễ Để tăng vận tốc thấm cần có biện pháp để tạo cho đất có cấu tốt, bền; làm đất khơng qúa nhuyễn, tạo đường tiêu ngầm đất Không để phèn chua tập trung vào vùng rễ: Các chất hòa tan nước thường đựơc di chuyển với đường viền thấm nước tích tụ nơi mà đường viền thấm gặp Thí dụ phương pháp tưới rãnh tạo nên vùng có nhiều chất hịa tan (phèn) tích tụ mặt luống Vì hạt hay trồng luống dễ bị chết hai bên Trên đất phèn, nên sử dụng luống kép Biện pháp dùng luống dốc (sloping bed) có hiệu qủa tích tụ chất độc vào chổ ảnh hưởng lên nẩy mầm hạt hoạt động rễ V/ Những biện pháp quản lý nước cho việc sử dụng bền vững vùng đất phèn ven biển Việt nam (theo Evaluation of water management strategies for suistainable land use of acid sulphate soils in coastal low lands in the tropics, 1998) V.1 Thực trạng nay: Việc sử dụng đất vùng đất phèn lưu vực đồng sông Cửu Long đa dạng Việc sử dụng đất thay đổi tùy theo vấn đề kinh tế khả nước tưới Những trồng vùng Lúa nước số trồng cạn líp (luống) là: Thơm (Khóm, Dứa), Khoai mỡ (Yam), Khoai mì (Cassava), Mía Nhiều khảo sát cho thấy có thành cơng loại Tuy nhiên nhiều vùng trì chủ yếu Tràm gió (malaleuca) Bộ mơn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông 136 Hầu hết vùng này, nông dân cố gắng quản lý để phát triển hệ thống nông nghiệp bền vững thích hợp, với điều kiện có nguồn nước Ở vùng sâu vùng xa, với xâm nhập mặn khơng có nguồn nước ngọt, cịn gặp khó khăn việc tìm hướng giải Việc sử dụng đất có tính kinh tế tốt vùng (vùng sâu vùng xa) nông ngư kết hợp (aqua farming), đặc biệt nuôi tơm Có lúc, nơng dân mở rộng diện tích trang trại cố gắng thay đổi phương pháp canh tác cổ truyền sang phương pháp tăng vụ Điều dẫn đến tình trạng mơi trường nước nhiễm Do kiến thức kinh nghiệm hạn chế hoạt động vậy, xa vời để đạt đến tình trạng bền vững khu vực Theo hình 12.3 bảng 12.1 &12.2 Người ta nhận thấy mối khó khăn chủ yếu việc khai thác vùng đất phèn nguồn nước Khi hệ thống kênh mương xây dựng, nguồn nước ổn định việc quản lý đất ổn định giúp thay đổi khu vực hoang hóa thành vùng đa canh (multicroppings) vài năm Những tác động việc làm rối loạn tầng pyrite đào ao-đắp đất, chất lượng nước hệ thống sinh thái nhận thấy tốt V.2 Các phương án sử dụng đất phèn Việt nam Những mô (simulations) thực phương án quan trọng để cung cấp hướng dẫn cho nông dân sống vùng đất phèn nhà hoạch định kế hoạch vùng đất phèn V.2.1 Phương án thông thường (normal scenario): Có nghĩa xây dựng vận hành hệ thống kênh bờ đê bao bình thường Trong trường hợp này, đất đào (làm kênh) từ tầng đắp bờ đáy đê bao Công việc xây dựng tiếp tục hồ (kênh) đạt đến độ sâu thiết kế Do đó, đất tầng pyrite từ tầng đặt tầng bờ đê Những kết mơ từ mơ hình tiên đốn tiến trình acid hóa khử tất tầng đất bờ đê xảy chậm Ba năm sau xây dựng , tầng đất mặt (0-30cm) đạt đến gía trị pH thấp (pH=2) Gía trị pH khơng thay đổi nhiều năm năm Trong suốt thời kỳ mô sau, có xuất biến động đơn vị pH (hoặc hơn) mùa mưa mùa khô năm (biến động khoảng từ 2-4) pH gia tăng theo thời gian kể từ bắt đầu Những sản phẩm oxid hoá pyrite Fe 2+, SO4 2-, cho thấy có xu hướng khác biệt, thay đổi lớn (hàng năm) suốt thời kỳ đầu thay đổi giai đoạn sau Sự biến pyrite tính tốn cho tầng khác (hình 12.6) Những hình cho thấy pyrite tầng mặt bị oxid hố hồn toàn sau năm Tuy vậy, thành phần acid H +, Fe2+, Al3+, SO4 2-, tạo tầng thấp (tầng dưới) mang lên tầng qua tượng mao dẫn mùa khơ Tiến trình tiếp tục thời gian dài sau xây dựng Sau 10 năm, tượng acid hóa đất đắp bờ xảy Tuy nhiên, nồng độ thành phần acid tầng mặt giảm đến mức không độc tố sau năm kể từ xây dựng Trong trường hợp đào ao vùng nhiễm mặn, độ mặn đất đắp lên cao (mound) cao nước mặn ao Nồng độ ion trao đổi Na+, Ca 2+, Mg2+ thay đổi tương tự thay đổi nước mặt Những biến động làm giảm Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông 137 dồi dư thừa (amplitudes) ion theo hướng lên Sự kiện cho thấy mao dẫn đóng góp phần quan trọng tiến trình hóa học xảy kênh V.2.2 Phương án đào ao: (ponding scenario): Nơng dân xây dựng bờ đê nhỏ (10-20cm) bên kênh để giảm thiểu chảy tràn tăng cao khả thấm đứng (leaching) Điều làm tăng nhanh việc thấm sâu chất acid từ kênh làm giảm tối thiểu khoảng thời gian chuẩn bị ao bắt đầu nuôi tôm Mô thực với bờ đê cao 20 cm để tiên đóan ảnh hưởng phương pháp Những kết qủa mơ (hình 12.3) tiên đóan tiến trình acid hóa chậm Tuy vậy, giảm mặn (desalinisation) tất tầng đất ao xảy (được gia tăng) mạnh Phương pháp gia tăng ảnh hưởng thấm cách đáng kể, giảm oxid hóa suốt thời kỳ làm giảm mao dẫn nước mặn từ tầng Do đó, thành phần acid đưa xuống làm cho nồng độ H +, Fe2+, Al3+, SO4 2- tầng (50 90 cm từ bề mặt) tăng cao Trong trường hợp này, oxid hóa pyrite tiếp tục kéo dài so với phương án bình thường Khoảng năm sau xây dựng, tầng mặt (0-30cm) đạt đến gía trị pH thấp (pH = 2) Không giống trường hợp phương án bình thường, pH tầng thấp giảm nhanh năm Sau năm, pyrite tầng bị oxid hố hồn tồn, pH bắt đầu gia tăng dần Những thành phần acid Fe 2+, SO4 2-, Al3+ cho thấy có thay đổi lớn hàng năm suốt thời kỳ năm đầu, đặc biệt tầng sâu Sau năm, Al 3+, SO4 2-, cho thấy nồng độ thành phần không đáng kể (neglegible) Tuy vậy, nồng độ SO 2- cao tầng 50cm cho thấy oxid hoá pyrite xảy tầng Với phương án này, tổng oxid hoá pyrite năm nhỏ phương án bình thường tổng thời gian oxid hóa kéo dài Sau 10 năm oxid hóa, tượng acid hóa lớp đất làm kênh cịn xảy tầng 50 cm Nói chung, xây dựng đê bao gia tăng thấm tầng mặt giảm oxid hóa tầng sâu Do kéo dài thời gian biến pyrite Ở vùng mặn, độ mặn đất làm kênh giảm nhanh (sharply) thấm Điều đòi hỏi năm để mang khỏi hầu hết nồng độ muối kênh V.2.3 Phương án hoán đổi (reversed construction scenario): Khơng giống phương án bình thường Trong kiểu xây dựng này, nông dân phủ lên lớp pyrite lấy từ tầng đất tầng mặt khơng có pyrite Như vậy, nơng dân phải để sang bên lớp đất mặt trước đặt đất pyrite lên cao Đất khơng có pyrite sau phủ lên kênh Phương pháp làm giảm cường độ oxid hóa đất pyrite chôn vùi bên lớp đất tôn lên cao (mound) Tuy vậy, phương án cho kết tốt tầng pyrite không xuất tầng lớp đất phủ không qúa sâu đủ để ngăn cản xâm nhập oxy vào lớp đất tôn lên cao Trong phương án này, đất pyrite chôn vùi 50 cm tầng đất khơng có pyrite Trong suốt năm đầu mơ hình mơ phỏng, gía trị pH tầng mặt 30 cm trì khoảng từ 3-4 (pH=3-4) (cao khoảng đơn vị phương án bình thường) Bộ mơn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông 138 Trong suốt mùa mưa năm kế tiếp, pH tầng mặt gia tăng lên đến (pH=5) Sự khác biệt tường hợp giảm dần từ từ theo thời gian đạt đến chừng 0.5 đơn vị sau 10 năm Phương pháp giảm nồng độ chất acid Fe 2+, SO4 2-, Al3+ tầng mặt suốt năm đầu cách đáng kể Nồng độ dung dịch đất chất acid giảm từ 100% đến 1000% so với trường hợp bình thường biến thiên giới hạn độc tố chấp nhận N chung, cách xử lý cho thấy phương án thích hợp để giữ mức độ oxid hóa mức thấp Độ mặn đất làm kênh trì bị ảnh hưởng nặng nề chất lượng nước ao Những ion trao đổi Na+, Ca2+, Cl- có xu hướng giống khoảng biến thiên giống phương án bình thường V.2.4 Phương án nước (fresh water scenario): Trong nhiều vùng ven biển, hệ thống tưới xây dựng để mang nước cho vùng nhờ nước trời (rainfed areas) Với kế hoạch tưới này, hệ thống kênh mương để tưới tiêu đào đất có pyrite đào để xây dựng bờ đê (dikes) Khơng giống phương án bình thường, trường hợp môi trường nước chung quanh đê không mặn Phương án nhằm mục đích mơ (simulate) tiến trình hóa học xảy đê điều kiện nước Những đặc tính phẩu diện pyrite áp dụng trường hợp giống phẩu diện phương án bình thường (đất mặn lúc ban đầu, có pyrite mặt) chất lượng hóa học nước mặt gỉa thiết chất lượng nước sơng bình thường Trong suốt năm đầu, với tất tầng mơ , gía trị pH cao chừng đơn vị so với phương án bình thường Trong gía trị pH cho thấy tính chất giống phưong án bình thường Nồng độ Fe 2+ mô trường hợp thấp trường hợp bình thường năm đạt đến khoảng gía trị trường hợp bình thường sau năm Nồng độ SO 2- tất tầng thấp so với trường hợp bình thường Chất lượng nước áp dụng cải thiện tình trạng mặn kênh cách đáng kể Nó địi hỏi mùa mưa (khoảng 1800mm) để rửa trôi tất ion trao đổi Na+, Ca2+, Cl- V.2.5 Kết luận: Một vài phương án thông dụng mô để cung cấp hướng dẫn cho việc xây dựng ao, đê vùng ven biển có đất phèn Tuy nhiên, có viễn cảnh xét đến là: Ảnh hưởng ô nhiễm môi trường nước: Vì lý mơi trường, địi hỏi phải giữ số lượng nuớc có chất lượng nước xấu thấm xuống thấp đến mức Như phương pháp áp dụng phải cho kết qủa oxid hóa thấp đê chậm thấm xuống chất độc khỏi đê Với tiêu này, phương pháp xây dựng hoán đổi đạt kết qủa tốt Tuy nhiên, phương pháp đòi hỏi nhiều cơng lao động chi phí cao Phương pháp áp dụng đất có pyrite phủ 50 cm tầng khơng có pyrite Khi nơng dân xây dựng ao để nuôi tôm, cá, họ luôn muốn rửa trôi nhanh nhiều độc tố tốt trước nuôi trồng ngược lại, độc tố ảnh hưởng xấu đến sản xuất (sản lượng) Với mục đích này, phương pháp xây dựng ao đáp ứng nhu cầu nông Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông 139 dân Tuy nhiên, mô cho thấy phương pháp áp dụng lượng pyrite chứa đất không qúa cao, ngược lại tốn thời gian lâu để để đạt đến ngưỡng an toàn nồng độ acid kênh Thí dụ, với lượng pyrite kênh 5%, cần chừng năm để đạt đến chất lượng đáng kể toàn phẩu diện Với việc xây dựng hệ thống kênh tưới để cải tạo đất phèn tiềm tàng, số lớn kênh mương xây dựng tạo điều kiện thuận lợi cho oxid hóa xảy đê Mô đoạn thời gian dài tiên đoán nồng độ Fe2+, Al3+ cao so với phương án bình thường Phương pháp xây dựng chuyển đổi giúp làm giảm truyền tải nước có tính acid nước mặt Chất lượng đất kênh: Tất phương án tiên đoán acid hóa giai đoạn dài cấu trúc đất đắp lên để xây dựng kênh ao Sự oxid hóa pyrite tiếp tục năm su xây dựng Việc đắp đất phèn để làm vườn ăn trái thực cách áp dụng phương pháp xây dựng mô đất đảo ngược Nghiệm thức giúp việc giữ tượng oxid hóa thấp Như oxid hóa cịn tiếp tục xảy thời gian dài sau đắp đất, sản phẩm acid giữ khoảng chấp nhận Từ đó, việc vận dụng nên thực phải làm rối loạn đất phạm vi lớn (để ngăn chận nhiễm acid) Phương pháp hữu ích trường hợp xây dựng ao tạo líp cho vườn ăn trái vùng đất phèn Phương pháp có hiệu qủa nhiều đất pyrite bị chôn vùi tầng sâu Thí nghiệm tiến hành trường hợp đất pyrite chơn vùi 80cm đất khơng có pyrite cho thấy oxid hóa pyrite xảy thành phần acid Fe 2+, SO4 2-, Al3+ trở nên thấp sau năm Chương 13 CHẤT LƯỢNG NƯỚC TƯỚI (irrigation water quality) I II Đặt vấn đề (introduction): Ảnh hưởng đến trồng (ngộ độc – chậm phát triển – chết) Ảnh hưởng lên đất canh tác (nhiễm độc – Ảnh hưởng đến tính chất vật lý đất – đóng váng….) Ảnh hưởng đến hệ thống tưới (bít lỗ thoát) Các vấn đề liên quan đến nước tưới (problems of water quality) Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông III IV 140 Chất lơ lửng Tảo (algae) Hóa chất (chemicals) Vi sinh Các tác hại nước tưới chất lượng Tắc nghẽn hệ thống tưới Ô nhiễm đất trồng (môi trường) Gây độc cho => gây độc cho ngườ (sức khỏe) Xử lý nước tưới (irrigation water treatment) Mức độ cần thiết => tiêu chuẩn Các biện pháp xử lý I Đặt vấn đề: Trong nguồn nước tưới (nước sinh hoạt, nước giếng, nước sơng ngịi, ao hồ v.v…) nguồn nước sinh hoạt (đã loại bỏ chất rắn lơ lững, mùi vị, màu sắc vi sinh vật) phù hợp Tuy nhiên, nguồn nước tưới thường đắt tiền đơi khơng có sẳn để sử dụng Các nguồn nước tưới khác (sơng ngịi, ao hồ, giếng ngầm v.v ) thường không khiết có chứa nhiều chất có hại (độc tố, vi sinh v.v…) cho trồng đất đai gây trở ngại cho hệ thống tưới mức độ khác chứa mùi thối (H2S) ảnh hưởng xấu đến môi trường Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông 141 sống chung quanh v.v… Điều địi hỏi phải có số biện pháp xử lý trường áp dụng tưới cho trồng II Các vấn đề liên quan đến chất lượng nước tưới: Các thành phần chất lượng nước tưới: Số lượng loại chất ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước tưới thay đổi lớn tùy theo kích cở điều kiện khu vực thu gom nước (catchment) Chất lượng nước tưới thường xét đến với thành phần sau: chất rắn lơ lửng, hóa chất, rong tảo, vi sinh vật Các thành phần thay đổi tùy theo mùa, tùy theo vị trí lấy nước (do chất thải từ nhà máy, từ sinh hoạt người v.v…) Các ảnh hưởng thành phần chất lượng nước tưới đến đất đai trồng: Chất rắn lơ lửng: Chất rắn lơ lửng thường gây hại phú dưỡng (eutrophication), điều giúp cho rong tảo phát triển mạnh Đồng thời gây tắc nghẽn lỗ thoát hệ thống tưới Hoá chất: Các hóa chất ngồi vấn đề gây hại trực tiếp đến đời sống trồng (làm chậm tăng trưởng mức độ nhẹ, gây chết nồng độ độc cao) (xem thêm phụ lục 1) Ngoài ra, số hóa chất cịn gây tắc nghẽn việc hình thành mảng bám lên thành ống (ví dụ Ca, Mg, Fe, Mn) Đồng thời số kim loại nặng tồn lưu đất, sau trồng (các loại rau màu v.v…) hấp thụ làm ảnh hưởng đến sức khỏe người Các hố chất có chứa Na ảnh hưởng đến số tính chất vật lý đất (ví dụ: đóng váng v.v ) làm giảm khả ngấm hút đất Hoặc số hóa chất có chứa mùi thối ảnh hưởng xấu đến môi trường chung quanh sức khỏe người Rong tảo (algae): Rong tảo phát triển mạnh cần có diện thành phần vô Sắt (Fe), Đồng (Cu), Molybdenum (Mo); chất dinh dưỡng Carbon dioxide, Nitrogen Phosphorous Ngoài ra, phát triển rong tảo bị thay đổi theo mùa (cụ thể ánh sáng nhiệt độ) Aùnh sáng mạnh nhiệt độ cao làm tăng khả phát triển tảo Rong tảo tắc nghẽn lổ thoát nước hệ thống tưới làm giảm lượng oxygen (O 2) đất Vi sinh vật: Đối với vấn đề chất lượng nước tưới, vi sinh vật chủ yếu bám vào thành thiết bị hệ thống tưới làm tắc nghẽn hệ thống tưới III Xử lý nước tưới: Mục đích việc xử lý nước tưới để: - Giảm nguy lan truyền bệnh theo nguồn nước tưới - Giảm lượng chất rắn lơ lửng - Kiểm soát phát triển vi sinh vật - Kiểm soát nồng độ hoá chất - Tạo điều kiện cho hệ thống tưới hoạt động tốt Việc xử lý nước tưới xét phương diện sau: Nồng độ thành phần gây hại cho trồng Thành phần gây tắc nghẽn hệ thống tưới Hiệu qủa kinh tế Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông 142 Như vậy, thật khó để đưa giải pháp cụ thể để xử lý nước tưới Tuy nhiên, phương diện chung, nêu lên giải pháp cần thực cách tổng quát là: Xử lý thành phần hạt rắn lơ lửng (gây tắc nghẽn hệ thống tưới) Như tùy theo hệ thống tưới sử dụng để có mức độ xử lý thích hợp Thơng thường hệ thống tưới mặt đất không cần xử lý trường hợp Xử lý nồng độ hoá chất ảnh hưởng xấu đến suất trồng hệ thống tưới Thông thường việc xử lý thành phần hoá chất dựa mẫu phân tích nguồn nước tưới, kết hợp tiêu chuẩn thích ứng trồng (xem phụ lục 1), khả gây tắc nghẽn hệ thống tưới Xử lý vi sinh mùi hôi: Chủ yếu để tránh gây tắc nghẽn hệ thống tưới tránh gây ô nhiễm môi trường chung quanh Ba (3) vấn đề toán phức tạp, tốn Cho nên, thông thường người ta dựa vào số tiêu thành phần hóa học sau để khảo nghiệm xử lý: + Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)(total suspended solids): Lọc qua giấy lọc 6F, sau đo khô 105oC Cân trọng lượng + Thành phần hữu (VSS)(Volatile suspended solids) Là trọng lượng sau sấy mẫu TSS 600oC + pH: + EC (electrical conductivity): Chủ yếu nồng độ Na+ Đơn vị tính thơng thường dS/m, mg/lít ppm mg/lít = ppm = 1,67 * 10-3 ds/m + Độ cứng (hardness): chủ yếu thành phần Ca Mg Các thành phần dễ gây tắc nghẽn hệ thống tưới + H2S: chủ yếu gây hôi thối môi trường chung quanh + Sắt (Fe) Manganese (Mn): Chủ yếu gây tắc nghẽn hệ thống tưới Việc xử lý nước tưới tiến hành biện pháp hóa học dựa vào chlorine + Calcium hypochlorite : 70% chlorine 30% vôi + Sodium hypochlorite (dairy chloride): chất lỏng 10% nồng độ chlorine tự Chủ yếu oxid hóa sắt + khí chlorine Mỗi biện pháp có ưu khuyết điểm riêng, độc giả tự tìm hiểu thêm Phụ lục 1a: Phân loại mức độ gây tắc nghẽn hệ thống tưới (mg/lít) Thành phần Mức độ gây tắc nghẽn Thấp Trung bình Cao Chất rắn lơ lửng 100 pH 8.0 Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông Manganese 50.000 Phụ lục 1b: Mức độ kháng mặn số loài Mức độ bị ảnh hưởng Loài + Nhạy cảm (sensitive) African violet, azelea, begonia, camellia (EC = 0.0 – 0.7) fuchia, gardenia, hydrangea, magnolia (0 – 450 ppm) primula, violet + Thấp (low) Aster, bauhinia, geranium, gladiolus (0.7 – 1.5 450-990 ppm) poinseltia, rose, zinnia + Trung bình (medium) Japanese yew, musa, orchid tree, (1.5 – 2.5 990 – 1700 ppm) podocarus, redleaf banana + Cao (high) Bougainvillea, carnation, chrysanthemum, (2.5 – 5.0 1700-3700 ppm) hibiscus, oleander, sansiueria, vinea Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 ... môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 10 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông Bộ... môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 11 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 12 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông 13... thức Kostiakov) Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 8/13/2014 Bài giảng Thủy Nông Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM 50 8/13/2014 Bài giảng