ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TƯỚI KHOA HỌC CHO PHÁT TRIỂN CÂY TRỒNG TRONG ĐIỀU KIỆN HẠN HÁN VÀ XÂM NHẬP MẶN

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP.HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KH&CN  BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ Chuyên đề: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TƯỚI KHOA HỌC CHO PHÁT TRIỂN CÂY TRỒNG TRONG ĐIỀU KIỆN HẠN HÁN VÀ XÂM NHẬP MẶN Biên soạn: Trung tâm Thông tin Khoa học Công nghệ TP HCM Với cộng tác của: TS Nguyễn Đăng Nghĩa Trung tâm Nghiên cứu tư vấn Nông nghiệp Nhiệt đới (TARCC) Ông Vũ Kiên Trung Tổng GĐ Công ty CP Công nghệ tưới Khang Thịnh TP.Hồ Chí Minh, 05/2016 -1- MỤC LỤC I ẢN XUẤ ỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Nhóm giải pháp giống trồng kháng mặn Nhóm giải pháp kỹ thuật canh tác Nhóm giải pháp thủy lợi Giải pháp công trình dành cho vùng đất bị ảnh hưởng nhiễm mặn Giải pháp sử dụng phân bón chế phẩm cho vùng nhiễm mặn II PHÂN TÍCH XU HƢỚNG XỬ LÝ ĐẤT NHIỄM MẶN TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ 10 Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế xử lý đất nhiễm mặn theo thời gian 11 Tình hình nộp đơn đăng ký bảo hộ sáng chế xử lý đất nhiễm mặn quốc gia 13 Tình hình nộp đơn đăng ký bảo hộ sáng chế xử lý đất nhiễm mặn theo số phân loại sáng chế quốc tế IPC 17 Giới thiệu số sáng chế 18 III HỆ THỐNG TƢỚI NHỎ GIỌT NETAFIM ISRAEL – KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHO VÙNG ĐẤT NHIỄM MẶN 20 Khái quát chung lợi ích giải pháp tưới nhỏ giọt 20 Hiệu tưới nhỏ giọt kết hợp tưới phân bón 23 Cấu tạo hệ thống tưới nhỏ giọt 24 Khả ứng dụng hệ thống tưới nhỏ giọt cho trồng vùng nước nhiễm mặn 28 -2- ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TƢỚI KHOA HỌC CHO PHÁT TRIỂN CÂY TRỒNG TRONG ĐIỀU KIỆN HẠN HÁN VÀ XÂM NHẬP MẶN ************************** I ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) chiếm 12% diện tích tự nhiên, gần 20% dân số, đóng góp 17% GDP nước, 47% diện tích trồng lúa, 56% sản lượng lương thực, 90% lượng gạo xuất khẩu, 60% sản phẩm thủy sản xuất nước ta Có thể khẳng định ĐBSCL vùng kinh tế trọng điểm, bảo đảm an ninh lương thực nước, với diễn biến thời tiết khí hậu 04 tháng vừa qua (01-04/2016) khu vực sản xuất nông nghiệp đứng trước nguy bị kiệt quệ hạn, mặn, đời sống người dân gặp nhiều khó khăn, chí nhiều vùng có nguy thiếu đói Chính cần phải có giải pháp thật để kịp đối phó với thực mà ĐBSCL tiếp tục phải hứng chịu Đến thời điểm (cuối tháng 04/2016) toàn 13 tỉnh, thành phố khu vực ĐBSCL bị hạn hán xâm nhập mặn trầm trọng.Tổng diện tích thiệt hại đến ngày 25 tháng năm 2016 là 39.481 ha, cụ thể sau:  Diện tích lúa vụ Đông Xuân bị thiệt hại: 29.746  Diện tích lúa vụ Xuân Hè bị thiệt hại: 1.673  Diện tích lúa vụ Thu Đông bị thiệt hại: 1.267  Diện tích lúa vụ Mùa bị thiệt hại: 6.143  Diện tích Lúa - Tôm bị thiệt hại: 652 Hình: Bản đồ vị trí đất liền vùng Đồng sông Cửu Long (Tuấn,2010) -3- Tổng diện tích lúa thiệt hại từ cuối năm 2015 đến gần 224.552ha Nếu tình trạng khô hạn tốc độ xâm nhập mặn tiếp tục diễn biến phức tạp dự báo năm sản xuất nông nghiệp khu vực khó mà trì giải pháp tích cực để phòng tránh khắc phục tượng hạn hán, xâm mặn ngập lụt Tùy theo hàm lượng muối có đất mà độ nhiễm mặn đất phân chia theo mức mặn sau:  Đất mặn nhiều: tổng lượng muối tan từ 1÷1,5% trọng lượng đất khô  Đất mặn trung bình: tổng lượng muối tan từ 0,5 ÷ 1% trọng lượng đất khô  Đất mặn ít: tổng lượng muối tan từ 0,25 ÷ 0,5% trọng lượng đất khô Ảnh hưởng mặn tác động đến trồng (Theo GS.TS.Nguyễn Bảo Vệ): mặn nước làm tăng áp suất thẩm thấu môi trường nước quanh rễ làm rễ không hấp thụ nước Chỉ thời gian ngắn sau bị mặn (thường không giờ) trồng có triệu chứng thiếu nước Khi thiếu nước, non lúa cuộn tròn, già mo lại Ở ăn trái, thiếu nước làm bị mềm rủ xuống, thiếu nước làm cho tiến trình biến dưỡng bị rối loạn Mặn làm trồng không hấp thụ dưỡng chất Chất Na (Na+) muối mặn đối kháng với dưỡng chất NH4+, K+, Ca2+ Mg2+, làm cho trồng khó hấp thụ dưỡng chất Bên cạnh đó, chất Cl- muối ức chế không cho hấp thụ dưỡng chất NO3-, H2PO4-, HPO42- , SO42- Do sau thời gian bị mặn trồng thể triệu chứng thiếu dinh dưỡng, dễ thấy bị diệp lục tố, vàng chết; sinh trưởng bị đình trệ (triệu chứng không xảy tức thì, thường sau vài tuần bị mặn) Nếu độ mặn cao, trồng thể triệu chứng ngộ độc trước thể triệu chứng thiếu dinh dưỡng Mặn làm cho trồng bị ngộ độc (chết độc): Sau rễ hấp thụ muối mặn, muối đưa lên Ở tiến trình thải loại ứa nước, thoát nước diễn làm cho nồng độ muối tăng cao đến ngưỡng gây độc làm chết tế bào, gây cháy lá, triệu chứng dễ thấy chóp bị cháy khô Bên cạnh việc ngộ độc trực tiếp muối, trồng bị ngộ độc khác không giải tán chất oxy hóa mạnh hydrogen peroxide (H2O2), gốc superoxide (O2-), … điều kiện bị stress mặn, hậu hình thành gốc độc hydroxyl làm chết tế bào dẫn đến cháy lá, triệu chứng dễ thấy già bị chết khô -4- Chính vậy, cần giải pháp chống mặn phục vụ sản xuất nông nghiệp Việt Nam nói chung ĐBSCL nói riêng Nhóm giải pháp giống trồng kháng mặn Đối với diện tích canh tác lúa cần giảm diện tích lúa vụ Xuân Hè (hay gọi Hè Thu sớm) vụ lúa dễ bị ảnh hưởng nước mặn vụ lưu truyền mầm mống sâu bệnh sang vụ Hè Thu Chuyển đổi sử dụng nhiều nước qua trồng trồng cạn, sử dụng nước có khả chịu hạn hay chịu ngập úng Những vùng khó khăn nước tưới; chịu ảnh hưởng phèn, mặn: cần sử dụng giống lúa chống chịu hạn, phèn mặn trung bình-khá như: giống OM 6976, OM 2517, OM 5629, OM 8017, OM 9921, OM 6677, OM 6162, OM 4900, OM 5451  Nhóm chịu mặn tới 3‰ bao gồm: OM8017; OM4900; OM5629  Nhóm chịu mặn tới 4‰ bao gồm: OM6976; OM2517; OM9921; OM8108; OM6162; OM359; OM2517; OM9921; OM9915; ST3; ST5; ST20; GKG  Nhóm chịu mặn tới ‰ bao gồm: OM10252; OM6677 Để tránh thời điểm có nước mặn cần sử dụng nhóm giống cực ngắn ngày (dưới 90 ngày) như: giống lúa OM 10424, OM 5451, IR 50404; Giống triển vọng kháng mặn cao OM 412 Vùng bán đảo Cà Mau: ưu tiên sử dụng giống lúa ngắn ngày, chịu phèn mặn giống lúa OM4900, OM6976, OM2517, OM5451, IR50404 ; giống bổ sung: ST5, GKG1, OM7347, OM5472, OM576, OM5954, Jasmine 85, RVT Vùng ven biển Nam Bộ: ưu tiên áp dụng giống ngắn ngày, thâm canh trung bình-khá, chịu điều kiện khó khăn, như: IR50404, OM2517, OM576, AS996, OM5451, OM6976, OM5472 ; giống bổ sung: ST5, OMCS2000, Jasmine 85, OM4900, OM7347, RVT, VD20 Những vùng đất có nguy thiếu nước sản xuất lúa vào mùa khô, đất nhiễm mặn nhẹ ( < phần nghìn) nên chuyển đổi sang trồng cạn bắp (ngô), đậu nành (đậu tương), mè (vừng) có hiệu nông học hiệu kinh tế cao so với trồng lúa Tăng tỷ lệ trồng kháng mặn như: dừa (thích nghi với độ mặn từ 8-12 ‰); bình bát ghép mãng cầu xiêm, mít, giống xoài, khóm khoai mỡ kháng mặn -5- Nhóm giải pháp kỹ thuật canh tác Nghiên cứu trồng loại rau màu bờ líp vuông tôm (trong mùa mưa) để làm thực phẩm thức ăn chăn nuôi Mở rộng, hoàn thiện mô hình lúa– tôm sú (nước mặn), lúa – tôm xanh (nước ngọt) ; đa dạng hóa loài thủy sản (ưu tiên giống chịu mặn) Nghiên cứu trồng chịu mặn, thủy sinh vuông tôm lăn tượng (hến biển) để vừa cải tạo môi trường vuông nuôi tôm, vừa có thêm nguyên liệu chế biến hàng thủ công mỹ nghệ Đối với diện tích ăn trái ĐBSCL bị ảnh hưởng trình xâm mặn (Theo TS.Võ Hữu Thoại) cần áp dụng số giải pháp sau:  Củng cố hệ thống đê bao vườn cho chắn để tránh nước xâm nhập vào vườn tháng nước mặn  Dự trữ nước mương để tưới cho ăn tháng nước mặn, dự trữ túi nilon dày đặt gốc để tưới cho trồng tháng nước mặn  Hạn chế tưới nước nhiễm mặn cho trồng nồng độ mặn > 2‰ Đối với số mẫn cảm với mặn không tưới nồng độ mặn > 1‰  Để giảm bốc thoát nước nhu cầu cần nước nên tiến hành tỉa cành, tạo tán, tỉa bớt hoa giai đoạn  Không nên xử lý hoa giai đoạn nguồn nước tưới không đảm bảo cung cấp đầy đủ cho đậu trái phát triển trái  Ủ gốc giữ ẩm cho trồng dừa nước, rơm rạ, lục bình, cỏ khô, màng phủ (nylon đệm xơ dừa)  Tăng cường bón phân hữu kali nhằm làm tăng hàm lượng K+ để tỷ lệ K/Na cao, từ hạn chế thu hút Na+ vào cây, hạn chế bị ngộ độc Na+  Bón phân lân để cung cấp P cho cây, hạn chế thu hút ion Cl - nhiều Xử lý hạt giống: xử lý hoạt chất Humate, Super Humic, Comcat, Plasti, ViPac 88 ) làm tăng sức nảy mầm (cường lực mạ), độ nảy mầm hạt giống, tăng sức chống chịu hạt giống với điều kiện bất lợi đất đai, thời tiết (hạn, mặn, phèn) Có thể xử lý hạt giống nước nóng 54 0C (3 sôi, lạnh) xử lý dung dịch nước muối 15% để loại bỏ hạt lép lửng tốt (Theo PGS.TS.Mai Thành Phụng & Ths.Lê Thanh Tùng) -6- Nhóm giải pháp thủy lợi Theo TS.Nguyễn Đăng Nghĩa, cần giải pháp tích trữ điều tiết nguồn nước hợp lý Hiện tại, ĐBSCL có 1,82 triệu đất phục vụ trồng lúa, có 1,7 triệu chuyên canh lúa, 185.000 luân canh lúa – màu (ngô, đậu tương, rau màu) 240.000 luân canh lúa – thủy sản Nếu gặp hạn hán xâm mặn tháng đầu năm 2016 trắng nhiều diện tích lúa vụ Đông-Xuân khó tiếp tục canh tác vụ Hè –Thu thiếu nước Ngoài ra, nguy ngập lụt phát triển diện rộng vào thời điểm từ cuối tháng đến đầu tháng 11 dương lịch Như vậy, toán đặt phải biết tích trữ điều tiết nguồn nước dòng Mêkong từ thượng nguồn đổ Chúng ta cần dành từ 3-5 % tổng diện tích trồng lúa để đào hồ chứa nước dọc theo bên bờ sông Tiền sông Hậu có từ 54.600 đến 91.000 mặt nước Nếu hồ chứa có chiều sâu 2m năm sau lũ đổ trữ 1,1tỷ m3 đến 1,82 tỷ m3 nước để lưu trữ phục vụ cho tưới tiêu trồng cạn canh tác lúa gặp hạn hán Ngoài ra, với tổng diện tích mặt nước tổng khối lượng nước tồn trữ góp phần làm giảm áp lực chiều sâu ngập lũ vùng trũng ĐBSCL (Đồng Tháp Mười, Tứ giác Long Xuyên…), đồng thời đồng nghĩa với việc có thêm lượng diện tích mặt nước không nhỏ để phục vụ cho việc nuôi trồng thủy sản nước Với tổng diện tích mặt nước góp phần cải thiện môi trường tiểu khí hậu ĐBSCL Để ứng phó với biến đổi khí hậu gây thiếu nước làm tăng tác hại mặn (Theo TS.Phan Hiếu Hiền) cần tăng hiệu sử dụng nước tưới, bao gồm:  Quy hoạch sử dụng đất đai cấu trồng,  Tiết kiệm nước tưới Nhiều biện pháp tiết kiệm nước áp dụng, ví dụ kỹ thuật nước ngập-khô xen kẽ, m3 nước tưới cho 1,6- 1,9 kg thóc, so với 0,8- 1,2 kg với cách tưới ngập thông thường (Bouman et al 2002) C , phân bón, thuốc bảo vệ thực vật v.v nói chung tiết kiệm lượng để ứng phó với biến đổi khí hậu (hạn mặn) Giải pháp tưới khoa học (tưới nhỏ giọt, tưới ngầm ) -7- Giải pháp công trình dành cho vùng đất bị ảnh hƣởng nhiễm mặn Theo TS.Chu Văn Hách nên xây dựng hệ thống đê kè phù hợp với địa phương để bảo vệ trồng nhằm đảm bảo việc tưới tiêu hợp lý, đặc biệt phòng chống lũ lụt, bảo vệ nguồn dưỡng chất cho trồng chống xói mòn đất, chống ngập mặn, vừa giúp canh tác tốt lại đảm bảo việc nuôi trồng thủy sản ổn định Tận dụng nước mưa (Đào hồ ao chứa nước) để dùng cho nông nghiệp Đây phương pháp đơn giản, rẻ tiền, dễ làm, vùng đất khan nguồn nước tự nhiên (ĐBSCL năm có từ 4-5 tháng mùa mưa) nguồn nước mưa giàu dưỡng chất so với nguồn nước ngầm, lại không chứa muối nên lợi cho môi trường Ngành nông nghiệp nên trọng xây dựng số giải pháp thủy lợi khả thi như: làm đê bao kết hợp hệ thống cống trạm bơm vùng ven biển để tránh ngập lụt; xây dựng hồ chứa nước ĐBSCL vùng ngập hay bán ngập để trữ nước, tránh tình trạng thiếu nước cho sinh hoạt sản xuất; ứng dụng công nghệ vật liệu vào xây dựng công trình để giảm chi phí, phát triển thủy lợi khu vực ĐBSCL Công tác phát triển thủy lợi giai đoạn gắn với ứng phó nước biển dâng cao biến đổi khí hậu tương lai Theo đó, việc xây dựng hệ thống thủy lợi phục vụ đa mục tiêu (kiểm soát mặn, điều tiết nước, hóa cấp nước sinh hoạt, đáp ứng tốt cho sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản), gắn với phát triển giao thông nông thôn để phát huy hiệu đồng Giải pháp sử dụng phân bón chế phẩm cho vùng nhiễm mặn Sử dụng phân bón có thành phần hữu dưỡng chất chống sốc mặn DS80 có thành phần: chất hữu cơ: 72,6 % , axit humic: 39,1 %; phân hữu khoáng VIAN có thành phần: + CHC: 25% , Axit humic: 1,8%, N: 6%, P2O5: 4%, K2O tổng số: 2%, CaO: 12%, MgO: 4%, SiO2: 15%, S: 4%, Zn: 500ppm, B: 1.500ppm Phân đạm (SA Urea) bọc (coating) hữu (UREA BLACK), bọc Agrotain (Đạm hạt vàng 46 A+), Urea bọc NEB- 26 (Urea xanh), Urea bọc Te vi sinh vật chức (Mycorrhizae, Rhizobacteria…) Phân hữu vi sinh RHIZOMYX có chứa chủng Mycorrhizae, acid humic, dịch trích tảo bẹ, ascorbic, aminoacid nhóm Vitamin B1, E Phân bón Vitazyme thành phần: Brassinostreroid: 22ppm, Triacontanol: 130ppm; Kinetin, IAA, Vitamin B6 vi lượng (Đặc biệt hoạt chất -8- Brassinosteroid giúp tăng khả chịu mặn cho trồng nhờ gia tăng hàm lượng proline cây) Sử dụng nguồn phân chất cải tạo Việt Nam như: phân lân nung chảy, Donomite, Secpentin, Phosphorite, than bùn, than nâu than sinh học (Biochar) Theo TS.Nguyễn Đăng Nghĩa, để ứng phó với vùng đất nhiễm mặn nên quan tâm đến việc ứng dụng phân bón chế phẩm sinh học hệ Thuật ngữ phân bón hệ (new generation fertilizer hay next generation fertilizer) ngày nhiều nhà nghiên cứu sản xuất sử dụng phổ biến Tuy nhiên, chưa có khái niệm đầy đủ phân bón hệ mà nêu tiêu chí chung cho phân bón dạng này: Phân bón hệ làm tăng hiệu suất sản xuất nông nghiệp, đồng thời bảo tồn nguồn tài nguyên thiên nhiên bảo vệ môi trường (nguồn www.ifdc.org) Phân bón hệ xếp theo nhóm sau:  Nhóm phân bón sản xuất theo công nghệ nano  Nhóm phân bón sản xuất theo công nghệ vi sinh & enzym  Nhóm phân bón vô sản xuất theo công nghệ  Nhóm phân bón khai thác chế biến từ nguyên liệu hữu thiên nhiên  Nhóm phân bón sinh học chức có hoạt lực cao Tóm lại: Nếu biết khai thác tồn trữ nguồn nước cách khoa học, hợp lý, sử dụng phân bón chế phẩm sinh học hệ mới, chuyển đổi quy hoạch lại cấu trồng, cấu nuôi trồng thủy sản dựa quy luật điều kiện tự nhiên ĐBSCL canh tác trồng điều kiện khô hạn hay bị nhiễm mặn diễn năm 2016 -9- II PHÂN TÍCH XU HƢỚNG XỬ LÝ ĐẤT NHIỄM MẶN TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ Từ cuối năm 2014 đến nay, ảnh hưởng tượng El Nino kéo dài, thời tiết diễn biến bất thường, nhiều khu vực năm 2015 mưa lớn, lượng dòng chảy sông, suối hầu hết vùng thiếu hụt so với trung bình nhiều năm, đặc biệt tỉnh khu vực miền Trung, Tây Nguyên Đông Nam Bộ, dung tích trữ nhiều hồ chứa thủy lợi, thủy điện đến khoảng 30-50% dung tích thiết kế, thấp so với kỳ nhiều năm thấp năm 2015 Tại tỉnh Nam Bộ, mùa mưa kết thúc sớm, dòng chảy hệ thống sông Cửu Long thấp kể từ năm 1926, xâm nhập mặn sớm sâu vào đất liền, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp dân sinh Trong thời gian tới, tình hình khô hạn tiếp tục kéo dài, nguy xảy hạn hán, thiếu nước diện rộng khu vực hệ thống thủy lợi có công trình thủy lợi nhỏ; Vụ Đông Xuân năm 2015-2016 năm 2016, hạn hán, xâm nhập mặn, thiếu nước cho sản xuất sinh hoạt xảy gay gắt, khốc liệt tháng đầu năm 2015 nhiều địa phương khu vực Trung Bộ, Tây Nguyên Nam Bộ (Theo thị số: 04/CT-TTg Về việc thực biện pháp cấp bách phòng, chống hạn, xâm nhập mặn) Từ đầu năm 2016 đến nay, nhiều tỉnh thành ban hành văn công bố thiên tai xâm nhập mặn địa bàn ban hành thị thực biện pháp cấp bách để phòng, chống hạn xâm nhập mặn, như:  Quyết định 302/QĐ-UBND năm 2016 công bố thiên tai xâm nhập mặn địa bàn tỉnh Tiền Giang, ngày ban hành 05/02/2016  Quyết định 640/QĐ-UBND năm 2016 công bố thiên tai xâm nhập mặn địa bàn huyện phía Nam tỉnh Long An, ngày ban hành 23/02/2016  Chỉ thị 09/CT-UBND năm 2016 tập trung thực công tác cấp bách phòng, chống hạn, xâm nhập mặn tác động El Nino tỉnh Long An ban hành, ngày ban hành 15/03/2016  Chỉ thị 09/CT-TTg năm 2016 triển khai biện pháp cấp bách ứng phó xâm nhập mặn Đồng sông Cửu Long Thủ tướng Chính phủ ban hành, ngày 12/03/2016 Trong tình hình trên, Việt Nam, có nhiều đề tài nghiên cứu biến đổi khí hậu, nghiên cứu kết hợp đất nhiễm mặn loại trồng phù hợp, tưới nhỏ giọt v.v như:  Đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu xây dựng quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ tưới nhỏ giọt cho số công nghiệp ăn địa -10- Tình hình nộp đơn đăng ký bảo hộ sáng chế xử lý đất nhiễm mặn theo số phân loại sáng chế quốc tế IPC: Theo bảng phân loại sáng chế quốc tế IPC, lượng sáng chế nghiên cứu xử lý đất nhiễm mặn tập trung nhiều hướng nghiên cứu sau:  Hướng nghiên cứu phương pháp cải tạo đất nhiễm mặn nói chung (có kết hợp nhiều biện pháp khác nhau): 329 sáng chế  Hướng nghiên cứu phương pháp canh tác số loại trồng vùng đất nhiễm mặn: 246 sáng chế  Hướng nghiên cứu số loại chế phẩm hỗ trợ cải tạo đất nhiễm mặn: 446 sáng chế Trong đó, sáng chế loại phân bón hỗ trợ cho việc cải tạo đất nhiễm mặn: 214 sáng chế  Hướng nghiên cứu thực giải pháp thủy lợi cho vùng đất nhiễm mặn: 225 sáng chế Khi tiến hành khảo sát tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế hướng nghiên cứu nhận thấy:  Các hướng nghiên cứu có xu hướng tăng dần theo thời gian  Hướng nghiên cứu chế phẩm cải tạo đất giải pháp thủy lợi có sáng chế sớm nhất, từ thập niên 60  Phương pháp canh tác, trồng trọt số loại vùng đất nhiễm mặn có sáng chế từ thập niên 90 Thập niên Thập niên 60 70 Thập niên 80 Phƣơng pháp trồng trọt Thập niên 90 20002009 20102015 24 220 Chế phẩm cải tạo đất 23 210 238 Giải pháp thủy lợi 23 32 160 Trong nhóm sáng chế giải pháp thủy lợi theo số IPC, có đề cập đến ứng dụng thiết bị tưới nhỏ giọt cho vùng đất nhiễm mặn Nhóm sáng chế đề cập vấn đề đăng ký bảo hộ Trung Quốc từ năm 2009 đến -17- Biểu đồ: Tình hình nộp đơn đăng ký bảo hộ sáng chế Trung Quốc ứng dụng hệ thống tƣới nhỏ giọt cho vùng đất nhiễm mặn 25 20 15 10 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Giới thiệu số sáng chế:  Phƣơng pháp trồng cà chua vùng đất kiềm – mặn hệ thống tƣới nhỏ giọt Số nộp đơn đăng ký: CN201510502056A Ngày nộp đơn: 14/08/2015 Nhà nộp đơn: Univ China Agric – Trường đại học Nông nghiệp Trung Quốc Sáng chế đề cập tới khoảng cách trồng, lắp đặt thiết bị, sử dụng loại nước tưới theo giai đoạn phát triển  Phƣơng thức canh tác vùng đất nhiễm mặn với hệ thống tƣới nhỏ giọt Số nộp đơn đăng ký: CN201410432088A Ngày nộp đơn: 29/08/2014 Nhà nộp đơn: Tianjin Inst Agric Resources & Environme -18- Sáng chế đề cập tới việc ứng dụng hệ thống tưới nhỏ giọt với phân bón kháng mặn dạng lỏng giúp kiểm soát độ mặn cho đất, giúp tăng hiệu suất trồng  Phƣơng thức canh tác đậu phộng vùng đất nhiễm mặn Số nộp đơn đăng ký: CN201310116529A Ngày nộp đơn: 06/04/2013 Nhà nộp đơn: Univ Qingdao Agric Sáng chế đề cập tới việc xử lý đất vùng ven biển để canh tác đậu phộng Phương pháp bao gồm nhiều biện pháp: đào rãnh làm thủy lợi phía tầng lớp, bón phân hữu phía phía bề mặt, hệ thống tưới nhỏ giọt để tưới cho trồng  Nhóm hỗn hợp chất giúp cải thiện tính chất mặn đất Số nộp đơn đăng ký: CN201510536090A Ngày nộp đơn: 28/08/2015 Theo sáng chế hỗn hợp giúp cải thiện tính chất mặn đất bao gồm chất: Phosphogypsum, calcium fulvate, tetramethyl urea, oxalic acid and hydroxyethylcellulose -19- III HỆ THỐNG TƢỚI NHỎ GIỌT NETAFIM ISRAEL – KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHO VÙNG ĐẤT NHIỄM MẶN Khái quát chung lợi ích giải pháp tƣới nhỏ giọt Trên giới, vào năm 1968 nước Mỹ quốc gia nghiên cứu áp dụng tưới nhỏ giọt cho trồng Sau năm 1968 đến 2009 có nhiều nước nghiên cứu áp dụng tưới nhỏ giọt như: Israel, Úc, Trung Quốc, Nam Phi, Nga, Hàn Quốc, Anh, Canada Ukraine Từ năm 2000 đến nay, có 26 quốc gia giới áp dụng tưới nhỏ giọt lĩnh vực trồng trọt Một quốc gia thành công nghiên cứu ứng dụng hệ thống tưới nhỏ giọt Israel Công nghệ tưới tiết kiệm nước Israel không tập trung khu vực nguồn nước tự nhiên nước phát triển mà mở rộng phạm vi toàn cầu Những năm gần đây, nhiều chuyên gia nông nghiệp đánh giá tưới nhỏ giọt giải pháp khả thi điều kiện nay, lợi ích cụ thể tưới nhỏ giọt: Tiết kiệm nước đến mức tối đa, giảm đến mức tối thiểu tổn thất lượng nước tưới bốc hơi, thấm phù hợp với vùng có nguồn nước hạn chế Cung cấp đặn lượng nước tưới cần thiết tránh tượng tập trung muối nước tưới đất, khắc phục tượng bạc màu, rửa trôi đất đồng ruộng Cung cấp nước thường xuyên, trì độ ẩm thích hợp theo nhu cầu sinh trưởng phát triển loại trồng Nhờ đó, sinh trưởng tốt, phát triển nhanh, đạt suất cao Vùng rễ thoáng khí, tơi xốp, tăng khả hô hấp rễ Đảm bảo suất tưới, suất lao động nâng cao không ngừng có khả khí hóa, tự động hóa nông nghiệp khâu nước tưới Góp phần ngăn chặn phát triển cỏ dại quanh gốc sâu bệnh lượng nước cung cấp làm ẩm gốc Tưới nhỏ giọt không gây tượng xói mòn đất, không tạo nên váng đất đọng bề mặt không phá vỡ cấu trúc đất Tưới nhỏ giọt phụ thuộc vào yếu tố thiên nhiên độ đốc địa hình, thành phần cấu trúc đất tưới, mực nước ngầm nông hay sâu, ảnh hưởng sức gió -20- Sự khác biệt rễ tưới hệ thống tưới nhỏ giọt phương pháp khác Lợi ích tưới nhỏ giọt áp dụng vùng khô: Giảm phát triển cỏ dại, tiết kiệm nhân công chi phí diệt cỏ dại Tạo điều kiện cho nhân công máy móc giới di chuyển dễ dàng Ngăn chặn xói mòn đất trồng Lợi ích tưới nhỏ giọt áp dụng vùng ướt: Duy trì độ ẩm liên tục dọc theo rễ cây, cho phép trì không khí vùng ướt Tập trung rễ vùng ướt, phát triển khối lượng rễ tích cực Ngăn chặn phát triển độ mặn đất vùng ướt -21- Quá ẩm 2 10 12 14 16 18 20 22 24 TIME(Days) -3 -2 -1 -5 -4 SOIL MOISTURE RELATIVE SCALE IRRI DRIP Quá khô Biểu đồ so sánh ẩm độ đất tƣới nhỏ giọt phƣơng pháp tƣới khác Trong vùng đất ẩm cục tạo dây nhỏ giọt, rễ tích cực phát triển với khối lượng tập trung dày đặc nhờ ẩm độ đất trì ổn định, đất xốp nhiều oxy, dinh dưỡng đưa qua nước tưới thường xuyên Qua giúp trồng hút nước hấp thu phân bón hàng ngày tiêm thuốc bổ vào tĩnh mạch Duy trì ẩm độ vừa đủ tầng rễ tích cực 0-30cm biện pháp giúp sử dụng nước phân bón hiệu trồng -22- Hiệu tƣới nhỏ giọt kết hợp tƣới phân bón: Tưới nhỏ giọt kết hợp phân bón sử dụng phân bón hòa tan trộn vào nước theo liều lượng tỷ lệ xác định, đưa qua hệ thống ống nhỏ giọt cung cấp trực tiếp vào vùng rễ tích cực Nhu cầu dinh dưỡng giai đoạn sinh trưởng trồng chia thành nhiều lượng nhỏ cung cấp hàng ngày cho Việc tưới nước kết hợp với bón phân nâng cao hiệu suất hiệu hệ thống tưới nhỏ giọt, đồng thời tiết kiệm phân bón, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho giai đoạn sinh trưởng, phát triển loại trồng Tùy theo tính chất nông hóa thổ nhưỡng, việc bón phân kết hợp theo hệ thống tưới nhỏ giọt bảo đảm tính cân dinh dưỡng cho vùng đất cụ thể Ngoài bón phân theo hệ thống nhỏ giọt giảm thiểu tối đa tượng xói mòn, rửa trôi (trực di), hạn chế suy thoái bạc màu đất Đặc biệt, bón phân theo hệ thống tưới nhỏ giọt hạn chế tối đa mức độ làm ảnh hưởng tới môi trường (trực di bốc hơi) từ góp phần hạn chế “khí thải nhà kính” nguy ngộ độc từ nguồn nước ngầm cộng đồng dân cư khu vực sản xuất nông nghiệp  Năng suất trồng hệ số sử dụng đất tối đa:  Năng suất chất lượng cao  Những vùng đất rìa, đất cát, đất đa kết cấu, đất có tầng canh tác nông đất mặn thành công đưa vào canh tác  Hiệu phân bón tối đa:  Cung cấp phân bón xác đồng  Liều lượng nồng độ dinh dưỡng đáp ứng đủ cho nhu cầu điều kiện khí hậu  Gia tăng có mặt hấp thụ dinh dưỡng  Giảm trình thất thoát dinh dưỡng bị bốc thẩm lậu  Chi phí sản xuất thấp nhất:  Tiết kiệm thời gian, vận chuyển, nhân công nhiên liệu -23- Vùng rễ tích cực tất vườn nhận NƯỚC + PHÂN BÓN với liều lượng thời gian  Yêu cầu tính loại phân bón kết hợp với tưới nhỏ giọt:  Phải hòa tan hoàn toàn (100%) nước (dù phân bón đơn hay đa yếu tố, phân vô hay phân hữu cơ)  Không axit kiềm để bảo tồn linh kiện dụng cụ hệ thống tưới  Hạn chế tối đa gốc phụ mà không cần thiết cho dinh dưỡng trồng, giá thể đất trồng  Nếu trồng môi trường giá thể phải loại phân chậm tan (trộn sẵn bón bổ sung trực tiếp vào giá thể) kết hợp với loại phân dễ tan theo hệ thống tưới nhỏ giọt  Phân bón theo hệ thống tưới nhỏ giọt phải có thành phần, hàm lượng phù hợp với giai đoạn sinh trưởng phát triển chủng loại trồng phải phù hợp với tính chất loại giá thể phù hợp với dụng cụ, phương tiện canh tác Cấu tạo hệ thống tƣới nhỏ giọt: Tưới nhỏ giọt hệ thống tưới cung cấp nước với áp suất thấp từ từ cho trồng nhờ mạng lưới đường ống phân phối nước đặt áp mặt đất theo hướng trồng Trên đường ống phân phối có điểm đầu nhỏ giọt dán trực tiếp vào ống gắn thông qua đầu kết nối với khoảng cách -24- khác tùy thuộc trồng loại đất Khi hệ thống hoạt động cung cấp lưu lượng cho đầu nhỏ giọt Sơ đồ cấu tạo hệ thống tưới Cấu tạo hệ thống tưới nhỏ giọt gồm bốn phần sau:  Công trình đầu mối: gồm máy bơm dùng hút nước từ ao, hồ giếng đào, máy bơm thường dùng có áp lực bơm từ thấp đến trung bình  Các thiết bị xử lý điều khiển: - Van kiểm tra dùng để điều chỉnh áp lực bảo vệ an toàn cho đường ống; - Van điều chỉnh gồm có van tổng đầu hệ thống số van đặt đầu đường ống nhánh; - Thùng chứa: chứa nước tưới để hoà tan phân bón Thùng có áp lực nhỏ với đầu vào đầu ra; - Thiết bị lọc nước phận quan trọng, lưới hay ống lọc có đường kính mắt lưới tùy theo yêu cầu thiết bị tưới;  Đƣờng ống áp lực: Ống áp lực gồm ống ống nhánh Đường ống nối đường ống nhánh với công trình đầu mối Vật liệu làm ống thông dụng nhựa PVC, PE  Thiết bị tƣới: Thiết bị tưới đa dạng không ngừng hoàn thiện Thiết bị tưới ống có đục lỗ (vách đơn vách kép), thiết bị tạo giọt -25-  Một số loại thiết bị hệ thống: a Đầu nhỏ giọt bù áp Dripnet PC gắn chìm ống nhựa LDPE: - Lưu lượng: 1,0L/h; 1,6L/h - Khoảng cách đầu nhỏ giọt gắn chìm bên ống: 0,4m; 0,5m - Tự bù áp lực khoảng biến thiên 5m-25m - Có chế tự làm đầu nhỏ giọt - Sử dụng ống nhỏ giọt chạy dọc theo hàng b Đầu nhỏ giọt bù áp lắp ống PCJ: - Lưu lượng: nhiều loại từ 2l - 30L/h Lưu lượng sử dụng cho hồ tiêu 20L/h - Tự bù áp lực khoảng biến thiên 5m-35m - Có chế tự làm đầu nhỏ giọt - Kết nối dễ dàng với ống nhỏ giọt Microdrip cuộn vòng quanh gốc c Ống nhỏ giọt Micro drip 8mm Sử dụng nối từ đầu bù áp PCJ cuộn vòng quanh gốc cho công nghiệp, ăn quả, khoảng cách lỗ nhỏ giọt 20cm, lưu lượng đầu nhỏ giọt 2L/h, -26- d Thiết bị châm phân bón e Máy bơm & Headcontrol cho diện tích 1-5Ha -27- f Thiết bị châm phân bón: g Thiết bị lọc nước tưới: Tuỳ theo chất lượng nguồn nước, áp dụng kiểu lọc màng, lọc đĩa, lọc giá thể, lọc tách cát Tuỳ theo mức đầu tư chọn vệ sinh lõi lọc tay hay tự động Khả ứng dụng hệ thống tƣới nhỏ giọt cho trồng vùng nƣớc nhiễm mặn Hệ thống tưới nhỏ giọt có khả ứng dụng cho vùng đất nhiễm mặn nước bị xâm nhập mặn: -28- - Bộ rễ phát triển tập trung giúp cho thể tích (khối lượng) đất cần xử lý nhỏ, việc đảm bảo trì ẩm độ phù hợp kiểm soát độ mặn đất thực dễ dàng - Hệ thống tưới có công suất nhỏ vận hành tưới toàn vườn thời điểm, giúp cho chờ lúc nước lớn, độ mặn nước không đáng kể để bơm tưới cho cây, tưới với lượng nhỏ trì tưới hàng ngày - Sử dụng phân bón có tính acid qua hệ thống tưới để kiểm soát pH đất - Sử dụng phân bón hữu chuyên dụng qua hệ thống tưới để tăng sức khoẻ rễ giúp chống chọi tốt với đất nhiễm mặn - Lên líp để tạo điều kiện tốt cho rửa mặn tự nhiên mùa mưa  Tƣới nhỏ giọt thay đổi vùng sa mạc Arava – Israel: Sử dụng nước từ 60% từ nguồn nước sinh hoạt dẫn từ thành phố xung quanh trộn với 40% mước nhiễm mặn từ nguồn nước ngầm chỗ khoan sâu 500m Sử dụng công nghệ tưới nhỏ giọt kết hợp với chương trình dinh dưỡng phù hợp để kiểm soát độ mặn vùng rễ cây, tạo hàng nghìn hecta sản xuất nông nghiệp tập trung, đóng góp 50% sản lượng rau xuất Israel  Trồng Nho bên bờ biển chết, biểu tƣợng kỹ thuật nông nghiệp Israel: Biển chết có độ muối 30%, sinh vật sống nước biển chết, hàng năm cạn dần bị cô lập nguồn nước bổ sung -29- Sử dụng công nghệ tưới nhỏ giọt kết hợp với chương trình dinh dưỡng phù hợp để kiểm soát độ mặn vùng rễ cây, tạo vườn Nho trĩu cạnh bờ biển chết vùng đất bị nhiễm mặn nhiều giới  Trồng Nho đất kiềm Natri – Ninh thuận: Đất canh tác gọi theo người địa phương loại đất mặn Cà dan, pH gần 10 bị nhiễm kiềm Natri, không trồng Để xử lý đất năm cần CaCO3 cho 1000m2 kết hợp với lượng nước nhiều để xả tràn ngập ruộng, sau 6-8 năm xử lý đất đạt yêu cầu Sử dụng tưới nhỏ giọt kết hợp tưới phân acid phosphoric thay cho lân, thực thường xuyên để điều chỉnh cục pH đất đạt yêu cầu vùng rễ tích cực chạy dọc theo ống nhỏ giọt, trồng Nho thành công có suất cao -30- TÀI LIỆU THAM KHẢO Quốc Anh; Tưới nhỏ giọt- giải pháp công nghệ cao nông nghiệp; Không Gian Công Nghệ; 2011 Hệ thống tưới nhỏ giọt Netafim Israel; Công ty CP Công nghệ tưới Khang Thịnh CSDL sáng chế Thomson Innovation Tài liệu từ chương trình báo cáo Phân tích xu hướng công nghệ: “Ứng dụng công nghệ tưới khoa học cho phát triển trồng điều kiện hạn hán xâm nhập mặn”; 05/2016 -31- ... 24 Khả ứng dụng hệ thống tưới nhỏ giọt cho trồng vùng nước nhiễm mặn 28 -2- ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TƢỚI KHOA HỌC CHO PHÁT TRIỂN CÂY TRỒNG TRONG ĐIỀU KIỆN HẠN HÁN VÀ XÂM NHẬP MẶN **************************... Tài liệu từ chương trình báo cáo Phân tích xu hướng công nghệ: Ứng dụng công nghệ tưới khoa học cho phát triển trồng điều kiện hạn hán xâm nhập mặn ; 05/2016 -31- ... tháng nước mặn, dự trữ túi nilon dày đặt gốc để tưới cho trồng tháng nước mặn  Hạn chế tưới nước nhiễm mặn cho trồng nồng độ mặn > 2‰ Đối với số mẫn cảm với mặn không tưới nồng độ mặn > 1‰ 