Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng đường đặc trưng ẩm của đất (PF) phục vụ xác định chế độ tưới hợp lý cây trồng cạn tại vùng khô hạn Nam Trung Bộ

Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng đường đặc trưng ẩm của đất (pF) tại vùng khô hạn Nam Trung Bộ cho kết quả tương quan khá chặt chẽ (R2 từ 0,96÷0,99).

TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TRƯNG ẨM CỦA ĐẤT (PF) PHỤC VỤ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ TƯỚI HỢP LÝ CHO CÂY TRỒNG CẠN TẠI VÙNG KHÔ HẠN NAM TRUNG BỘ THE EXPERIMENTAL STUDY ON ESTABLISHMENT OF THE SOIL WATER RETENTION CURVES (pF) IN ORDER TO DETERMINE SUITABLE IRRIGATION SCHEDULE FOR DRY CROPS AT THE DROUGHTY REGION OF THE SOUTH CENTRAL VIETNAM ThS Trần Thái Hùng, PGS TS Võ Khắc Trí, GS TS Lê Sâm TĨM TẮT Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng đường đặc trưng ẩm đất (pF) vùng khô hạn Nam Trung Bộ cho kết tương quan chặt chẽ (R2 từ 0,96÷0,99) Kết tính tốn khả trữ nước đất cho thấy, tỷ lệ lượng trữ nước tích lũy hữu dụng so với lượng trữ nước tích lũy điểm thủy dung đất tương đối cao, từ 56,91% (tầng đất 0÷10 cm) đến 64,64% (tầng đất 0÷60 cm); lượng nước dễ hữu dụng số trồng cạn, ba loại với rễ hoạt động 0÷40 cm nho có lượng nước dễ hữu dụng thấp nhất, long mía, táo với rễ hoạt động 0÷60 cm có lượng nước dễ hữu dụng mức trung bình, riêng hành, tỏi loại rau với rễ hoạt động 0÷20 30 cm có lượng nước dễ hữu dụng thấp Các kết thực nghiệm tính tốn quan trọng, để ứng dụng xác định động thái ẩm đất phục vụ thiết lập chế độ tưới hợp lý cho loại trồng cạn phổ biến vùng khô hạn Nam Trung Bộ Từ khóa: Cây trồng cạn, đường đặc trưng ẩm (pF), lượng nước hữu dụng, lượng nước dễ hữu dụng, vùng khô hạn ABSTRACT The correlation result of the experimental research on establisment of the soil water retention curves (pF) at the droughty region of the South Central Vietnam has been closely (R2 from 0,96÷0,99) The calculated results of soil water capacity show that the rate of total available soil water compared with field capacity is fairly high, from 56,91% (layer 0÷10cm) to 64,64% (layer 0÷60cm); Readily available soil water (RAW) of some dry crops are as follows: with active roots from 0÷40cm, RAW of vine is the smallest, the next are in turn dragon and sugar-cane, RAW of jujubetree with active roots from 0÷60cm is medium, RAW of onion, garlic and vegetables with active roots from 0÷20 or 30cm are fairly small These calculated and experimental results are very important in order to apply in determining soil moisture process for establishment of suitable irrigation schedule for popular dry crops at the droughty region of the South Central Vietnam Keywords: Available soil water, Droughty region, Dry crops, Readily available soil water, Soil water retention curves (pF) 192 VIEÄN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 ĐẶT VẤN ĐỀ Đường đặc trưng ẩm (pF - Retention curve) đặc tính quan trọng tính chất đất – nước, sử dụng đường đặc trưng ẩm tăng độ xác việc chuẩn đốn nhu cầu nước, vừa tiết kiệm nước tưới, vừa nâng cao suất trồng, trình canh tác xác định mức tưới ứng với độ ẩm đất hợp lý, đồng thời xác định lượng nước tổn thất truyền ẩm xuống tầng đất sâu trường hợp độ ẩm đất vượt độ ẩm tối đa đồng ruộng Vì vậy, nghiên cứu có liên quan đến tính chất nước đất ứng dụng [1], [2], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [12], [13], [16] Trong điều kiện đất trạng thái chưa bão hòa, giá trị độ ẩm, loại đất khác áp lực ẩm chúng khác Do đó, đường đặc trưng ẩm loại đất xây dựng để biểu thị mối liên quan độ ẩm áp lực ẩm loại đất Cho đến nay, có phương pháp để xây dựng đường đặc trưng ẩm: phương pháp lý thuyết [9], [12], [16], phương pháp thực nghiệm [1], [2], [5], [6], [7] phương pháp bán thực nghiệm [8], [10], [13] Vùng khô hạn thuộc hai tỉnh Bình Thuận Ninh Thuận có diện tích đất canh tác lớn với đặc trưng thổ nhưỡng tương đối giống (đất cát mịn) (Ninh Thuận khoảng 10.807 ha, Bình Thuận khoảng 117.487 ha) [3] Hiện nay, người dân canh tác nho, táo, long, mía, rau (măng tây, cà tím, cà chua, hành, tỏi, ớt, đậu phộng) vùng đất này, việc tưới nước cho loại trồng chủ yếu phương pháp tưới truyền thống lãng phí nước Ngay trường hợp khu vực canh tác lắp đặt hệ thống tưới tiết kiệm nước (tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa) xảy tình trạng lãng phí nước tưới [15] người dân chưa có thơng tin chế độ tưới (chu kỳ, lượng nước thời gian tưới) loại trồng, đặc biệt lượng nước dễ hữu dụng đất để trồng sử dụng Vì vậy, việc nghiên cứu thực nghiệm xác định đường đặc trưng ẩm (pF) lượng nước dễ hữu dụng đất cần thiết, giúp phục vụ nghiên cứu chế độ tưới tiết kiệm nước hợp lý cho trồng cạn nâng cao hiệu sử dụng nước, đặc biệt vùng khô hạn CƠ SỞ LÝ THUYẾT, MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở lý thuyết a) Đường đặc trưng ẩm đất (pF) Theo tác giả Brook & Corey (1966) [9], áp lực hút ẩm thực tế, ψ, sau: = Trong đó: (1) ψa: Áp lực khe rỗng; λ: Chỉ số phân bố kích thước lỗ rỗng Độ bão hịa nước hữu ích, Se, xác định sau: = VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM (2) 193 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Trong đó: θs: Độ rỗng; θr: Độ ẩm dư; θ: Độ ẩm thực tế Theo tác giả Van Genuchten (1980) [16], hàm số đặc trưng hút ẩm sau: = (3) Trong đó: α, gn gm: Các hệ số thực nghiệm Phương trình (1) (3) làm phù hợp với liệu tương ứng áp lực phía giá trị điểm ngưỡng ψx (minh họa hình 1) Áp lực, log ψ, (pF) Biểu thức log- tuyến tính Brook & Corey / Van Genuchten Biểu thức tuyến tính Độ ẩm (% thể tích) Hình Biểu thị biểu thức khác đường đặc trưng ẩm dùng phạm vi khác đất cát Giá trị pF tương đương với logarit áp lực hút nước ψ, biểu thị cm Quan hệ độ ẩm áp lực phía điểm ngưỡng giả định logarit = ψx < ψ < ψwilt (4) Trong đó: θx: Độ ẩm điểm áp lực ngưỡng vào ψx; θwilt: Độ ẩm điểm héo, giá trị áp lực 15.848 cm cột nước, ψwilt Ở đoạn gần tới bão hòa, từ θs tới θm, biểu thức tuyến tính dùng mơ tả tương quan độ ẩm (θ) áp lực nước (ψ) = !" # !" ψs < ψ < ψmat (5) Trong đó: ψmat: Áp lực tương ứng độ ẩm θs - θm; 194 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 b) Trữ lượng nước hữu dụng đất lượng nước dễ hữu dụng cho trồng Theo FAO [11], khả trữ nước hữu dụng đất tính tốn hàm lượng nước trữ điều kiện thủy dung đồng (Field capacity) điểm héo (Wilting point) Như vậy, trữ lượng nước hữu dụng AW (Available Soil Water) tầng đất độ sâu dz sau: $% = 1000()*+ # ),- ∗ 01 = 1000)!2, ∗ 01 (mm) (6) Trong đó: AW: Trữ lượng nước hữu dụng đất độ sâu dz (mm) 3 3 θasw: Hàm lượng nước (ẩm độ) hữu dụng (m /m hay cm /cm ) 3 3 θfc: Hàm lượng nước (ẩm độ) điểm thủy dung (m /m hay cm /cm ) 3 3 θwp: Hàm lượng nước (ẩm độ) điểm héo (m /m hay cm /cm ) dz: Độ dày tầng đất nghiên cứu (m) Tổng trữ lượng nước hữu dụng tầng đất tính tốn sau: 3$% = ∑6 $% = 1000 ∑6 )!2, ∗ 015 (mm) (7) Trong đó: i = → n: số gia độ sâu tầng đất TAW (Total Available Soil Water): Tổng trữ lượng nước hữu dụng đất độ sâu dz (mm) Về mặt lý thuyết, rễ hút nước từ đất tưới tới độ ẩm đất giảm xuống điểm héo cây, nhiên hàm lượng nước đất giảm, lực hút nước đất tăng lên làm cho rễ khó hút nước đất Tới điểm ngưỡng, chịu lực hút rễ nước đất khó vận chuyển đủ nhanh phía gốc (khu vực rễ hoạt động) để đáp ứng nhu cầu nước phục vụ quang hợp Có thể gọi điểm ngưỡng điểm strees nước (hay điểm thấp giới hạn độ ẩm tối ưu cho trồng), độ ẩm đất giảm xuống giá trị điểm (θStress) gây tác động lớn tới tăng trưởng phát triển trồng, làm giảm suất chất lượng sản phẩm Áp dụng hệ số p phản ánh tượng bốc nước thực tế (ETa) khơng nhỏ bốc nước cực đại (ETm) để tính lượng nước dễ hữu dụng cho trồng RAW (Readily Available Soil Water) Hệ số p cao lượng nước dễ hữu dụng cho trồng lớn (gọi độ ẩm điểm p tương ứng θp hay θStress) Giá trị p tùy thuộc vào loại trồng, giai đoạn phát triển khác trồng, độ lớn bốc thoát nước tối đa sa cấu đất 7$% = ∗ 3$% (mm) (8) Trong đó: RAW: Lượng nước dễ hữu dụng cho trồng độ sâu dz (mm) p: Hệ số bình quân tổng lượng nước hữu dụng đất giúp hút dễ dàng VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 195 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Độ ẩm θbão hịa θFC θp (Stress nước) θWP tFC tWP (Stress nước) Thời gian Hình Biểu đồ diễn biến độ ẩm đất Ghi chú: - tFC: Thời gian để giá trị độ ẩm đất giảm từ điểm bão hòa xuống điểm thủy dung; - tWP: Thời gian để giá trị độ ẩm đất giảm từ điểm bão hòa xuống điểm héo; 2.2 Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng đường đặc trưng ẩm (pF) xác định độ ẩm dễ hữu dụng đất giúp phục vụ nghiên cứu chế độ tưới tiết kiệm nước hợp lý cho trồng cạn nâng cao hiệu sử dụng nước, đặc biệt vùng khan nước (vùng khô hạn) 2.3 Nội dung nghiên cứu Mô tả phẫu diện đất; Lấy mẫu đất trường thí nghiệm tiêu cơ, lý hóa tính đất phịng; Thí nghiệm nén ép mẫu thiết bị đo áp lực hút nước đất; Xây dựng đường đặc trưng ẩm (pF), xác định trữ lượng nước hữu dụng tích lũy đất lượng nước dễ hữu dụng cho trồng 2.4 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Tiếp cận lý thuyết thực tiễn cách toàn diện, kế thừa chọn lọc nghiên cứu liên quan; Thí nghiệm đồng ruộng phịng, phân tích tiêu lý đất theo TCVN chất lượng đất theo phương pháp phân tích đất Lê Văn Khoa [4]; Phương pháp tương quan để xác định mối quan hệ độ ẩm đất áp lực ẩm, cách lấy mẫu đất trường sử dụng bình hút chân khơng với áp lực hút khác để xác định điểm đường cong đặc trưng ẩm thực nghiệm; 196 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Tổng hợp, xử lý phân tích kết thực nghiệm Thiết lập đường đặc trưng ẩm đất phục vụ xây dựng chế độ tưới thích hợp cho trồng làm sở nhân rộng phạm vi ứng dụng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Mô tả phẫu diện đất kiểm tra đặc tính lý - hóa đất a) Mơ tả phẫu diện đất Đào phẫu diện mô tả tầng đất khu vực: trồng không trồng với độ sâu phẫu diện từ 0-60 cm Bảng Mơ tả phẫu diện đất từ ÷ 60cm TT Tên tầng Khu vực không trồng Độ sâu Đặc điểm tầng đất (cm) Tầng ÷ 1,5 Đất cát mịn có màu xám nâu, đất có lẫn mùn cỏ, tơi xốp Tầng 1,5 ÷ 20 Đất cát mịn có màu xám nâu, đất có rễ cỏ cây, tơi xốp giảm so với tầng đất mặt Tầng 20 ÷ 40 Đất cát mịn có màu xám vàng, đất khơng lẫn rễ cỏ cây, đất chặt so với tầng đất 0÷20 cm Tầng 40 ÷ 60 Đất cát mịn có màu xám vàng, đất khơng lẫn rễ cỏ cây, đất chặt so với tầng đất 0÷40 cm Khu vực trồng Độ sâu Đặc điểm tầng đất (cm) ÷ 2,0 Đất cát mịn có màu xám nâu, đất có lẫn mùn cỏ nho, phân bị khơ tơi rã, đất tơi xốp ÷ 20 Đất cát mịn có màu xám nâu, đất có rễ cỏ nho lá, tơi xốp giảm so với tầng đất mặt 20 ÷ 40 Đất cát mịn có màu xám vàng, đất có rễ nho ăn sâu, đất chặt so với tầng đất 0÷20 cm 40 ÷ 60 Đất cát mịn có màu xám vàng, đất không lẫn rễ cây, đất chặt so với tầng đất 0÷40 cm Hình Phẫu diện đất khu vực khơng trồng trồng VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 197 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 b) Các đặc tính lý - hóa đất Theo dẫn đồ đất tỉnh Bình Thuận [3], đất khu vực thực nghiệm loại đất cát biển sử dụng, có tính chua (Dystri Haplic Arenosols÷ARh.d theo phân loại FAO/UNESCO) Các tiêu vật lý đất phân tích phịng thí nghiệm bao gồm: dung trọng sử dụng ống lấy mẫu hình trụ (ring), sa cấu đất phân tích theo phương pháp ống hút Robinson phân cấp theo USDA/Soil Taxonomy [14] Kết phân tích tiêu lý đất cho thấy sa cấu đất cát mịn, tơi xốp, giúp rễ hút nước ôxy dễ dàng Các tiêu hóa tính đất sau: tầng đất mặt (0÷10 cm) bị chua nặng, tầng có độ sâu 20÷40 cm 40÷60 cm thuộc nhóm đất chua; hàm lượng chất hữu (hàm lượng mùn) tầng 0÷10 cm cấp độ nghèo, tầng lại cấp độ nghèo; yếu tố đạm tổng số dễ tiêu, lân kali tổng số tầng đất thuộc cấp độ nghèo, lượng lân kali dễ tiêu mức trung bình, tầng đất mặt (0÷20 cm) cao tầng đất phía [4] Hàm lượng chất N, P, K tầng đất 0÷20 cm cao tầng phía xác định phân bón cho trồng tồn dư Song song với chế độ tưới để trì độ ẩm thường xuyên, cần bón bổ sung vơi, phân hữu thúc phân N-P-K hợp lý nhằm cải tạo đất cung cấp chất dinh dưỡng cho cây, đảm bảo ổn định tăng suất trồng Bảng Kết phân tích lý tính mẫu đất Phân tích thành phần hạt Cát (%) Lớp đất (cm) Trung bình Bụi (%) Mịn 0,425 2,0 ÷ 0,85 ÷ ÷ 0,85 0,425 0,25 0÷20 4,30 47,60 20÷40 3,50 47,40 40÷60 3,80 48,20 0,25 ÷0,106 41,50 36,10 35,20 Sét (%) Thơ Mịn 0,106 0,075 ÷ 0,01 < ÷ 0,01 ÷0,005 0,005 0,075 1,70 0,40 0,50 4,00 6,40 0,50 0,50 5,60 6,10 0,46 0,50 5,74 Đặc tính vật lý Độ Tỷ Độ bão Dung trọng trọng rỗng hịa Ướt Khơ gd gw D S (%) n (%) (g/cm (g/cm ) ) 1,60 1,56 2,65 8,86 40,99 1,56 1,51 2,63 13,30 42,70 1,68 1,62 2,64 15,70 38,66 Chỉ số rỗng eo 0,69 0,75 0,63 Bảng Kết phân tích hóa tính mẫu đất SO42 Lớp pHH2O pHKCl TSMT Clđất (1:5) (1:5) (cm) 0÷20 4,88 4,15 61,0 8,6 23,6 20÷40 4,15 3,75 17,5 2,1 4,5 40÷60 4,02 3,58 16,2 2,0 4,3 Ca2+ Mg2+ FeTS mg/100g 13,2 4,3 14,2 3,2 2,9 8,9 3,0 2,6 8,2 K 20 dt N dt P2O5 Al3++ H+ dt meq/100g 12,1 0,94 29,6 5,7 7,5 0,86 7,5 6,9 6,1 0,78 6,4 7,0 P2O5 K20 ts ts % 0,06 0,05 0,32 0,03 0,02 0,18 0,02 0,01 0,12 NTS Mùn 1,04 0,63 0,47 3.2 Đường cong đặc trưng ẩm (đường đặc tính nước đất - pF) Ứng dụng mơ hình Van Genuchten (1980) [16] thiết lập đường đặc trưng ẩm (đường cong pF) phẫu diện đất canh tác để ứng dụng việc xác định động thái ẩm đất theo không gian thời gian Kết đường cong biểu diễn theo tỷ lệ logarit thủy lực h (kPa) hàm lượng nước thể tích (cm3/cm3), tương quan chặt chẽ (hệ số tương quan R2 từ 0,96÷0,99) Đường đặc trưng ẩm (pF) tầng đất xác định điển hình cho loại đất có sa cấu cát mịn với hình dáng đường cong đồng có độ dốc ngang 198 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Mẫu TB - tầng đất: 10÷20 cm PF PF Mẫu TB - tầng đất: 0÷10 cm 4.00 4.00 3.00 2.00 2.00 1.00 0.00 0.00 10.00 0.00 0.00 30.00 40.00 Độ ẩm (%) 10.00 20.00 40.00 H = -0,0004w + 0,0284w - 0,7069w + 7,3072 R² = 0,9835 H = -0,0003w + 0,0206w - 0,5106w + 5,8261 R² = 0,9747 Mẫu TB - tầng đất: 20÷30 cm Mẫu TB - tầng đất: 30÷40 cm 4.00 2.00 0.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0.00 10.00 20.00 Độ ẩm (%) 3 H = -0,0004w + 0,0271w - 0,6098w + 6,1498 R² = 0,9794 10.00 20.00 30.00 Mẫu TB - tầng đất: 50÷60 cm PF 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0.00 40.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0.00 10.00 20.00 Độ ẩm (%) 30.00 40.00 Độ ẩm (%) H = -0,0008w + 0,045w - 0,8891w + 7,4391 R² = 0,9861 Mẫu TB - tầng đất: 40÷50 cm PF 30.00 Độ ẩm (%) PF PF 20.00 H = -0,0005w + 0,0301w - 0,6266w + 6,0099 R² = 0,9838 30.00 40.00 Độ ẩm (%) H = -0,0005w + 0,0316w - 0,6382w + 5,962 R² = 0,9828 Hình Biểu đồ đường đặc trưng ẩm theo tầng đất 3.3 Hàm lượng nước đất điểm bão hòa, điểm thủy dung điểm héo Khả trữ nước đất chịu ảnh hưởng trạng thái tự nhiên khối đất, sa cấu, cấu trúc chất hữu đất Tầng đất mặt (0÷10 cm) có hàm lượng nước thể tích cao giá trị pF0 đến giá trị pF2, hàm lượng nước tầng đất bên tầng mặt giảm dần, thấp tầng đất độ sâu từ 50÷60 cm, điều lý giải hàm lượng chất hữu tầng mặt cao tầng đất bên đất nằm sâu bị nén chặt Tầng đất 0÷10 cm: độ ẩm bão hịa pF0 từ 37,8÷40,8%TT, độ ẩm thủy dung ngồi đồng pF2 từ 10,7÷15,2%TT, độ ẩm héo pF4,2 từ 4,29÷6,26%TT; Tầng đất 10÷20 cm: độ ẩm bão hịa pF0 từ 33,2÷38,6%TT, độ ẩm thủy dung ngồi đồng pF2 từ 10,8÷13,3%TT, độ ẩm héo pF4,2 từ 3,48÷4,28%TT; VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 199 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Tầng đất 20÷30 cm: độ ẩm bão hịa pF0 từ 33,4÷36,3%TT, độ ẩm thủy dung ngồi đồng pF2 từ 10,7÷15,2%TT, độ ẩm héo pF4,2 từ 4,29÷6,26%TT; Tầng đất 30÷40 cm: độ ẩm bão hịa pF0 từ 30,6÷33,6%TT, độ ẩm thủy dung ngồi đồng pF2 từ 10,3÷11,8%TT, độ ẩm héo pF4,2 từ 3,14÷5,38%TT; Tầng đất 40÷50 cm: độ ẩm bão hịa pF0 từ 30,9÷34,9%TT, độ ẩm thủy dung ngồi đồng pF2 từ 10,7÷11,4%TT, độ ẩm héo pF4,2 từ 3,26÷3,56%TT; Tầng đất 50÷60 cm: độ ẩm bão hịa pF0 từ 30,3÷33,5%TT, độ ẩm thủy dung ngồi đồng pF2 từ 10,4÷10,9%TT, độ ẩm héo pF4,2 từ 3,19÷3,29%TT; Bảng Kết đo (trung bình mẫu đất) đường cong lực giữ nước đất (pF) STT Lực h (pF) h (cm) h (bar) 0,0 0,0 0,0 0,4 2,5 0,002 Độ sâu (cm) 1,0 10,0 0,010 Ẩm độ thể tích (%) 1,5 1,8 2,0 31,6 63,1 100,0 0,031 0,062 0,098 Đo hộp cát (Sand Box) 2,5 316,2 0,310 4,2 15848,9 15,543 Đo pF Box 0÷10 39,10 35,00 33,90 23,40 13,70 12,93 11,30 5,57 10÷20 20÷30 30÷40 40÷50 50÷60 35,93 35,10 31,60 33,00 32,23 31,33 31,57 29,57 30,43 30,03 29,23 29,80 28,07 28,57 27,87 21,33 21,33 20,23 20,20 19,63 12,40 11,77 11,43 11,43 10,97 12,10 11,30 11,00 10,97 10,63 11,67 10,70 10,27 10,30 10,20 3,76 3,82 4,61 3,39 3,23 Hình Thí nghiệm xác định áp lực hút nước đất 200 VIEÄN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 3.4 Khả trữ nước hữu dụng đất lượng nước dễ hữu dụng cho trồng a) Lượng trữ nước hữu dụng đất Kết tính tốn cho thấy khả trữ nước hữu dụng đất cao tầng đất 10÷20 cm 8,34 mm thấp tầng đất 30÷40 cm 6,39 mm, tầng đất mặt 0÷10 cm 7,36 mm, tầng đất 20÷30 cm 40÷60 cm mức trung bình Như vậy, tỷ lệ lượng nước trồng không sử dụng tầng đất từ 30÷45% lượng trữ nước điểm thủy dung Đối với tầng đất 0÷20 cm (cho trồng có rễ hoạt động ngắn), tổng lượng nước tích lũy điểm thủy dung 25,03 mm, tổng lượng nước hữu dụng 15,70 mm (chiếm 62,73% lượng trữ nước điểm thủy dung) Đối với tầng đất 0÷40 cm, tổng lượng nước tích lũy điểm thủy dung 47,33 mm, tổng lượng nước hữu dụng 29,58 mm (chiếm 62,49% lượng trữ nước điểm thủy dung) Trong tầng đất thực nghiệm 0÷60 cm, tổng lượng nước tích lũy điểm thủy dung 68,93 mm, tổng lượng nước hữu dụng 44,56 mm (chiếm 64,64% tổng lượng trữ nước điểm thủy dung) Bảng Trữ lượng nước hữu dụng đất Tầng Độ sâu dz đất (cm) (mm) θfc (cm3/ cm3) Wfc TWfc θwp Wwp TWwp (mm (mm (cm3/ (mm (mm nước) nước) cm3) nước) nước) (1) (2) (3) (4) (5) ÷ 10 100 0,1293 12,93 10 ÷ 20 100 0,1210 20 ÷ 30 100 0,1130 30 ÷ 40 100 40 ÷ 50 50 ÷ 60 (6) θ70%FC (cm3/ cm3) W70%FC (mm nước) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) 12,93 0,0557 5,6 5,57 0,0736 7,36 7,36 0,0905 9,05 12,10 25,03 0,0376 3,8 9,33 0,0834 8,34 15,70 0,0847 8,47 11,30 36,33 0,0382 3,8 13,15 0,0748 7,48 23,19 0,0791 7,91 0,1100 11,00 47,33 0,0461 4,6 17,76 0,0639 6,39 29,58 0,0770 7,70 100 0,1097 10,97 58,30 0,0339 3,4 21,14 0,0758 7,58 37,16 0,0768 7,68 100 0,1063 10,63 68,93 0,0323 3,2 24,37 0,0740 7,40 44,56 0,0744 7,44 Ghi chú: - Wfc: Lượng nước đất điểm thủy dung; - Wwp: Lượng nước đất điểm héo; - θ70%FC: Ẩm độ đất điểm 70 % FC (7) θasw AW TAW (cm3/ (mm (mm cm3) nước) nước) - TWfc: Tổng lượng nước tích lũy đất điểm thủy dung; - TWwp: Tổng lượng nước tích lũy đất điểm héo; - W70%FC: Lượng nước đất điểm 70 % FC b) Lượng nước dễ hữu dụng cho trồng cạn Vùng khan nước (vùng khơ hạn) hai tỉnh Bình Thuận Ninh Thuận với đặc điểm khí tượng bốc nước ETc lớn, thổ nhưỡng có sa cấu chủ yếu đất cát Các loại trồng cạn chủ yếu gồm: nho, long, táo, rau màu (măng tây, cà tím, cà chua, hành, tỏi, ớt, đậu phộng, sắn, ngô) Lựa chọn hệ số p tương ứng với số trồng cạn có giá trị kinh tế cao trồng phổ biến vùng [11] để tính tốn lượng nước dễ hữu dụng cho cây, hệ số p cây: Nho: 0,35; long: 0,6 (là thuộc họ xương rồng chịu hạn tốt); táo: 0,5 (giống chiết cành có rễ hoạt động tầng đất từ 0÷60 cm); mía: 0,65; loại rau: 0,4; hành, tỏi: 0,3 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 201 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Bảng Lượng nước dễ hữu dụng đất cho số trồng cạn vùng khơ hạn Loại trồng Độ sâu θasw AW Hệ (cm) (cm3/cm3) (mm số nước) P (1) (2) ÷ 10 10 ÷ 20 Cây nho 20 ÷ 30 30 ÷ 40 ÷ 10 Cây Thanh 10 ÷ 20 20 ÷ 30 Long 30 ÷ 40 ÷ 10 10 ÷ 20 Táo 20 ÷ 30 (giống chiết 30 ÷ 40 cành) 40 ÷ 50 50 ÷ 60 ÷ 10 10 ÷ 20 Mía 20 ÷ 30 30 ÷ 40 ÷ 10 Rau (măng tây, 10 ÷ 20 (5) 0,35 0,35 0,35 0,35 0,60 0,60 0,60 0,60 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,65 0,65 0,65 0,65 0,40 0,40 θRAW RAW TRAW So sánh θp Wp TWp So (cm3/ (mm (mm TRAW/ (cm3/ (mm (mm sánh TWfc cm3) nước) nước) θp/θfc cm3) nước) nước) (%) (%) (3) 0,0736 0,0834 0,0748 0,0639 0,0736 0,0834 0,0748 0,0639 0,0736 0,0834 0,0748 0,0639 0,0758 0,0740 0,0736 0,0834 0,0748 0,0639 0,0736 0,0834 (4) 7,36 8,34 7,48 6,39 7,36 8,34 7,48 6,39 7,36 8,34 7,48 6,39 7,58 7,40 7,36 8,34 7,48 6,39 7,36 8,34 (6) 0,0258 0,0292 0,0262 0,0224 0,0442 0,0501 0,0449 0,0383 0,0368 0,0417 0,0374 0,0320 0,0379 0,0370 0,0478 0,0542 0,0486 0,0415 0,0294 0,0334 (7) 2,58 2,92 2,62 2,24 4,42 5,01 4,49 3,83 3,68 4,17 3,74 3,20 3,79 3,70 4,78 5,42 4,86 4,15 2,94 3,34 (8) 2,58 5,50 8,12 10,35 4,42 9,42 13,91 17,75 3,68 7,85 11,59 14,79 18,58 22,28 4,78 10,21 15,07 19,22 2,94 6,28 (9) 19,92 21,96 22,34 21,87 34,14 37,64 38,29 37,49 28,45 31,36 31,91 31,24 31,87 32,32 36,99 40,77 41,48 40,62 22,76 25,09 (10) (11) (12) 0,1036 10,36 10,36 0,0918 9,18 19,54 0,0868 8,68 28,22 0,0876 8,76 36,98 0,0852 8,52 8,52 0,0709 7,09 15,61 0,0681 6,81 22,42 0,0717 7,17 29,59 0,0925 9,25 9,25 0,0793 7,93 17,18 0,0756 7,56 24,74 0,0781 7,81 32,55 0,0718 7,18 39,72 0,0693 6,93 46,65 0,0815 8,15 8,15 0,0668 6,68 14,83 0,0644 6,44 21,26 0,0685 6,85 28,11 0,0999 9,99 9,99 0,0876 8,76 18,75 (13) 80,08 75,87 76,82 79,67 65,86 58,63 60,27 65,15 71,55 65,52 66,89 70,95 65,44 65,19 63,01 55,18 56,95 62,24 77,24 72,42 cà tím, cà chua ) 20 ÷ 30 0,0748 7,48 0,40 0,0299 2,99 9,27 25,53 0,0831 27,06 73,51 Hành, tỏi ÷ 10 10 ÷ 20 0,0736 0,0834 7,36 0,30 0,0221 2,21 8,34 0,30 0,0250 2,50 2,21 4,71 17,07 18,82 0,1073 10,73 10,73 0,0960 9,60 20,32 82,93 79,31 8,31 Ghi chú: - θRAW: Ẩm độ dễ hữu dụng cho trồng; - RAW: Lượng nước dễ hữu dụng cho trồng; - Wp: Lượng nước đất điểm Stress nước - θp: Ẩm độ đất điểm Stress nước; - TRAW: Tổng lượng nước dễ hữu dụng cho trồng; - TWp: Tổng lượng nước tích lũy điểm Stress nước Kết tính tốn cho thấy: Đối với nho, tầng đất chứa rễ hoạt động 0÷40 cm, tổng lượng nước dễ hữu dụng 10,35 mm (chiếm 35,0% tổng lượng trữ nước hữu dụng 21,87% tổng lượng trữ nước điểm thủy dung), độ ẩm đất điểm Stress nước 0,0876 cm3/cm3 hay 8,76%TT; long, tầng đất chứa rễ hoạt động 0÷40 cm, tổng lượng nước dễ hữu dụng 17,75 mm (chiếm 60,0% tổng lượng trữ nước hữu dụng 37,49% tổng lượng trữ nước điểm thủy dung), độ ẩm đất điểm Stress nước 0,0717 cm3/cm3 hay 7,17%TT; táo, tầng đất chứa rễ hoạt động 0÷60 cm, tổng lượng nước dễ hữu dụng 22,28 mm (chiếm 50,0% tổng lượng trữ nước hữu dụng 32,32% tổng lượng trữ nước điểm thủy dung), độ ẩm đất điểm Stress nước 0,0693 cm3/cm3 hay 6,93%TT; mía, tầng đất chứa rễ hoạt động 0÷40 cm, tổng lượng nước dễ hữu dụng 19,22 mm (chiếm 65,0% tổng lượng trữ nước hữu dụng 40,62% tổng lượng trữ nước điểm thủy dung), độ ẩm đất điểm Stress nước 0,0685 cm3/cm3 hay 6,85%TT; rau (các loại), tầng đất chứa rễ hoạt động 0÷30 cm, tổng lượng nước dễ hữu dụng 9,27 mm (chiếm 40,0% tổng lượng trữ nước hữu dụng 25,53% tổng lượng trữ nước điểm thủy dung), độ ẩm đất điểm Stress nước 0,0831 202 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 cm3/cm3 hay 8,31%TT; hành tỏi, tầng đất chứa rễ hoạt động 0÷20 cm, tổng lượng nước dễ hữu dụng 4,71mm (chiếm 30,0% tổng lượng trữ nước hữu dụng 18,82% tổng lượng trữ nước điểm thủy dung), độ ẩm đất điểm Stress nước từ 0,096 cm3/cm3 hay 9,6%TT KẾT LUẬN Kết phân tích tiêu lý đất cho thấy sa cấu đất cát mịn, tơi xốp, giúp rễ hút nước ơxy dễ dàng Đất thuộc nhóm đất chua nghèo chất dinh dưỡng Cần trì độ ẩm thường xun, bón bổ sung vơi, phân hữu thúc phân N-P-K hợp lý nhằm cải tạo đất cung cấp chất dinh dưỡng cho cây, đảm bảo ổn định tăng suất trồng Kết nghiên cứu thiết lập đường đặc trưng ẩm (đường cong pF) phẫu diện đất canh tác vùng khan nước (vùng khơ hạn) tỉnh Bình Thuận có tương quan chặt chẽ (hệ số tương quan R2 từ 0,96÷0,99), hình dáng đường cong đồng điển hình cho loại đất có sa cấu cát mịn, khả trữ nước đất thấp, nhiên lượng trữ nước hữu dụng đất so với lượng trữ nước điểm thủy dung cao, từ 56,91% (tầng đất 0÷10 cm) đến 64,64% (tầng đất 50÷60 cm) Kết tính tốn lượng nước dễ hữu dụng rằng, ba loại (cây nho, long mía) có rễ hoạt động 0÷40 cm nho có lượng nước dễ hữu dụng thấp nhất, long mía Cây táo, rễ hoạt động 0÷60 cm, có lượng nước dễ hữu dụng mức trung bình, riêng hành tỏi loại rau có rễ hoạt động khơng sâu (từ 0÷30 cm), lượng nước dễ hữu dụng thấp, nên dễ xảy tình trạng trồng bị thiếu nước không tưới thường xuyên Như vậy, loại trồng vùng đất này, độ ẩm đất giảm tới điểm ngưỡng P (điểm stress nước trồng), cần tưới nước cho để đảm bảo phát triển tốt cho suất cao Trong điều kiện nguồn nước khô hạn, để độ ẩm đất giảm xuống mức 65÷70% độ ẩm thủy dung, không nên kéo dài thời gian mà cần tưới nước để tránh cho bị suy kiệt khó hồi phục trạng thái ban đầu Các kết thực nghiệm tính tốn quan trọng, giúp xây dựng luận xác định chế độ tưới hợp lý cho trồng, nâng cao hiệu sử dụng nước giúp trồng phát triển tốt đảm bảo hiệu chất lượng sản phẩm theo yêu cầu sản xuất Để ứng dụng phương pháp nghiên cứu kết tính tốn cho loại lâu năm (công nghiệp ăn quả) như: điều, cà phê, ca cao, xồi, mít, nhãn, na (mãng cầu) , kiến nghị cần xây dựng bổ sung thêm đường đặc trưng ẩm tầng đất, từ độ sâu 60 cm xuống tới độ sâu 85-90% rễ hoạt động cây, để tính tốn lượng nước hữu dụng lượng nước dễ hữu dụng, phục vụ xác định chế độ tưới thích hợp cho trồng TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Tất Cảnh (1999) Nghiên cứu mơ hình mơ động thái ẩm đất chuẩn đốn nhu cầu tưới cho ngơ đậu tương đất bạc màu Đông Anh phù sa sơng Hồng Gia VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 203 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Lâm Luận án tiến sỹ Nông nghiệp Nguyễn Văn Dung (1999) Nghiên cứu lượng nước cần nhu cầu nước tưới cho trồng thuộc hệ thống tưới La Khê – Hà Tây vùng đồng sông Hồng Luận án tiến sỹ Nông nghiệp Phạm Quang Khánh cs (2003) Báo cáo dẫn đồ đất tỉnh Bình Thuận Chương trình “Điều tra bổ sung, chỉnh lý, xây dựng đồ đất phục vụ công tác quy hoạch Nông Lâm nghiệp thủy lợi cấp tỉnh Vùng Đông Nam Dự án cấp tỉnh Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh (1996) Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón trồng Nhà xuất Giáo Dục Trần Viết Ổn (2002) Đường đặc trưng ẩm số loại đất Việt Nam ứng dụng Luận án tiến sỹ kỹ thuật Trần Kông Tấu (1971) Những lực hút nước đất, chuyển vận độ ẩm đất mức độ hữu hiệu chúng trồng Luận án PTS Sinh vật học, Chuyên ngành Thổ nhưỡng Võ Khắc Trí (2002) Nghiên cứu chuyển vận nước chất hòa tan đất phèn Đồng Tháp Mười Luận án tiến sỹ kỹ thuật Arya L.M and Paris J.F (1981) A Physic Empirical Model to Predict the Soil Moisture Characteristics from Particle Size Distribution and Bulk Density Data Journal of Soil Sci Soc Am., Vol 45, p1023-1030 Brooks, R.H.; Corey, A.T (1966) Properties of porous media affecting fluid flow J Irrig Drainage Div 72(IR2), 61–88 10 De Jong R., Campbell C.A., and Nicolaichuk W (1983) Water retention equations and their relationship to soil organic matter and particle size distribution por distubed samples Canadian Journal of Soil Sci., Vol 63, p291-302 11 FAO/UNESCO/ISRIC (1991) Revised Legend 12 Haverkamp R and Parlange J.Y (1986) Prediction the water-retetion curve from particlesize distribution: sandy soil without organic matter The Journal on Soil and Soil Plant Problems, Vol 142 (6) 13 Rawls W.J., and Brakensiek D.L (1998) Estimating soil water characteristics from soil properties Journal of Irrigation and Drainage Div., ASCE, Vol 108 (IR2), p166-171 14 Soil survey staff (1998) Keys to soil taxonomy Eight edition United State Department of Agriculture and Natural Resources Conservation service USA 15 Thai Hung Tran , Khac Tri Vo , Sam Le (2016) Research on Infiltration Spread in Soil of Drip Irrigation Technique for Grape Leaves at the Water Scarce Region of Vietnam International Journal of Agricultural Science and Technology (IJAST) DEStech Publications, Inc USA Vol 4, No – August 2016, pp 45-54 16 Van Genuchten, M.T (1980) A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils Soil Sci Soc Am J 44, 892–898 Người phản biện: GS TSKH Nguyễn Ân Niên 204 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM ... nghiên cứu Xây dựng đường đặc trưng ẩm (pF) xác định độ ẩm dễ hữu dụng đất giúp phục vụ nghiên cứu chế độ tưới tiết kiệm nước hợp lý cho trồng cạn nâng cao hiệu sử dụng nước, đặc biệt vùng khan... xác định đường đặc trưng ẩm (pF) lượng nước dễ hữu dụng đất cần thiết, giúp phục vụ nghiên cứu chế độ tưới tiết kiệm nước hợp lý cho trồng cạn nâng cao hiệu sử dụng nước, đặc biệt vùng khô hạn. .. nâng cao suất trồng, trình canh tác xác định mức tưới ứng với độ ẩm đất hợp lý, đồng thời xác định lượng nước tổn thất truyền ẩm xuống tầng đất sâu trường hợp độ ẩm đất vượt độ ẩm tối đa đồng