Nghiên cứu thực nghiệm động thái ẩm của đất trong kỹ thuật tưới nhỏ giọt xác định chế độ tưới hợp lý cho cây nho lấy lá vùng khan hiếm nước (vùng khô hạn)

Nghiên cứu thực nghiệm động thái ẩm của đất trong kỹ thuật tưới nhỏ giọt cho cây nho lấy lá trong 3 mùa vụ với 3 chu kỳ tưới: 2 ngày (CK2), 3 ngày (CK3), và 4 ngày (CK4), tại vùng khan hiếm nước, tỉnh Bình Thuận.

TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐỘNG THÁI ẨM CỦA ĐẤT TRONG KỸ THUẬT TƯỚI NHỎ GIỌT ĐỂ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ TƯỚI HỢP LÝ CHO CÂY NHO LẤY LÁ VÙNG KHAN HIẾM NƯỚC (VÙNG KHÔ HẠN) THE EXPERIMENTAL STUDY OF SOIL MOISTURE DYNAMIC OF THE DRIP IRRIGATION TO DETERMINE THE SUITABLE IRRIGATION SCHEDULE FOR GRAPE LEAVES AT THE WATER SCARCE REGION (DROUGHTY REGION) ThS Trần Thái Hùng TÓM TẮT Nghiên cứu thực nghiệm động thái ẩm đất kỹ thuật tưới nhỏ giọt cho nho lấy mùa vụ với chu kỳ tưới: ngày (CK2), ngày (CK3), ngày (CK4), vùng khan nước, tỉnh Bình Thuận Động thái ẩm theo tầng đất có khác biệt rõ ràng, cuối chu kỳ tưới độ ẩm tầng chứa rễ hoạt động – 20 cm nhỏ tầng mặt – cm tầng 20 – 30 cm phía dưới, nhỏ tầng 10 – 15 cm: từ 11,8 - 12,5% (CK2-V3), 8,1 - 8,2% (CK3-V3), 4,7 - 4,9% (CK4-V3) Thời điểm cuối chu kỳ tưới, độ ẩm CK2 lớn độ ẩm điểm stress nước (θp), cuối CK3 (trừ tầng mặt tầng đáy khơng chứa rễ) cuối CK4 có độ ẩm giảm xuống thấp giá trị độ ẩm θp, nằm sát giá trị độ ẩm điểm héo, làm cho trồng bị thiếu nước Động thái ẩm đất ngày khác nhau, giảm độ ẩm vào ban ngày lớn buổi tối đêm, buổi chiều giảm nhiều buổi sáng Hao tụt độ ẩm thời đoạn – 15 g có giá trị lớn nhất, từ 15 – 21 g, – g thấp từ 21 – g sáng hôm sau Các kết nghiên cứu sở quan trọng để ứng dụng xác định chế độ tưới tiết kiệm nước hợp lý cho nho lấy nói riêng trồng cạn (có đặc điểm tương tự) nói chung thuộc vùng khan nước (vùng khơ hạn) Nam Trung Bộ Từ khóa: Cây nho lấy lá, chu kỳ tưới, độ ẩm đất, tầng đất, tưới nhỏ giọt SUMMARY Experimental research on soil moisture dynamic of drip irrigation technique for Grape leaves in three crop seasons with irrigation frequencies: days (CK2), days (CK3) and days (CK4), at the water scarce region, Binh Thuan province Moisture dynamic of the soil layers has a distinct difference, water content of the layer containing the active roots (5 – 20 cm) was smaller than the surface layer (0 cm) and the below one (20 – 30 cm) at the end of the irrigation frequency, the smallest is the layer 10 – 15 cm: from 11.8 - 12.5% (CK2-V3), from 8.1 - 8.2% (CK3-V3), 4.7 - 4.9% (CK4-V3) At the end of the irrigation frequency, water content of CK2 was still greater than that one at water stress point (θp), water content in the CK3 (except the surface and bottom layer without roots) and the CK4 has decreased lower than θp, it sometimes approached the water content at wilting point (θwp), caused the plant to be deprived of water Daily soil moisture dynamic 78 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 was very different in each period, the day water content decreased more greately than the evening and night ones, and the afternoon one decreased more greately than the morning one The water content decrease was the greatest during 9:00 15:00, the next ones were in period’s 15:00 - 21:00, 3:00 - 9:00 and the lowest was in 21:00 - 3:00 of the next morning These studied results have been an important basis for the application to detemine a suitable water-saving irrigation schedule for Grape leaves in particular and for dry crops (similar characteristics) in general in the water scarce region (droughty region) of the South Central part Keywords: Drip irrigation, grape leaves, irrigation frequency, soil layer, soil moisture ĐẶT VẤN ĐỀ Để phục vụ cơng tác tưới có sở khoa học tiến tới tự động hóa, việc nghiên cứu động thái ẩm đất trồng quan tâm nhà khoa học, nhà sản xuất thiết bị người nông dân trực tiếp sản xuất Ở trung tâm nghiên cứu trang trại sản xuất loại nơng sản có giá trị kinh tế cao nước phát triển, người ta thường lắp đặt thiết bị tự động đo áp lực hút nước đất (Tensiometer) để theo dõi động thái độ ẩm đất phục vụ mục đích nghiên cứu quản lý tưới Bên cạnh phát triển hệ thống quan trắc công nghệ cao, việc nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm trình vận động nước đất động thái ẩm đất quan tâm Nhiều mơ hình tốn mơ trình vận động nước chất đất phát triển [3], [5], [7], [8], [9], [12] Từ năm 1999 - 2010, giống nho lấy IAC 572 nhập từ Brazil trồng để lấy chế biến xuất Do trồng Việt Nam, nên đến việc xác định chế độ tưới hợp lý cho chưa thực [1] Vì vậy, nghiên cứu thực nghiệm mùa vụ (vụ V1 từ 01/01 - 30/4/2012, vụ V2 từ 01/9 30/12/2012, vụ V3 từ 01/01 - 30/4/2013) với chu kỳ tưới (2 ngày - CK2, ngày - CK3 ngày - CK4), trang trại nho lấy thuộc tỉnh Bình Thuận nhằm xác định chế độ tưới hợp lý cho trồng cần thiết Để có sở khoa học thiết lập chế độ tưới hợp lý cho cây, việc nghiên cứu phân tích thực nghiệm động thái ẩm đất theo chu kỳ tưới tầng đất canh đáp ứng yêu cầu quan trọng MỤC TIÊU, NỘI DUNG, CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu Xác định động thái ẩm đất phục vụ nghiên cứu chế độ tưới tiết kiệm nước hợp lý cho nho lấy vùng khan nước (vùng khô hạn) Nam Trung Bộ 2.2 Nội dung nghiên cứu Mô tả phẫu diện đất; Lấy mẫu đất trường thí nghiệm tiêu lý đất; Thực nghiệm tưới; quan trắc động thái ẩm sau ngừng tưới với khoảng thời gian giờ/lần (0,5 giờ, giờ, 12 giờ,… 48 (CK2), 54 giờ,…, 72 (CK3), 78 giờ, …, 96 (CK4)) VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 79 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 Xử lý liệu phân tích kết động thái ẩm đất kỹ thuật tưới nhỏ giọt 2.3 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Tiếp cận toàn diện lý thuyết thực tiễn, kế thừa có chọn lọc nghiên cứu liên quan; Thực nghiệm đồng ruộng phịng, phân tích tiêu lý đất; Ứng dụng phần mềm IBM SPSS Statistics 20 để xử lý, phân tích thống kê kiểm định liệu thực nghiệm đảm bảo mức sai số cho phép có ý nghĩa thống kê [2] KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Mô tả phẫu diện đất kiểm tra đặc tính lý đất Đào phẫu diện mô tả tầng đất độ sâu từ - 60 cm khu vực trồng Hình Phẫu diện đất từ - 60 cm Bảng Mô tả phẫu diện đất từ - 60cm Độ sâu (cm) Đặc điểm tầng đất - 1,5 Đất cát mịn có màu xám nâu, đất có lẫn mùn cỏ, tơi xốp 1,5 - 20 Đất cát mịn có màu xám nâu, đất có rễ cỏ cây, tơi xốp giảm so với tầng đất mặt 20 - 40 Đất cát mịn có màu xám vàng, đất không lẫn rễ cỏ cây, đất chặt so với tầng đất – 20 cm 40 - 60 Đất cát mịn có màu xám vàng, đất không lẫn rễ cỏ cây, đất chặt so với tầng đất – 40 cm Theo dẫn đồ đất tỉnh Bình Thuận [6], đất khu vực thực nghiệm loại đất cát biển sử dụng, có tính chua (Dystri Haplic Arenosols - ARh.d theo phân loại FAO/UNESCO) Kết phân tích tiêu lý đất cho thấy sa cấu đất cát mịn, tơi xốp, giúp rễ hút nước ôxy dễ dàng Hàm lượng chất hữu (mùn): lớp đất mặt (0 – 10 cm) thuộc loại đất nghèo lớp phía thuộc loại nghèo chất hữu [4] 80 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 Bảng Kết phân tích lý tính mẫu đất Phân tích thành phần hạt Đặc tính vật lý Cát (%) Bụi (%) Dung trọng Chỉ Hữu Độ Tỷ Sét Độ Lớp số bão (mùn) (%) rỗng trọng đất Trung bình Mịn Thơ Mịn Ướt Khơ hịa rỗng (cm) 2,0 - 0,85 - 0,425 0,25 - 0,106 - 0,075 - 0,01 - < gw gd D S (%) n (%) eo % 0,85 0,425 -0,25 0,106 0,075 0,01 0,005 0,005 (g/cm3) (g/cm3) 0-10 3,60 48,70 41,20 2,10 0,60 0,40 3,40 1,47 1,44 2,65 6,67 45,70 0,84 1,62 10-20 4,30 47,60 41,50 1,70 0,40 0,50 4,00 1,60 1,56 2,65 8,86 40,99 0,69 1,04 20-40 3,50 47,40 36,10 6,40 0,50 0,50 5,60 1,56 1,51 2,63 13,30 42,70 0,75 0,63 40-60 3,80 48,20 35,20 6,10 0,46 0,50 5,74 1,68 1,62 2,64 15,70 38,66 0,63 0,47 3.2 Kiểm định liệu thực nghiệm [2] Dữ liệu thực nghiệm xử lý phương pháp phân tích thống kê, kiểm định độ tin cậy thang đo Cronbach's Alpha phân tích nhân tố khám phá EFA để thu nhỏ biến quan trắc thành phần biến đại diện Kiểm định khác biệt trung bình có ý nghĩa thống kê phương pháp One-Way ANOVA, có kiểm định Levene Statistic đồng phương sai (Test of Homogeneity of Variances), kiểm định F khác biệt có ý nghĩa thống kê thang đo (ANOVA) kiểm định Welch cho trường hợp vi phạm giả định phương sai không đồng (Robust Tests of Equality of Means) Kết kiểm định liệu quan trắc đảm bảo yêu cầu thống kê, phục vụ phân tích động thái ẩm đất cụ thể Bảng Kết kiểm định liệu thực nghiệm động thái ẩm đất Kiểm định Phân tích nhân tố khám phá Kiểm định Cronbach’s Alpha EFA One-Way ANOVA Hệ số tương quan Sig Sig Hệ số KMO Tổng phương sai Sig Sig Cronbach’s biến tổng (Kaiser- (Bartlett’s trích (Extraction Levene F Welch Test of Alpha (Corrected ItemMeyerSums of Squared Statistic Sphericity) Total Correction) Olkin) Loadings) ≥ 0,6 ≥ 0,3 0,5 - 1,0 < 0,05 ≥ 50% < 0,05 0,86) Từ khoảng thời gian đến cuối chu kỳ tưới, đồ thị tương quan có đặc điểm sau: hệ số a > nên đồ thị có bề lõm quay lên (trừ thời điểm sau dừng tưới 30 phút độ ẩm đất khu vực tương đối đồng đều), tọa độ đỉnh x = -b/2a nằm khoảng - 20 cm, tức giá trị độ ẩm giảm dần từ bề đất xuống khoảng 10 - 15 cm (do rễ trồng hút nước đất), sau tăng lên độ sâu 20 - 30 cm Kết thực nghiệm có ý nghĩa việc ứng dụng vào nghiên cứu chế độ tưới cho trồng cạn có rễ nơng (0 - 30 cm) tính tốn cấp nước sản xuất nơng nghiệp vùng khan nước (vùng khô hạn) 0,5 6,0 12,0 18,0 24,0 30,0 36,0 42,0 48,0 54,0 60,0 66,0 72,0 Độ sâu (cm) -5 -10 -15 -20 -25 Độ sâu (cm) -30 Động thái ẩm đất, CK3 - Vụ V2 10 15 20 25 30 -5 35 Độ ẩm (%) 0,5 6,0 12,0 18,0 24,0 30,0 36,0 42,0 48,0 54,0 60,0 66,0 72,0 -10 -15 -20 -25 -30 Độ sâu (cm) Động thái ẩm đất, CK3 - Vụ V3 10 15 20 25 30 -5 -10 -15 -20 -25 -30 35 25.0 Độ ẩm (%) 35 Độ ẩm (%) y = 0,0297x2 - 0,7617x + 14,553 R² = 0,901 20.0 15.0 5.0 25.0 10 20 Độ sâu (cm) 30 40 Độ ẩm đất sau tưới 72 (CK3) - Vụ V2 y = 0,0319x2 - 0,8028x + 15,829 R² = 0,8988 20.0 15.0 10.0 5.0 Độ ẩm (%) 0,5 6,0 12,0 18,0 24,0 30,0 36,0 42,0 48,0 54,0 60,0 66,0 72,0 Độ ẩm đất sau tưới 72 (CK3) - Vụ V1 10.0 Độ ẩm (%) Động thái ẩm đất, CK3 - Vụ V1 10 15 20 25 30 Độ ẩm (%) 10 20 Độ sâu (cm) 30 40 Độ ẩm đất sau tưới 72 (CK3) - Vụ V3 25.0 y = 0,0229x2 - 0,5864x + 12,832 20.0 R² = 0,8886 15.0 10.0 5.0 10 20 Độ sâu (cm) 30 40 Hình 13 Biểu đồ tương quan động thái ẩm theo thời gian (giờ) – CK3, Vụ V1, V2 V3 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 93 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 6,0 12,0 18,0 24,0 30,0 36,0 42,0 48,0 54,0 60,0 66,0 72,0 78,0 84,0 90,0 96,0 -10 -15 -20 -25 -30 Động thái ẩm đất, CK4 - Vụ V2 Độ sâu (cm) 10 15 20 25 30 35 -5 -10 -15 -20 -25 -30 Động thái ẩm đất, CK4 - Vụ V3 10 15 20 25 30 -10 -15 -20 -25 -30 0,5 6,0 12,0 18,0 24,0 30,0 36,0 42,0 48,0 54,0 60,0 66,0 72,0 78,0 84,0 90,0 96,0 y = 0,0284x2 - 0,7078x + 10,758 R² = 0,9311 15.0 10.0 0.0 10 20 Độ sâu (cm) 30 40 Độ ẩm đất sau tưới 96 (CK4) - Vụ V2 Độ ẩm (%) 0,5 6,0 12,0 18,0 24,0 30,0 36,0 42,0 48,0 54,0 60,0 66,0 72,0 78,0 84,0 90,0 96,0 Độ ẩm đất sau tưới 96 (CK4) - Vụ V1 5.0 20.0 y = 0,03x2 - 0,7498x + 12,325 R² = 0,9115 17.0 14.0 11.0 8.0 5.0 10 20 Độ sâu (cm) 30 40 Độ ẩm đất sau tưới 96 (CK4) - Vụ V3 15.0 Độ ẩm (%) 35 -5 Độ sâu (cm) 20.0 Độ ẩm (%) -5 (%) 35 Độ ẩm 0,5 Độ ẩm (%) Động thái ẩm đất, CK4 - Vụ V1 10 15 20 25 30 Độ ẩm (%) Độ sâu (cm) 12.0 9.0 6.0 y = 0,0278x2 - 0,7565x + 11,067 R² = 0,9126 3.0 0.0 10 20 Độ sâu (cm) 30 40 Hình 14 Biểu đồ tương quan động thái ẩm theo thời gian (giờ) – CK4, Vụ V1, V2 V3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Động thái ẩm tầng đất mặt - cm không chứa rễ nên chịu tác động yếu tố khí tượng Tầng - 20 cm, việc nước lên bay ngồi khơng khí ảnh hưởng khí tượng, rễ hút nước đất giúp trao đổi chất, quang hợp phát triển tốt tạo sản phẩm sinh học, tốc độ giảm độ ẩm nhanh so với tầng đất mặt (0 - cm), tầng 10 - 15 cm có mức giảm độ ẩm lớn Tầng 20 - 30 cm khơng chứa rễ nên có tốc độ giảm độ ẩm chậm so với tầng đất phía trên, nước chủ yếu thấm xuống phía phần nhỏ nước bốc thoát lên phía bay ngồi khơng khí (chứ khơng phải rễ hút ni cây) Do đó, tầng đất 20 - 30 cm, nước tưới không mang lại hiệu cho trồng, điều minh chứng cho lãng phí nước tưới Vì vậy, khuyến nghị người dân nên tưới khoản 40 - 50 phút (kỹ thuật tưới nhỏ giọt), để nước lan truyền bao phủ hoàn toàn khu vực rễ hoạt động (độ sâu 20 cm), sau dừng tưới để tránh lãng phí nước [10] Thời điểm cuối chu kỳ tưới, độ ẩm CK2 lớn nhất, CK3 thấp CK4 Độ ẩm đất thời điểm: cuối CK2 lớn độ ẩm điểm stress nước 94 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 (θp), cuối CK3 (trừ tầng mặt tầng đáy khơng chứa rễ) cuối CK4 có độ ẩm giảm xuống thấp giá trị độ ẩm θp, nằm sát giá trị độ ẩm điểm héo, làm cho trồng bị thiếu nước, bất lợi cho rễ hút nước phục vụ trình quang hợp giúp phát triển tăng suất Vì vậy, khuyến nghị chọn chu kỳ tưới ngắn (2 ngày) để đảm bảo độ ẩm đất lớn θp [11] Ảnh hưởng yếu tố khí tượng tới động thái ẩm đất ngày khác nhau, giảm độ ẩm vào ban ngày lớn buổi tối đêm, buổi chiều giảm nhiều buổi sáng Hao tụt độ ẩm thời đoạn - 15 g có giá trị lớn nhất, từ 15 - 21 g, - g thấp từ 21 - g sáng Vì vậy, khuyến nghị người dân nên tưới nước vào buổi sáng để hút nhiều nước phục vụ tốt cho trình quang hợp, trao đổi chất cân nhiệt thân TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Công ty TNHH Thực phẩm YERGAT (YERGAT PACKING CO., INC) (2011) Kết chọn lọc, khảo nghiệm giống nho IAC 572 lấy làm thực phẩm xuất [2] Hoàng Trọng, Chu Nguyễn Mộng Ngọc (2008) Phân tích liệu nghiên cứu với SPSS Trường Đại học Kinh tế TP Hồ Chí Minh Nhà xuất Hồng Đức [3] Kim N.Q and Kawano, H (1997) Soil and plant based irrigation management model: formulation and application Transaction of JSIDRE Vol 187, p1 - [4] Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh (1996) Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón trồng NXB Giáo Dục [5] Ngô Sỹ Giai cs (2004) Nghiên cứu điều kiện độ ẩm đất phục vụ phát triển vùng trồng ăn quả, công nghiệp ngắn dài ngày, cỏ chăn nuôi vùng trung du, miền núi Việt Nam Đề tài KHCN cấp Bộ [6] 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 bộ” Dự án cấp tỉnh [7] Phạm Thị Minh Thư, Nguyễn Trọng Hà (2006), Nghiên cứu công nghệ tưới giữ ẩm cho dứa vùng đồi Bắc Trung Bộ nhằm nâng cao giá trị thương phẩm Đề tài khoa học cấp Bộ (Bộ NN&PTNT) [8] Per-Erik Jansson & Louise Karlberg (2016) Coupled heat and mass transfer model for soil-plant-atmosphere systems Dept of Land and Water Resources Engineering Royal Institute of Technology KTH ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY, Sweden [9] Tran Thai Hung, Xing Wengang (2008) Research on infiltration flow and soil moisture dynamics according to soil depth for drip irrigation technique Center for Science and Technology Development, Ministry of Education, China [10] Tran Thai Hung, Vo Khac Tri, Le Sam (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, Vol.4, No.2-August 2016 (ISSN: 2327-7645), DEStech Publications, Inc USA pp.45-54 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 95 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 [11] Trần Thái Hùng, Võ Khắc Trí, Lê Sâm (2017) Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng đường đặc trưng ẩm đất (pF) phục vụ xác định chế độ tưới hợp lý cho trồng cạn vùng khơ hạn Nam Trung Bộ Tạp chí KHKT Thủy lợi Môi trường, Đại học Thủy lợi Số 57, trang 40 - 49 [12] Võ Khắc Trí (2002) Nghiên cứu chuyển vận nước chất hòa tan đất phèn Đồng Tháp Mười Luận án tiến sỹ kỹ thuật Phản biện: PGS TS Mai Thành Phụng 96 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM ... cứu Xác định động thái ẩm đất phục vụ nghiên cứu chế độ tưới tiết kiệm nước hợp lý cho nho lấy vùng khan nước (vùng khô hạn) Nam Trung Bộ 2.2 Nội dung nghiên cứu Mô tả phẫu diện đất; Lấy mẫu đất. .. 20 Độ sâu (cm) 30 40 Độ ẩm đất sau tưới 96 (CK4) - Vụ V3 15.0 Độ ẩm (%) 35 -5 Độ sâu (cm) 20.0 Độ ẩm (%) -5 (%) 35 Độ ẩm 0,5 Độ ẩm (%) Động thái ẩm đất, CK4 - Vụ V1 10 15 20 25 30 Độ ẩm (%) Độ. .. 05 00 10 15 Độ ẩm (%) Độ ẩm (%) Độ ẩm (%) Động thái ẩm tầng đất, CK4 ngày - Vụ V1 35 30 25 20 15 10 05 00 30 20 40 60 80 100120140160180200 Độ ẩm (%) Độ ẩm (%) 20 Động thái ẩm tầng đất, CK3 ngày