Nghiên cứu ảnh hưởng của tưới nông lộ phơi đến việc giảm mức tưới, giảm lượng nước tiêu cho lúa khu vực hà nam

24 884 1
Nghiên cứu ảnh hưởng của tưới nông lộ phơi đến việc giảm mức tưới, giảm lượng nước tiêu cho lúa khu vực hà nam

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Luận văn

MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nước đang ngày càng bị suy giảm về lượng cũng như về chất trong hầu hết các vùng trên thế giới. Đối với nước cho nông nghiệp, lượng nước dành cho tưới càng giảm do sự cạnh tranh khốc liệt của các ngành kinh tế sử dụng nước khác. Việc tưới tiết kiệm nước nhằm nâng cao chỉ số sản phẩm nông nghiệp trên một đơn vị nước tưới đã trở nên vô cùng quan trọng. Vì vậy, việc “nghiên cứu ảnh hưởng của tưới nông lộ phơi đến việc giảm mức tưới, giảm lượng nước tiêu cho lúa khu vực Nam” là rất cấp bách hiện nay. 2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu ảnh hưởng của việc tưới nông lộ phơi đến việc giảm mức tưới, giảm lượng nước tiêu nhằm xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn xây dựng quy trình tưới cho lúa. 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Kế thừa: trên cơ sở một số kết quả nghiên cứu đã có, ứng dụng nhằm đạt mục tiêu của đề tài. - Phân tích căn nguyên: xác định ảnh hưởng của tưới nông lộ phơi đến mức tưới, tiêu, làm cơ sở khoa học xây dựng quy trình tưới tiết kiệm nước cho lúa. - Thực nghiệm đồng ruộng: nhằm kiểm định kết quả nghiên cứu lý thuyết. - Phân tích thống kê: nhằm xử lý các kết quả thực nghiệm 4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nghiên cứu được tiến hành trong phạm vi lý luận chung về ảnh hưởng của tưới nông lộ phơi, mức trữ đến mức tưới, lượng tiêu cho 1 lúa các vùng thuộc tỉnh Nam. Nghiên cứu lý thuyết được tiến hành trên cơ sở dữ liệu của 24 năm (1985-2008), nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành trong 4 vụ lúa (2 vụ lúa mùa và 2 vụ lúa xuân) minh chứng cho các kết quả của nghiên cứu lý thuyết. 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI • Ý nghĩa khoa học - Xác lập cơ sở khoa học ảnh hưởng giữa công thức tướimức trữ đến lượng nước tiêumức tưới vụ. - Xác lập cơ sở khoa học quan hệ giữa lượng mưa hiệu quả và lượng mưa thực tế khu vực Nam. • Ý nghĩa thực tiễn - Chỉ ra tiềm năng giảm mức tưới, lượng nước tiêu rất lớn khi áp dụng chế độ tưới nông-lô-phơi kết hợp trữ 100mm. - Xây dựng phần mềm tính toán chế độ tưới tiết kiệm nước cho lúa với 2 cải tiến cơ bản về tính mưa hiệu quả và ETo khi phơi ruộng. 6. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN - Đề tài đã chỉ ra tiềm năng giảm mức tưới, giảm lượng nước tiêu là rất lớn nếu áp dụng chế độ tưới nông-lộ-phơi và trữ nước mưa tới 100mm mà không làm giảm năng suất lúa. - Đề tài đã chỉ ra không có tương quan chặt giữa mưa thực tế và mưa hiệu quả ở vùng Nam Nam. 7. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN Luận án được trình bày trong 4 chương chính, gồm 149 trang, 32 bảng biểu, 62 hình vẽ, 61 tài liệu tham khảo. 2 Chương I TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA TƯỚI NÔNG LỘ PHƠI ĐẾN MỨC TƯỚI, LƯỢNG NƯỚC TIÊU CHO LÚA 1.1 Tổng quan về chế độ nước mặt ruộng và các quá trình chính trong đất lúa Dưới ảnh hưởng của chế độ nước mặt ruộng các quá trình xảy ra trong đất lúa rất đa dạng. Các quá trình này bao gồm: diễn biến động thái của thế Ôxy hóa–khử (Eh); diễn biến độ chua của đất (pH); sự thay đổi các tính chất cơ, lý của đất; trạng thái tồn tại các chất dinh dưỡng trong đất và mối quan hệ giữa độ giảm năng suất và chế độ tưới. Trong đất, thế oxy hóa khử Eh phụ thuộc vào thời gian ngập nước và tính chất của đất và chế độ phân bón. Ngoài sự phụ thuộc vào các yếu tố trên, Eh còn phụ thuộc vào bản thân cây lúa. Đối với pH, khi đất có giá trị pH > 7, quá trình ngập nước pH giảm dần và tiệm cận với giá trị 7. Khi đất có pH < 7, do quá trình pha lõang nên độ pH tăng dần và có xu hướng tiệm cận với giá trị 7. Thời gian ngập càng dài, giá trị pH càng tăng. Sự chuyển hóa các chất dinh dưỡng trong đất đóng vai trò rất quan trọng đối với cây. Khi đất chuyển trạng thái từ kỵ khí (ngập nước) sang háo khí (ruộng cạn), các phản ứng hóa học trong đất xảy ra theo hướng oxy hóa. Các chất dinh dưỡng ở chế độ hòa tan, có lợi cho cây lúa phát triển. 3 1.2 Tổng quan về mối quan hệ giữa sự thiếu hụt nước đến sản lượng lúa Nghiên cứu lý thuyết và thí nghiệm, thực tiễn sản xuất nông nghiệp cho thấy, chế độ nước mặt ruộng ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất lúa. Nhìn chung khi bị thiếu nước, lượng bốc hơi thực tế giảm làm ảnh hưởng đến năng suất lúa. 1.3 Tổng quan về lượng mưa hiệu quả 1.3.1 Tổng quan về lượng mưa hiệu quả trên thế giới Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về lượng mưa hiệu quả đã được công bố. Trong đó đáng chú ý là: • Nghiên cứu của tổ chức bảo vệ đất của Hoa Kỳ: Po = P(125 - 0,2P)/125; Khi P < 250 mm; Po = 125 - 0,1P; Khi P > 250 mm. Trong đó: Po là lượng mưa hiệu quả, P là lượng mưa thực tế. • Các nghiên cứu của Nga: Khi P ≤ E + (W dr - W o ) thì lấy α = 1, Khi P > E + (W dr - W o ) thì lấy α = [E + (W dr - W o )] / P. Trong đó: P là lượng mưa thực tế; E là lượng bốc hơi thực tế; W dr là lớp nước mặt ruộng tại cuối thời đoạn; W o là Lớp nước mặt ruộng đầu thời đoạn tính toán; α là hệ số sử dụng nước mưa. • Các nghiên cứu của Trung Quốc: Khi P < 5 mm, thì lấy α = 0; Khi 5 mm < P < 50 mm, thì lấy α = 0,8 ÷ 1; Khi P > 50 mm, thì lấy α = 0,7 ÷ 0,8. • Các nhà lập trình CROPWAT: đề xuất 4 phương án mở. 4 Phương án 1: P hq = % P Phương án 2: P hq = 0,6*P - 10 (khi P < 70 mm) P hq = 0,8*P - 24 (khi P > 70 mm). Phương án 3: P hq = a*P - b (khi P < z mm), P hq = c*P - d (khi P > z mm). Các hệ số a, b, c, d và z do người sử dụng tự xác định. Phương án 4: P hq = P/125 (125 - 0,2*P) khi P < 250 mm, P hq = 125 + 0,1*P khi P > 250 mm. 1.3.2 Các nghiên cứu mưa hiệu quả ở Việt Nam Nguyễn Đức Châu (2001)[7] trên cơ sở tài liệu thí nghiệm tại vùng Tuy Phước - Bình Định trong các niên vụ 1998 ÷ 2000 đã cho thấy hệ số sử dụng nước mưa C đạt từ 0,57 đến 0,7. 1.3.3 Các nhận xét - Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đều cho thấy, lượng mưa hiệu quả phụ thuộc chặt chẽ vùng nghiên cứu. - Hầu hết các kết quả nghiên cứu trong nước chỉ dừng lại ở dạng kết quả thí nghiệm mà chưa đưa ra được cách xác định lượng mưa hiệu quả từ mưa thực tế. 1.4 Tổng quan về nghiên cứu tưới tiết kiệm nước cho lúa trên thế giới Việc giảm lượng nước tưới thông qua việc điều tiết lớp nước mặt ruộng tỏ ra rất hữu hiệu. Đáng chú ý nghiên cứu ở nhiều nước như Nhật, Trung Quốc, Philipin, Ấn Độ, Tây Ban Nha, Mỹ vv . cho thấy nếu điều tiết hợp lý có thể giảm được lượng nước tưới tối đa từ 20% đến 45% so với tưới ngập liên tục, năng suất lúa không giảm. 1.5 Tổng quan về nghiên cứu tưới tiết kiệm nước cho lúa ở Việt Nam 5 Trên phạm vi hệ thống, các nghiên cứu [8] [15] [18] cho thấy có thể tiết kiệm được một lượng nước tưới từ 5 đến 10%. Trên phạm vi mặt ruộng, một số nghiên cứu [11] cho thấy mức tưới dao động khá lớn. Ở các công thức tưới nông lộ phơi, thời gian phơi ruộng nhiều, hệ số sử dụng nước mưa càng tăng. 1.6 Các kết luận của chương • Trên nền các loại đất trung tính, việc áp dụng chế độ phơi ruộng, các quá trình xảy ra trong đất có lợi cho cây lúa. Bao gồm: - Eh tăng, các chất có hại như Fe 2+ , CO 2 , axit hữu cơ, H 2 S giảm. - Tăng cường oxy trong đất, có lợi cho sự phát triển của bộ rễ. - Tăng cường hoạt động của các vi khuẩn có lợi ở vùng rễ lúa. • Mặc dù cây lúa rất nhạy cảm với việc thiếu nước, nhưng nếu áp dụng chế độ tưới hợp lý sẽ không làm giảm năng suất lúa. • Cây lúa là cây ưa ẩm nhưng nếu trong ruộng nước ngập sâu thì cũng hạn chế sự sinh trưởng nên năng suất giảm. • Trên phạm vi mặt ruộng, cả về nghiên cứu cơ bản và ứng dụng, kết quả cho thấy kết quả khá tốt. Tuy nhiên ở Việt Nam, cho đến nay, chưa có công trình nghiên cứu nào công bố ảnh hưởng của chế độ tưới nông-lộ-phơi đến việc giảm mức tưới của các vụ trong điều kiện mưa và chế độ quản lý vận hành cụ thể. • Vấn đề ảnh hưởng của chế độ tưới nông-lộ-phơi đến lượng nước tiêu thoát cũng chưa được đề cập trong các nghiên cứu đã công bố. Đây cũng là vấn đề cần làm rõ trong luận án này. 6 Chương II NGHIÊN CỨU QUY LUẬT PHÂN BỐ MƯA VÀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LƯỢNG MƯA HIỆU QUẢ, MỨC TƯỚILƯỢNG NƯỚC TIÊU 2.1 Nghiên cứu quy luật phân bố mưa trận theo thời gian của vùng nghiên cứu 2.1.1 Vài nét về vùng nghiên cứu Nam nằm ở phía nam Thủ đô Nội, kéo dài từ 20 0 34 ’ 18 ’’ đến 21 0 18 ’ 26 ’’ vĩ độ bắc, 105 0 17 ’ 18 ’’ đến 106 0 0 ’ 28 ’’ kinh độ Đông, gồm 1 Thành phố và 5 huyện với tổng diện tích tự nhiên là 85.958 ha, dân số 785.057 người. Hệ thống thuỷ lợi làm nhiệm vụ tưới, tiêu hầu hết bằng động lực. 2.1.2 Quy luật phân bố mưa của vùng nghiên cứu Phân tích liệt tài liệu mưa vụ trạm Phủ Lý trong vòng 24 năm (1985-2008), kết quả cho thấy: quy luật phân bố mưa ngày (Bảng 2- 1) có lượng mưa > 50mm chiếm tỷ lệ lớn, (60% vụ Xuân đến 82% vụ mùa), bất lợi cho việc tăng hệ số sử dụng nước mưa. Bảng 2-1: Quy luật phân bố mưa ngày bình quân theo nhóm mưa trạm Phủ Lý Đơn vị: % T T Vụ X ≤ 20mm 20<X≤50 mm 50<X≤ 100mm X> 100 mm 1 Vụ Xuân 16,6 23,9 44,5 15 2 Vụ mùa 5,8 12,2 55,6 26,4 2.2 Ảnh hưởng của quy luật phân bố mưa đến lượng mưa hiệu quả theo chế độ tưới hiện tại 2.2.1 Cơ sở khoa học 7 Từ phương trình: Xhq j = (a j - a j-1 ) + ET j + S j - m j (2-1) Với: Xhq j = X j - DR j Trong đó: Xhq j là lượng mưa hiệu quả trong thời đoạn từ j-1 đến j, X j là lượng mưa thực tế trong thời đoạn từ j-1 đến j, DR j là lượng nước tiêu đi trong thời đoạn từ j-1 đến j, a j , a j-1 là lớp nước mặt ruộng tại thời điểm thứ j và j-1, ET j là lượng hao nước do bốc hơi tại thời đoạn từ j-1 đến j, S j : là lượng hao nước do thấm sâu tài thời đoạn từ j-1 đến j, Trên cơ sở phương trình (2-1), với các công thức NTX (a j =30-50mm), NLLT (a j =0-50mm), hay NLP (a j = 0-50mm), lượng mưa hiệu quả được xác định theo phần mềm SWI. 2.2.2 Nghiên cứu mối quan hệ giữa lượng mưa hiệu quả và lượng mưa thực tế theo chế độ tưới hiện tại 2.2.2.1 Mối quan hệ giữa lượng mưa hiệu quả và lượng mưa thực tế theo trận mưa Trên cơ sở phân chia mưa ngày thực tế thành 3 nhóm: có X tr ≤ 20mm; 20 mm< X tr ≤ 50mm; và X tr > 50 mm. Kết quả phân tích hơn 3000 trận mưa trong vòng 24 năm của 2 vụ Xuân và Mùa khu vực Nam cho thấy, trừ nhóm mưa có X tr ≤ 20mm (R 2 > 0,9), các nhóm còn lại không có tương quan chặt giữa mưa hiệu quả và mưa thực tế (R 2 < 0,5). 2.2.2.2 Mối quan hệ giữa lượng mưa hiệu quả và mưa thực tế theo mưa tháng 8 Trừ một số tháng về vụ Xuân có lượng mưa nhỏ có tương quan từ trung bình đến chặt (R 2 = 0,5 ÷ 0,98), các tháng còn lại không có tương quan chặt (Bảng 2-2a,b). Bảng 2-2a. Các tham số thống kê quan hệ X tt và X hq các tháng vụ Xuân hệ thống Nam Tháng Phương trình hồi quy Số mẫu Hệ số tương quan R 2 I X hq = 0,23 X tt + 8,4 24 0,49 II X hq = 0,73 X tt + 3,7 24 0,97 III X hq = 0,46 X tt + 12,2 24 0,76 IV X hq = 0,24 X tt + 15,6 24 0,5 Bảng 2-2b. Các tham số thống kê quan hệ X tt và X hq các tháng vụ Mùa hệ thống Nam Tháng Phương trình hồi quy Số mẫu Hệ số tương quan R 2 VI X hq = 0,125 X tt + 41,2 24 0,24 VII X hq = 0,164 X tt + 79,8 24 0,48 VIII X hq = 0,2 X tt + 74,6 24 0,36 IX X hq = 0,25 X tt + 53 24 0,48 X X hq = 0,042X tt + 10,1 24 0,1 2.2.3 Mối quan hệ giữa lượng mưa hiệu quả và mưa thực tế theo vụ Kết quả phân tích mối quan hệ giữa mưa hiệu quả và mưa thực tế theo vụ cho thấy quan hệ này ít chặt trong cả hai vụ Xuân và Mùa (R 2 = 0,32 ÷ 0,41) (bảng 2-2c). B¶ng 2-2c. Các tham số thống kê quan hệ X tt và X hq các vụ hệ thống Nam Vụ Phương trình hồi quy Số mẫu Hệ số tương quan R 2 Xuân X hq = 0,173 X tt + 152 24 0,32 9 Mùa X hq = 0,141 X tt + 207 24 0,41 2.3 Ảnh hưởng của quy luật phân bố mưa đến mức tưới theo chế độ tưới hiện tại Kết quả phân tích tương quan giữa lượng mưa vụ và mức tưới của hệ thống Nam cho thấy không có tương quan giữa 2 đại lượng này (R 2 = 0,04 ÷ 0,05). 2.4 Ảnh hưởng của lượng mưa thực tế đến lượng nước tiêu Kết quả phân tích tương quan giữa mưa thực tế và lượng nước tiêu cho thấy có tương quan chặt (R 2 > 0,9) (bảng 2-2d). Bảng 2-2d: Các tham số thống kê quan hệ mưa thực tế X tt và lượng nước tiêu DR các vụ hệ thống Nam Vụ Phương trình hồi quy Số mẫu Hệ số tương quan R 2 Xuân DR = 0,823 X tt - 150 24 0,91 Mùa DR = 0,856 X tt - 203 24 0,96 2.5 Các kết luận của chương - Mưa ở Namlượng mưa trận > 20mm chiếm ưu thế tuyệt đối về tổng lượng (83% vụ Xuân và 94% vụ Mùa). Do vậy nếu áp dụng công thức tưới NTX (30-50mm), sẽ không tận dụng được lượng mưa thỏa mãn chế độ nước của lúa. Vì vậy mức tướilượng mước cần tiêu trong các vụ sẽ cao. - Mặc dù trong một số trường hợp có hệ số tương quan chặt (mưa trận có X tt ≤ 20mm; mưa tháng có X th < 30mm) nhưng nhìn chung, tương quan giữa mưa thực tế và mưa hiệu quả của các trường hợp còn lại đều không chặt. Do vậy, không có cơ sở khoa học để có thể xây dựng đường quan hệ giữa mưa thực tế và mưa hiệu quả trên các hệ thống thuộc tỉnh Nam. - Phân tích sự phân bố mưa trận theo tổng lượng, kết quả cho thấy, tỷ lệ mưa trận có 20mm<X≤100mm chiếm tỷ lệ rất cao. Tỷ lệ 10

Ngày đăng: 04/12/2013, 13:43

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan