4.6.1. Kỹ thuật tưới.
- Các phương pháp tưới:
+ Phương pháp tưới bề mặt: là phương pháp cung cấp nước cho đất theo bề mặt của đất.
+ Phương pháp tưới thẩm thấu: là phương pháp cung cấp nước cho đất từ lớp đất đáy, nước tự thẩm thấu vào đất hoặc ngập nước
+ Phương pháp tưới phun: là phương pháp cung cấp nước cho đất dưới dạng phun mưa như dùng thùng tưới có ô doa, té nước, hệ thống ống dẫn có đục lỗ và tưới bằng vòi phun mưa.
- Nhu cầu về nước của cây: Các loại cây trồng khác nhau cần tổng lượng nước khác nhau, và số lượng nước do cùng loại cây tiêu thụ cũng khác nhau theo từng thời kỳ sinh trưởng và phát triển.
- Độ ẩm của đất:
+ Đất có thể giữ trạng thái bão hoà tạm thời khi mức nước cao hơn cột nước định mức trong suốt quá trình hay ngay sau khi tưới hoặc có mưa to. Tổng lượng nước hay độ ẩm mà đất giữ được ở trạng thái bão hoà phụ thuộc vào thể tích các ô hốc và được gọi là khả năng bão hoà.
+ Độ ẩm trong đất có thể chia thành 3 dạng chính: nước trọng lực, nước mao dẫn và nước màng (nghiệm ẩm).
+ Khi cây sinh trưởng và phát triển trên đất với lượng nước không đủ thì cây bắt đầu héo và cột nước ở mức đó được gọi là điểm héo.
+ Nước có ích: lượng nước có ích là lượng nước cần thiết cho cây trồng. Cũng như lượng nước mưa hay nước tưới được tính theo độ sâu của nước, lượng nước có ích trong đất cũng được tính tương tự. Nếu ta gọi X là trọng lượng khô của loại đất đã cho theo đơn vị tính g/cm3, f là phần
trăm trọng lượng của nước có ích thì 1 m3 đất có chứa 10*f*X kg nước. Thể tích của lượng nước này sẽ là 10*f*X lít. Thể tích này trong 1 m3 đất sẽ có độ sâu là 10*f*X mm.
- Vùng rễ của cây:
Nhìn chung, hầu hết lượng nước được cây sử dụng được lấy từ nửa phần phía trên của vùng rễ và trên thực tế cây chỉ sử dụng hết một nửa lượng nước có ích trong đất. Cụ thể:
Độ sâu vùng rễ Tỷ lệ nước có ích được cây sử dụng
1/4 thứ nhất 80% 1/4 thứ hai 60% 1/4 thứ ba 40% 1/4 thứ tư 20% Trung bình: 50%
Do vậy để đạt hiệu quả tưới cao người ta chỉ cấp cho đất với lượng nước tối đa mỗi lần tưới là 50% khả năng giữ nước của đất.
- Tỷ lệ thấm nước:
+ Nước đi vào được trong đất là nhờ tác động của trọng lực và quá trình đó được gọi là quá trình thấm nước. Tỷ lệ thấm nước lớn nhất khi đất khô vào thời điểm bắt đầu có nước, giảm dần tới khi bề mặt đất trở lên bão hoà và gần như một tỷ lệ không đổi và tỷ lệ đó được hiểu là tỷ lệ thấm nước khi tưới. Tỷ lệ thấm nước của đất được tính theo mm chiều sâu thấm nước trên giờ.
+ Tỷ lệ thấm nước cho phép xác định thời gian thích hợp để cấp nước cho đất. Thí dụ một loại đất có tỷ lệ thấm nước là 20 mm/h với chiều cao cần tưới 80 mm thời gian cấp nước thích hợp là 80/20 = 4h.
- Lượng nước tưới thích hợp:
+ Lượng nước cần thiết cho cây là: ETc = Kc x ETo
+ Lượng nước cần cung cấp thêm cho cây vào thời điểm đó là: Ln = ETc - Rd.
Trong đó lượng nước mưa là Rd ; khả năng thoát hơi nước từ đất và cây là ETo
Trong thực tế, khi điều kiện không cho phép xác định chính xác lượng thoát hơi nước, ta có thể xác định lượng nước tưới tương đối qua việc theo dõi nhu cầu về nước của cây ở từng vụ, từng thời gian. Thí dụ, lượng nước tưới tương đối của mỗi đợt tưới là h (mm), khi đó tổng lượng nước cần cung cấp sẽ là:
Q = S * h * k;
Trong đó: - S: diện tích cần tưới; h: mức nước cần tưới; k: hiệu suất của phương pháp tưới; Nhưng để đảm bảo mức nước thấm vào đất đồng đều ở đầu và cuối thửa ruộng thì mức nước thấm vào đất không được chênh lệch quá 10%.
Theo điều kiện trên thì ∆h/ h ≤ 10%. Để tính được Ha và Hb, trong thực tế người nông dân thường sử dụng nguyên tắc 1/4. Nếu ta gọi thời gian để cung cấp đủ Q (m3) nước cho thửa ruộng đó là T thì thời gian để nước đi từ đầu thửa ruộng A tới cuối thửa ruộng B là t = T/4. Nếu loại đất tại thửa ruộng đó có hệ số thấm nước là f, ta có:
∆h = Ha - Hb = t * f.
Từ công thức này ta sẽ tính được lưu lượng và thời gian tưới thích hợp.
Thí dụ: một thửa ruộng có diện tích 0,1 ha, độ thấm nước f =10mm/h cần tưới tới mức nước
h = 30 mm. Tổng lượng nước cần tưới là: Q = 1000 m2 * 0,03 m = 30 m3; Theo điều kiện ∆h/ h ≤
10% ⇒ ∆h ≤3 mm.
Ta chọn ∆h = 2,5 mm. Theo công thức trên ta có thời gian tưới thích hợp là: T = 4 * t = 4 * ∆h/ f = 4 * 2,5/ 10 = 1,0 h; Khi đó lưu lượng tưới thích hợp sẽ là: Φ = Q/ T = 30 m3 / 1,0 h = 30 m3/h = 500 lít/ phút.
- Hiệu suất tưới và phương pháp tưới
Tỷ lệ Ln/Lf được gọi là hiệu suất tưới và được tính theo tỷ lệ %. Trong đó: Lf :tổng lượng nước cung cấp cho ruộng, Ln: lượng nước phù hợp với yêu cầu của cây. Sau đây là hiệu suất tưới của một số phương pháp tưới:
Phương pháp tưới Hiệu suất tưới
- Tưới bề mặt
+ Tưới tràn : 40% + Tưới khoảnh: 50% + Tưới rãnh: 60% + Tưới ngập ( lúa nước ): 30% - Tưới phun bằng vòi phun: 60-80% 4.6.2. Hệ thống phun mưa.
- Nhiệm vụ: phun nước thành các giọt nhỏ đều và giải đều chúng lên diện tích cần tưới. - Kết cấu hệ thống phun mưa:
+ Trạm bơm: Có nhiệm vụ lấy nước từ nguồn đưa vào hệ thống ống dẫn. Bộ phận chính của trạm bơm là máy bơm nước. Trạm di động thường dùng bơm ly tâm và bơm hướng trục. Trạm bơm cố định có thể dùng bơm piston, bơm xoáy và bơm phun tia.
+ Hệ thống lọc nước: Có nhiệm vụ lọc bỏ tạp chất có trong nước để tránh tắc vòi phun khi làm việc, thông thường hệ thống lọc gồm nhiều ngăn làm việc độc lập với nhau để có thể sửa chữa từng ngăn khi đang làm việc.
+ Hệ thống ống dẫn: Có chức năng dẫn và phân phối nước từ trạm bơm đến các bộ phận phun tưới. Hệ thống này được tạo thành từ các đoạn ống có chiều dài với đường kính phù hợp, chịu được áp suất cao, nhẹ, dễ tháo lắp và bền lâu. ống dẫn phải kín, không dò rỉ nước ở các mối nối. + Vòi phun: cú nhiệm vụ biến nước thành các giọt mưa và rải mưa lên đồng. Vòi phun mưa có ba loại: tia ngắn, tia trung bình, tia dài. Vòi phun được thiết kế dựa vào các nguyên lý:giảm tiết diện lỗ phun để tăng áp suất và tốc độ dòng nước phun hoặc sử dụng vật chắn để tia nước va đập vào và vỡ thành hạt nhỏ.
4.6.3. Một số loại máy và thiết bị trong hệ thống tưới và phun mưa.
4.6.3.1 Máy bơm nước
Nhiệm vụ: tạo thành dòng chảy liên tục với một áp suất và lưu lượng nhất định. Phân loại máy bơm:
+ Máy bơm ly tâm. + Máy bơm hướng trục. + Máy bơm loại piston. + Máy bơm phun. + Bơm loại bánh răng.
+ Máy bơm nước va, bơm thuỷ luân, guồng, cọn nước. Cấu tạo và hoạt động của máy bơm nước ly tâm - Cấu tạo :
+ Máy gồm ống hút, ống xả có đường kính bằng nhau và được làm bằng nhiều loại vật liệu khác nhau.
+ Thân bơm thường được đúc bằng gang có dạng trống tròn xoáy trôn ốc, trên thân bơm có hai cửa, cửa xả nằm theo phương tiếp tuyến với bánh công tác, cửa hút nằm vuông góc và trùng tâm với bánh công tác. Trên đỉnh của phần xoáy trôn ốc có khoan lỗ để lắp van mồi nước, trong thân bơm có lắp bánh công tác.
+ Bánh công tác được làm bằng nhiều loại vật liệu khác nhau như gang, đồng nhôm, nhựa cứng... bánh công tác có loại cánh cong, cánh thẳng, số lượng cánh nhiều hay ít tuỳ thuộc vào từng loại bơm. Bánh công tác được lắp cứng với trục bơm trong quá trình làm việc bánh công tác quay với số vòng quay nhất định.
+ Tại vị trí tiếp giáp giữa trục bơm với vỏ có lắp gioăng kín khít bằng gỗ phíp, sứ, cao su .v.v.. để ngăn không cho không khí lọt vào trong thân bơm.
+ Phía cuối của ống hút có lắp lưới lọc rác và van một chiều. - Hoạt động :
+ Trước khi cho máy bơm làm việc ta phải mồi nước ngập bánh công tác, có thể mồi qua van mồi nước hoặc mồi trực tiếp qua ống xả.
+ Khi máy làm việc bánh công tác sẽ guồng các phần tử nước quay theo, các phần tử nước chịu tác động của lực văng ly tâm văng dần ra phía ngoài chứa dần ở khoảng trống của thân bơm, khi lên đến vị trí cửa xả dòng nước bị chặn lại và dồn lên phía trên. Lúc này tại tâm của bánh công tác áp suất nước giảm do vậy nước từ ống hút sẽ tràn vào trong thân bơm để cân bằng áp suất, lúc này van một chiều mở ra để nước đi vào trong ống hút do vậy máy tạo thành dòng chảy liên tục.
- Các chú ý khi sử dụng :
+ Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của bơm trước khi lắp đặt.
+ Chọn vị trí đặt bơm vững chắc, hợp lý và lắp bơm theo đúng quy định
+ Thử chiều quay của bơm trước khi mồi nước nếu sử dụng động cơ điện 3 pha. + Tiến hành mồi nước, kiểm tra, khi mồi xong phải vặn chặt van mồi nước. + Cho máy bơm làm việc, trong khi bơm nước phải thường xuyên kiểm tra. + Sau khi bơm xong phải kiểm tra, bảo dưỡng sau đó cất vào nơi quy định.
Bơm hướng trục
- Cấu tạo :Bộ phận làm việc chính là bánh công tác được lắp ráp trên trục và nằm trong ống trụ. Bánh công tác có một số cánh xoắn.
- Hoạt động :Khi làm việc, bánh công tác quay, cánh xoắn đẩy nước lên theo chiều dọc trục. Các cánh nắn dòng 3 làm giảm độ xoáy dòng nước, làm cho dòng chảy thẳng hơn, giảm tổn thất, tăng lưu lượng. Đồng thời với việc đẩy nước lên, buồng làm việc của máy công tác sinh chân không, nước sẽ được hút ở ngoài vào buồng qua lưới chắn rác 1. Cứ như thế tạo dòng liên tục từ dưới lên trên.
4.6.3.2 Một số loại vòi phun.
- Vòi phun tia ngắn: Có áp suất làm việc 0,5 - 1,5 at, phun xa 5 - 10m. Cấu tạo th ường là dạng chóp nón là một đầu phun đơn giản có vật chắn cố định. Vòi phun này tạo mưa nhỏ hạt 0,9- 1,1 mm, chi phí nước 0,34 -3,8 l/s. Thay đổi đầu phun có đường kính lỗ thoát nước khác nhau và thay đổi áp suất phun thì chi phí nước, độ phun xa và kích thước hạt mưa thay đổi.
- Vòi phun tia trung bình : Làm việc với áp suất 1,5 - 5 at, phun xa đến 35m.
- Vòi phun tia dài : Làm việc với áp suất trên 5 at, phun xa trên 35m. Cấu tạo loại này có ba phần chính: trụ cố định để lắp thân vòi phun; Thân vòi phun có lắp đầu phun chính và đầu phun phụ; Bộ phận làm quay thân vòi phun. Nước phun ra chủ yếu qua đầu phun chính. Một phần nước qua đầu phun phụ tưới diện tích ở gần vòi phun. Bộ phận làm quay vòi phun làm vòi phun quay đều đặn trong khi phun mưa tạo thành vùng tưới hình tròn hay dẻ quạt.
*) Tài liệu học tập.
[1]. Cự Ngọc Bắc, Giáo trình Cơ khí nông nghiệp, NXB Nụng nghiệp, 2008.
[2]. Trần Công Hoan, Nguyễn Nhật Chiều, Nguyễn Thanh Quế, Vũ Nguyên Huy, Công cụ và máy
lâm nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, 1992.
[3]. Bùi Hải Triều, , Ô tô – Máy kéo, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001.
*) Câu hỏi, bài tập, nội dung ôn tập chương và thảo luận.
1. Nêu cấu tạo và nguyên lư hoạt động của máy gieo hạt, máy trồng cây và máy cấy? 2. Nêu cấu tạo và hoạt động của một số loại máy bơm thuốc sâu?
3. Nêu cấu tạo và hoạt động của một số loại máy chăm sóc cây trồng?
4. Hãy trình bày những hiểu biết của mình về cách sử dụng máy phun thuốc trừ sâu? 5. Hãy trình bày những hiểu biết của mình về kỹ thuật cơ bản trong tưới tiêu nước cho cây?
CHƯƠNG 5
Mỏy thu hoạch và sau thu hoạch
Số tiết : 10 (Lý thuyết 10 tiết ; bài tập,thảo luận 0 tiết)
*) Mục tiêu:
- Hiểu được cấu tạo và nguyên lư hoạt động của một số loại máy thu hoạch và sau thu hoạch nông nghiệp.
- Biết được một số điều cần chú ư trong sử dụng các loại máy thu hoạch và sau thu hoạch nông nghiệp.
