1.2.1. Chế độ tưới cho cõy trồng:
Như đó đề cập trong cỏc phần trờn, chế độ tưới cho cõy trồng là cơ sở quan trọng khi tớnh toỏn quy hoạch, thiết kế cỏc cụng trỡnh đồng thời nú cũng cú vai trũ quyết định phương thức vận hành điều tiết nước trờn cỏc hệ thống tưới, vỡ vậy đõy là lĩnh vực được Nhà nước và cỏc nhà khoa học quan tõm. Cỏc nghiờn cứu về chế độ tưới ở nước ta thường tập trung vào cỏc hướng chủ yếu như giới thiệu dưới đõy:
a. Xỏc định cỏc chỉ tiờu về nhu cầu nước cho cõy trồng
Để phục vụ cho việc phỏt triển sản xuất nụng nghiệp, nõng cao sản lượng lương thực thỡ cụng tỏc nghiờn cứu chế độ tưới tiờu cho cỏc loại cõy trồng đó được tiến hành từ rất sớm. Tuy nhiờn, cú lẽ một phần xuất phỏt từ nguồn nước tưới ở
nhiều nơi cũn tương đối dồi dào so với nhu cầu sử dụng và một mặt khỏc là do quan điểm, nhận thức trong thời gian trước đõy thường quan niệm tưới ẩm thực hiện đối với cõy trồng cạn, cõy hoa màu và tưới lỳa là phải tưới ngập. Do vậy, hầu hết cỏc nghiờn cứu về chế độ tưới trong nhiều năm trước chỉ tập trung theo hai hướng này.
Đối với cõy lỳa nước, cỏc nghiờn cứu về chế độ tưới đó được tiến hành trờn nhiều địa phương khỏc nhau trong cả nước, kết quả cho thấy, nhu cầu nước phụ thuộc vào giống lỳa, điều kiện tự nhiờn và tập quỏn canh tỏc,....của từng vựng và thời vụ gieo cấy. Theo đú, ở khu Bắc Bộ, lượng nước cần của lỳa Xuõn ở vựng Gia Lõm, Hà Nội biến động tương ứng với cỏc thời kỡ sinh trưởng cấy - đẻ nhỏnh, đẻ nhỏnh - phõn hoỏ đũng, phõn hoỏ đũng - trổ bụng, trổ bụng - chớn lần lượt là: 1,94- 2,20; 3,03-4,03; 4,75-6,27 và 7,28-8,77 mm/ngày; tổng lượng nước cần trong vụ Xuõn dao động từ 5.084,8-5.705,1 m3/ha và trong vụ mựa là 5.211,7-6.838,6 m3/ha (Hà Học Ngụ, 1978). Một nghiờn cứu khỏc được tiến hành tại Thường Tớn, Hà Tõy xỏc định được cường độ hao nước ngày đối với lỳa Xuõn ở thời kỳ đầu vụ là 4,8 mm/ngày; giữa vụ là 7,8 mm/ngày và cuối vụ là 2,6 mm/ngày (Nguyễn Thế Quảng, 1999). Ở khu vực Trung Bộ, lượng nước cần trong vụ Đụng Xuõn thay đổi từ 490,5- 519,1 mm/vụ; vụ Hố Thu từ 416,1-488,9 mm/vụ và vụ Mựa từ 502,7-540,0 mm/vụ (Nguyễn Đức Chõu, 2001). Ở cỏc địa phương thuộc khu vực Nam Bộ, nhu cầu nước trong vụ Xuõn dao động từ 603 mm/vụ (Quản Long) đến 976 mm/vụ (TP.Hồ Chớ Minh); vụ Hố Thu dao động từ 554,5 mm/vụ (Khỏnh Hưng) đến 715 mm/vụ (Vĩnh Long) và trong vụ Mựa là từ 416 mm/vụ (Quản Long) đến 635,6 mm/vụ (Vĩnh Long) (Đào Khương, et al.., 1985). Bờn cạnh đú, cỏc nghiờn cứu ở khu vực đồng bằng sụng Cửu Long từ năm 1981 đến 1985 cũng cho thấy, năng suất sử dụng nước bỡnh quõn đối với lỳa cấy ở khu vực này cũng dao động từ 0,71, trong vụ Thu Đụng đến 0,93 kg/m3, trong vụ Hố Thu (Lờ Sõm, et al..., 1998).
Đối với cõy trồng cạn, cỏc nghiờn cứu về chế độ tưới tập trung vào việc xỏc định chế độ ẩm so với % độ ẩm tối đa đồng ruộng theo từng vựng địa lý khỏc nhau, như đồng bằng Bắc Bộ (Nguyễn Văn Đỉnh, 1984; Nguyễn Tuấn Anh, Nguyễn Quang Trung, 1994...); vựng Duyờn Hải Nam Trung Bộ (Nguyễn Đức Chõu, 2001; Nguyễn Quang Trung, et al..., 2008) và khu vực Nam Bộ (Lờ Sõm, et al..., 1999).
b. Nghiờn cứu tiết kiệm nước tưới thụng qua thực hiện chế độ tưới tiết kiệm nước và ỏp dụng cỏc giải phỏp cụng nghệ đối với những vựng cú nguồn nước hạn chế và thớch ứng với tỡnh hỡnh BĐKH:
Cũng như trờn thế giới, cỏc nghiờn cứu về tiết kiệm nước tưới ở Việt Nam cú thể chia làm hai loại là (1) khoa học phần cứng về tiết kiệm nước và (2) khoa học mềm về tiết kiệm nước. Khoa học phần cứng về tiết kiệm nước là chỉ toàn bộ trang bị kỹ thuật cụng trỡnh, dẫn nước từ nguồn nước đến tưới nước vào ruộng như hệ thống kờnh mương, đường ống dẫn nước và phõn phối nước; cỏc thiết bị và phương phỏp tưới, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước như tưới phun, vi tưới, tưới ống, cỏc thiết bị đong đo, theo dừi quỏ trỡnh tưới, xõy dựng và kiến thiết đồng ruộng, v.v....Khoa học mềm về tiết kiệm nước là chỉ sự nghiờn cứu mối quan hệ giữa nước - đất - cõy trồng và khụng khớ hay lý luận về cỏc phương phỏp như chế độ phõn phối tối ưu theo khụng gian và thời gian; lý luận về dự bỏo và ra quyết định trong quỏ trỡnh vận hành hệ thống với sự trợ giỳp của mỏy tớnh, nghiờn cứu về chớnh sỏch tiết kiệm nước, hiệu ớch và giỏ thành của tưới tiết kiệm nước, phương phỏp hệ thống chỉ tiờu đỏnh giỏ chất lượng quản lý nước, cải tiến tổ chức và nõng cao quản lý tưới, v.v...
Với những lý do đú, cỏc nghiờn cứu về chế độ tưới cũng như vận hành hệ thống bắt đầu được chỳ ý nhiều hơn trong những năm gần đõy với một số tỏc giả và chủ đề đỏng chỳ ý được giới thiệu dưới đõy.
Theo hướng nghiờn cứu thứ nhất, một số nghiờn cứu đưa ra những thụng số kỹ thuật, những quy trỡnh cần thiết cho việc thiết kế và thi cụng khi ỏp dụng cụng nghệ tưới tiết kiệm nước trong điều kiện địa hỡnh và khớ hậu tại Việt Nam (Bựi Hiếu, 1997; Vũ Thế Hải, 2005; Lờ Sõm, 2002; Lờ Đỡnh Thỉnh, 2003; Nguyễn Quang Trung, 2008). Kết quả đạt được là rất khả thi, cõy Nho ở Ninh Thuận và cõy Thanh Long ở Bỡnh Thuận khi sử dụng cỏc thiết bị tưới nhỏ giọt để tưới cú thể cho năng suất cao gấp 2,5 lần và lượng nước tưới giảm 60% so với tưới dải truyền thống; cõy dứa cũng cho năng suất tăng đến 60% so với khụng tưới và lượng nước thỡ giảm nhỏ so với cỏc phương phỏp tưới truyền thống khỏc (P.T.Minh Thư và cộng sự, 2006). Đồng thời, trong lĩnh vực sản xuất thử để thay thế thiết bị phải nhập khẩu,
Viện Khoa Học Thuỷ Lợi đó nghiờn cứu và sản xuất thành cụng một số thiết bị phục vụ cụng nghệ tưới tiết kiệm nước như cỏc loại vũi tưới phun mưa PM97, vũi tưới phun sương PS97. Những thiết bị này đó và đang được ỏp dụng rộng rói ở quy mụ trang trại cỏc tỉnh miền nỳi phớa Bắc, miền Trung và Tõy Nguyờn.
Theo hướng nghiờn cứu thứ hai, chế độ tưới hợp lý trong điều kiện khan hiếm nước đối với một số loại cõy trồng cạn chớnh như chố, dứa, cam, quýt, đậu tương, nho, thanh long, ... ở cỏc tỉnh Lạng Sơn, Phỳ Thọ, Yờn Bỏi, ... đó được tiến hành nghiờn cứu trong nhiều năm (Nguyễn Tuấn Anh, Nguyễn Quang Trung, 1994; Vũ Thế Hải, 1994; Nguyễn Văn Bản, 1995; Đoàn Doón Tuấn, 2001). Tuy cỏc nghiờn cứu chỉ được thực hiện tại một số địa phương nhất định, song kết quả của chỳng là cơ sở khoa học quan trọng để tớnh toỏn xỏc định qui mụ cụng trỡnh. Những nghiờn cứu về hiệu quả kinh tế của cỏc biện phỏp tạo ẩm và giữ ẩm cho cõy trồng vựng nỳi phớa Bắc Việt Nam cũng đó được nghiờn cứu và ỏp dụng thử tại Hà Giang, Sơn La, Phỳ Thọ. Việc làm tăng sản lượng khoảng 15% cho thấy đõy là nghiờn cứu mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Khụng dừng lại ở việc nghiờn cứu chế độ tưới ẩm cho cõy trồng cạn, những nghiờn cứu đầu tiờn về tưới ẩm cho lỳa được nghiờn cứu đối với giống lỳa chịu hạn nhằm tỡm kiếm giống lỳa cú khả năng thay thế cõy lỳa nương (Nguyễn Tuấn Anh, 1994).
Tiếp theo, nhiều nghiờn cứu khỏc đó được tiến hành nhằm tỡm kiếm chế độ tưới thớch hợp cho lỳa cú khả năng khai thỏc hết tiềm năng và tiết kiệm nước tưới. Cỏc nghiờn cứu cú thể kể đến như chế độ tưới nụng - lộ - phơi do Viện Khoa Học Thuỷ Lợi thực hiện tại trạm nghiờn cứu thực nghiệm Thường Tớn trong nhiều năm qua; Nguyễn Xuõn Đụng (2008) đó tiến hành nghiờn cứu tại xó Liờm Tuyết, huyện Bỡnh Lục, tỉnh Hà Nam với nhiều cụng thức tưới nụng - l ộ - phơi khỏc nhau trong 4 vụ từ 2005-2007. Kết quả cho thấy, với chế độ tưới nụng - lộ - phơi hợp lý cú thể nõng cao năng suất được khoảng 10% và lượng nước tiết kiệm được là rất đỏng kể. Đặc biệt, nghiờn cứu về ảnh hưởng của chế độ tưới đến lượng phỏt thải khớ Mờtan, một trong những loại khớ nhà kớnh gõy hiện tượng BĐKH, trờn ruộng lỳa đó được thực hiện với mục tiờu gúp phần làm giảm tỏc động gõy ra tỡnh trạng BĐKH đang diễn ra (Nguyễn Việt Anh, 2009).
Bờn cạnh đú, một số tỏc giả đó ứng dụng chương trỡnh mỏy tớnh để xõy dựng chế độ vận hành hợp lý cho cỏc hệ thống tưới, như Nguyễn Viết Chiến (1998) đó ứng dụng mụ hỡnh IMSOP xõy dựng chế độ vận hành quản lý hệ thống thuỷ nụng La Khờ nhằm giảm tổn thất do tưới khụng đỳng thời điểm, tăng hệ số sử dụng nước mưa hay cỏc nghiờn cứu về cơ sở khoa học cho cụng tỏc quản lý vận hành cỏc hệ thống thuỷ nụng trong những năm ớt nước cũng chỉ ra rằng, với cụng cụ trợ giỳp ra quyết định trong quỏ trỡnh vận hành hệ thống thỡ người quản lý hoàn toàn cú cơ hội lựa chọn được những phương ỏn điều tiết nước tối ưu để nõng cao hiệu quả sử dụng nước trong cỏc điều kiện nguồn nước khỏc nhau dựa trờn những tiờu chớ về kinh tế, kỹ thuật và mức độ tin cậy đó được xỏc định (Đặng Thế Phong, Nguyễn Xuõn Thịnh, et al ...,2009). Cỏc nghiờn cứu của Đào Xuõn Học và Nguyễn Quang Kim (2000, 2005) chỳ trọng đến khả năng sử dụng nước hồi quy trong cỏc hệ thống thuỷ nụng của vựng duyờn hải Trung Bộ, Nam Trung Bộ và Tõy Nguyờn cũng cho thấy việc sử dụng nước hồi quy cú thể tiết kiệm được từ 5 đến 10% lượng nước tưới cho hệ thống.
Cũng cần phải núi thờm rằng, chế độ tưới được xỏc định dựa trờn việc tớnh toỏn cõn bằng nước, giữa nguồn và nhu cầu nước dựng. Tuy nhiờn, cần phõn biệt rừ hai khỏi niệm là nhu cầu nước mặt ruộng và nhu cầu nước của hệ thống. Trờn thực tế, đụi khi chỳng ta vẫn đem đồng nhất hai khỏi niệm này, vỡ vậy trong quỏ trỡnh thiết kế cỏc hệ thống tưới người ta cũng thường dựa trờn kết quả nghiờn cứu, tớnh toỏn nhu cầu tưới mặt ruộng của cỏc loại cõy trồng tương ứng trong cơ cấu sản xuất của khu vực tớnh toỏn làm cơ sở cho việc xỏc định năng lực thiết kế của hệ thống. Điều đú, vụ tỡnh đó phạm phải một sai lầm, đú là khụng tớnh đến lượng nước hồi quy được sử dụng trong hệ thống. Dự ở nước ta hiện nay khụng cú số liệu theo dừi chớnh xỏc đại lượng này nhưng nú thực sự cú ý nghĩa và nú giải thớch vỡ sao khi cỏc hệ thống tưới thường chỉ đạt hiệu suất hoạt động thấp nhưng diện tớch canh tỏc thuộc cỏc hệ thống vẫn được tưới hết.