2.3.3.1. Theo dừi cỏc yếu tố khớ hậu
Tại cỏc bể thớ nghiệm, mực nước được đo bằng thước nhựa và hệ thống cọc gắn cố định tại cỏc điểm đo, độ ẩm đất được xỏc định bằng thiết bị đo độ ẩm nhanh tại hiện trường của hóng Eijkelkamp (Hà Lan). Gắn cố định thước đo chiều sõu mực nước trờn mặt ruộng và đầu đo độ ẩm đất (soil moisture meter) tại cỏc độ sõu 15cm, 45cm và 75 cm so với mặt đất trong bể. Theo dừi số liệu về mực nước và độ ẩm đất định kỳ vào 8 giờ, 17 giờ hàng ngày và trước sau cỏc đợt tưới, mưa từ khi cấy đến
khi thu hoạch.
Xỏc định lượng bốc thoỏt hơi nước mặt ruộng (ETa)
+ Cụng thức tưới ngập
Bể cú đỏy: ETai = hi-1 + mi + Pi - hi+1 - Ti (2.1) Bể khụng đỏy: ETai = hi-1 + mi + Pi - hi+1 - Ki - Ti (2.2) Trong đú: hi+1, hi-1- chiều sõu lớp nước trờn ruộng tại cuối và đầu thời đoạn i (mm);
mi - lượng nước tưới tại thời đoạn i (mm); Pi- lượng mưa tại thời đoạn i (mm);
ETai- lượng bốc-thoỏt hơi nước mặt ruộng thực tế tại thời đoạn i (mm); Ki- lượng nước thấm ổn định tại thời đoạn i (mm);
Ti- lượng nước thỏo tại thời đoạn i (mm); + Cụng thức tưới giữ ẩm 20 100 1 20 100 1 20
Hỡnh 2.7. Sơ đồ bể thớ nghiệm cú đỏy và khụng đỏy
Bể cú đỏy: ETai = Wi-1 + mi + Pi + Si - Wi+1 (2.3)
Wi+1 = Hi+1A i+1
Wi-1 = Hi-1A i-1
Si = maxA(Hi+1- Hi-1)
Bể khụng đỏy: ETai = Wi-1 + mi + Pi + Si + G i - Wi+1 - Ki (2.4)
Wi+1 = Hi+1A i+1
Wi-1 = Hi-1A i-1
Si = maxA(Hi+1- Hi-1) Trong đú:
Wi+1, Wi-1- lượng nước trong tầng rễ cõy tại cuối và đầu thời đoạn i (mm); Hi+1, Hi-1- chiều sõu rễ cõy tại cuối và đầu thời đoạn i (mm);
i+1, i-1- độ ẩm đất trong tầng rễ cõy tại cuối và đầu thời đoạn i (mm)(%A);
max- độ ẩm đất tối đa đồng ruộng (%A); A- độ rỗng đất trong tầng rễ cõy (%V);
mi - lượng nước tưới cho cõy trồng tại thời đoạn i (mm); Pi- lượng mưa tại thời đoạn i (mm);
Si - lượng nước tăng thờm do tầng rễ cõy tăng thờm tại thời đoạn i (mm); Gi- lượng nước ngầm cấp cho tầng rễ cõy tại thời đoạn i (mm);
ETi- lượng bốc-thoỏt hơi nước mặt ruộng tại thời đoạn i (mm); Ki- lượng nước thấm xuống tầng sõu tại thời đoạn i (mm).
* Cỏc yếu tố khớ tượng khỏc như lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm khụng khớ, tốc độ giú, bức xạ được lấy ở Trạm khớ tượng nụng nghiệp đặt tại Hoài Đức cỏch Hà Nội 13km về phớa tõy.
2.3.3.2. Theo dừi cỏc chỉ tiờu năng suất lỳa
- Cỏc thời kỳ sinh trưởng, phỏt triển của cõy lỳa
- Cỏc chỉ tiờu về năng suất: Số bụng/bụi, số hạt chắc/bụng, trọng lượng 1000 hạt - Tớnh năng suất lỳa thực tế
2.3.3.3. Theo dừi khớ mờtan
Để theo dừi khớ phỏt thải nhà kớnh, phương phỏp đo đạc, lấy mẫu và phõn tớch dựa theo hướng dẫn của Viện lỳa quốc tế IRRI và hỗ trợ kỹ thuật của Viện khớ tượng thủy văn.
* Thiết bị lấy mẫu CH4 là một kiểu hũm kớn hỡnh hộp chữ nhật, kớch thước
52x53x53 cm, (hỡnh 2.8). Một mặt hở cú 4 cạnh đặt trờn một giỏ đỡ cú rónh hỡnh chữ U, được đổ nước để ngăn khớ từ bờn ngoài vào. Giỏ đỡ được đặt cố định trờn ụ ruộng thớ nghiệm và được đặt trước khi đặt hũm lấy mẫu khớ khoảng 34 giờ.
Hỡnh 2.8: Thiết bị lấy mẫu mờtan (CH4) tại đồng ruộng
* Vị trớ, số lần và thời gian lấy mẫu
- Vị trớ lấy mẫu cố định tại cỏc bể thớ nghiệm số 1, số 3, số 5, số 7 và bể số 12 ở hỡnh 2.3.
- Thời gian lấy mẫu: Định kỳ 7 ngày lấy mẫu một lần. Thời gian lấy mẫu bắt đầu từ 9 giờ sỏng và cỏch 15 phỳt lấy mẫu một lần cho một hũm khớ, cỏc thời điểm để lấy cỏc mẫu tiếp theo kể từ mẫu đầu tiờn là 15, 30, 45 phỳt (mỗi lần đo lấy 4 mẫu tại mỗi ụ ruộng thớ nghiệm). Chờnh lệch dũng khớ giữa 2 lần đo tại mỗi điểm chớnh là lượng phỏt thải CH4 trong khoảng thời gian 15 phỳt.
* Cỏch lấy mẫu khớ CH4
Mẫu khớ được lấy vào cỏc bỡnh theo phương phỏp “Bỡnh thụng nhau”. Bỡnh đựng mẫu khớ bằng thuỷ tinh, dung tớch 250 ml, cú nắp đậy kớn và cú 2 ống nhựa kớn thụng vào bỡnh qua nắp chai. Trước khi lấy mẫu khớ, đổ nước vào đầy bỡnh, khi lấy mẫu khớ, một ống vũi nối với hũm chứa khớ, ống kia cho nước được thoỏt từ bỡnh ra ngoài, khớ trong hũm chứa khớ theo đú vào trong bỡnh (hỡnh 2.8).
* Phương phỏp phõn tớch số liệu thực đo CH4
Cỏc mẫu khớ được phõn tớch tại phũng thớ nghiệm bằng mỏy sắc ký khớ GC- 14BP, cú trang bị FID và cột cacbụxen-1000. Mỏy GC-14 BP được kiểm định trước và sau mỗi lần phõn tớch, sử dụng khớ mờtan chuẩn cú nồng độ 9,37 ppmV làm chuẩn mỏy.
* Phương phỏp xỏc định lượng CH4 phỏt thải
Lượng CH4 phỏt thải trờn ruộng lỳa nước được tớnh toỏn theo lượng tăng tạm thời của chỉ số hỗn hợp CH4 trong buồng kớn, theo cụng thức sau:
BVSTP xCH4 x 16 x 1000 x 60 F(CH4 mg/ m2/giờ) = (2.5) 106 x 22400 x A x t Trong đú: BVx BPx 273 BVSTP = (2.6) (273 + T) x760 BV: thể tớch trong hũm chứa khớ, BV = (H - h).LW (cm3); H: chiều cao của hũm khớ (cm );
h: chiều sõu mực nước trờn ruộng (cm );
BP: khớ ỏp lực trung bỡnh mặt trạm (760 mmHg);
T: nhiệt độ khụng khớ trong hũm tại thời điểm lấy mẫu (0C); W: chiều rộng của hũm khớ (cm); L: chiều dài của hũm khớ (cm);
điểm t phỳt (hoặc từ thời điểm t phỳt đến thời điểm t + 15 phỳt); A: diện tớch phủ trờn diện tớch trồng lỳa của hũm chứa mẫu khớ,
Trị số trọng lượng phõn tử khớ CH4 là 16.103 mg và khối lượng phõn tử khớ CH4 là 22,4 x 10 -3 m3.
Sau khi tớnh trị số F cho mỗi thời đoạn (từ giai đoạn cấy đến thu hoạch), vẽ đường quan hệ giữa lượng CH4 phỏt thải và thời gian trờn hệ toạ độ Đề cỏc. Dũng phỏt thải CH4 chớnh là diện tớch được giới hạn giữa trục hoành, 2 đường thẳng vuụng gúc với trục hoành tại đầu và cuối thời gian sinh trưởng của lỳa và đường cong biểu diễn quỏ trỡnh phỏt thải.
2.3.3.4. Theo dừi cỏc thành phần cõn bằng nước
a. Phương phỏp đo đạc
Mực nước trong cỏc bể thớ nghiệm được đo bằng thước nhựa tạo cỏc cọc gắn cố định. Độ ẩm đất trong bể thớ nghiệm được xỏc định bằng thiết bị đo độ ẩm nhanh của hóng Eiijkelkamp (Hà Lan). Theo dừi số liệu về mực nước và độ ẩm đất định kỳ vào 8 giờ và 17 giờ hàng ngày và trước sau cỏc đợt tưới, mưa từ khi cấy đến thu hoạch.
b. Xỏc định cỏc thành phần cõn bằng nước - Tưới ngập:
+ Bể cú đỏy: hi+1 = hi-1 + mi + Pi – ETi – Ti (2.7) + Bể khụng đỏy: hi+1 = hi-1 + mi + Pi – ETi – Ki – Ti (2.8) Trong đú:
hi+1 và hi-1 : chiều sõu lớp nước trờn ruộng tại cuối và đầu thời đoạn i (mm); mi : lượng nước tưới cho lỳa tại thời đoạn i (mm);
Pi : lượng mưa tại thời đoạn i (mm)
ETi: lượng bốc – thoỏt hơi nước mặt ruộng thực tế tại thời đoạn i (mm) Ki : lượng nước thấm ổn định tại thời đoạn i (mm)
Ti : lượng nước thỏo tại thời đoạn i (mm) - Tưới ẩm:
+ Bể cú đỏy: Wi+1 = Wi-1 + mi + Pi + Si – ETi (2.9) Wi+1 = Hi+1Aβi+1; Wi-1 = Hi-1Aβi-1; Si = βmaxA(Hi+1-Hi-1)
+ Bể khụng đỏy: Wi+1 = Wi-1 + mi + Pi + Si + Gi - ETi - Ki (2.10) Wi+1 = Hi+1Aβi+1; Wi-1 = Hi-1Aβi-1; Si = βmaxA(Hi+1-Hi-1)
Trong đú:
Wi+1 , Wi-1 : Lượng nước trong vựng rễ cõy tại cuối và đầu thời đoạn i (mm) Hi+1, Hi-1: Chiều sõu rễ cõy tại cuối và đầu thời đoạn i (mm)
βi+1 ,βi-1: Độ ẩm đất trong tầng rễ cõy tại cuối và đầu thời đoạn i (mm) (%A) βmax : Độ ẩm tối đa đồng ruộng (%A)
A : Độ rỗng đất trong vựng rễ cõy (%V)
mi : Lượng nước tưới cho cõy trồng tại thời đoạn i (mm) Pi : Lượng mưa tại thời đoạn i (mm)
Si :Lượng nước tăng thờm do rễ cõy phỏt triển tại thời đoạn i (mm) Gi : Lượng nước ngầm cung cấp cho tầng rễ cõy tại thời đoạn i (mm) ETi : Lượng bốc thoỏt hơi nước mặt ruộng tại thời đoạn i (mm) Ki: Lượng nước thấm xuống tầng sõu tại thời đoạn i (mm)
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Chế độ tưới và lượng nước tiết kiệm
3.1.1. Cơ sở khoa học tiết kiệm nước
Tưới tiết kiệm nước là tờn gọi chung của nhiều loại biện phỏp được ỏp dụng, căn cứ theo qui luật cần nước của cõy trồng và điều kiện cung cấp nước của từng vựng nhằm lợi dụng một cỏch cú hiệu quả nước mưa và nước tưới, để đạt được hiệu ớch kinh tế - xó hội và mụi trường nụng nghiệp tốt nhất. Thụng thường người ta
quen dựng cụm từ “Tiết kiệm nước hiệu quả cao”. Tiết kiệm nước là một khỏi niệm
tương đối, với điều kiện nguồn nước khỏc nhau, điều kiện tự nhiờn và mức độ phỏt triển kinh tế và xó hội khỏc nhau. Do đú cỏc nước, cỏc vựng khỏc nhau, ở giai đoạn phỏt triển lịch sử khỏc nhau, cú cỏc tiờu chuẩn tiết kiệm nước khỏc nhau.
Tưới tiết kiệm nước là tưới phự hợp với yờu cầu kỹ thuật nhất định. Tưới là để bổ sung vào đất lượng nước mưa cũn thiếu. Cho nờn, để tiết kiệm nước tưới, đạt được năng suất và hiệu quả cao của cõy trồng, trước hết cần phải nõng cao hiệu suất lợi dụng nước mưa. Bởi thế nếu hiểu “tưới tiết kiệm nước” chỉ là tiết kiệm nước dựng để tưới là khụng toàn diện mà đồng thời với việc tưới, cần phải lợi dụng một cỏch hợp lý đầy đủ tất cả cỏc loại nguồn nước cú thể dựng cho nụng nghiệp như: nước mặt, nước ngầm, nước mưa, nước hồi qui của tưới, nước thải đó qua xử lý và nước trong đất, .v.v…, và ỏp dụng cỏc loại biện phỏp tiết kiệm nước để nõng cao hệ số lợi dụng nước hữu hiệu. Tưới tiết kiệm nước khụng những chỉ bao gồm cỏc biện phỏp tiết kiệm nước trong quỏ trỡnh tưới mà cũn bao gồm cỏc biện phỏp khỏc liờn quan chặt chẽ với tưới, nhằm nõng cao hiệu suất sử dụng nước trong nụng nghiệp như cỏc biện phỏp trữ nước mưa, giữ ẩm đất, điều phối tối ưu nước trờn hệ thống, biện phỏp tiết kiệm nước trong nụng nghiệp, biện phỏp quản lý dựng nước, v.v… Tưới tiết kiệm nước theo nghĩa rộng bao gồm đại bộ phận nội dung của việc dựng nước với hiệu quả cao trong nụng nghiệp.
Việc cung cấp nước bổ sung vào ruộng thỏa món yờu cầu nước cần của cõy trồng, tạo điều kiện mụi trường tốt cho cõy trồng sinh trưởng để đạt được năng suất
tương đối cao. Tớnh từ nguồn nước cho đến khi tạo thành sản lượng cõy trồng, việc tưới nước cần trải qua 4 khõu sau đõy:
+ Chuyển tải nước từ nguồn đến ruộng bằng hệ thống kờnh mương hoặc đường ống.
+ Phõn phối, điều tiết đến mặt ruộng và chuyển húa thành nước trong đất. + Cõy trồng hỳt và sử dụng nước trong đất để duy trỡ cỏc hoạt động sống và phỏt triển.
+ Thụng qua quỏ trỡnh sinh lý phức tạp, cõy trồng hỡnh thành sản lượng.
Tiết kiệm nước ở hai khõu đầu phụ thuộc điều kiện kỹ thuật và trỡnh độ quản lý cụng trỡnh. Dẫn nước từ nguồn nước đến ruộng cần xõy dựng hệ thống kờnh mương (hoặc đường ống) và cỏc cụng trỡnh thủy cụng cần thiết. Để điều tiết và phõn phối nước tốt cần cú tổ chức quản lý và kỹ thuật quản lý vận hành hợp lý.
Việc tiết kiệm nước trong hai khõu sau phụ thuộc vào lượng bốc thoỏt hơi nước khoảng trống và lượng bốc – thoỏt hơi nước của cõy trồng. Lượng bốc thoỏt hơi nước của cõy trồng trong toàn thời kỳ sinh trưởng phỏt triển chiếm khoảng 40 – 60 % tổng lượng nhu cầu nước của cõy trồng.
Trong phạm vi nghiờn cứu của luận văn, lượng nước tưới tiết kiệm được đỏnh giỏ thụng qua chỉ tiờu lượng bốc – thoỏt hơi nước mặt ruộng thực tế (Etc) đo đạc từng ngày và tổng kết ở cỏc giai đoạn sinh trưởng: cấy – hồi xanh, đẻ nhỏnh, đứng cỏi – làm đũng, trổ bụng, chắc xanh, chớn vàng. Kết quả đo theo cỏc cụng thức tưới ngập thường xuyờn - NTX (CT ĐC), cụng thức tưới nụng lộ phơi - NLP (CT2) và cụng thức tưới giữ ẩm (CT3) được trỡnh bày ở mục dưới đõy.
3.1.2. Kết quả nghiờn cứu lượng bốc thoỏt hơi nước mặt ruộng (nhu cầu nước của cõy lỳa) của cõy lỳa)
Kết quả đo lượng bốc thoỏt hơi nước thực tế của lỳa vụ xuõn và lỳa vụ mựa trong 2 năm được thể hiện ở bảng 3.1, 3.2, 3.3 và 3.4.
Bảng 3.1-Lượng bốc-thoỏt hơi nước thực tế của lỳa vụ xuõn 2009
Đơn vị: m3/ha/vụ
Giai đoạn sinh trưởng Thời gian ĐC (NTX)
CT2 (NLP)
CT3 (tưới giữ ẩm)
Cấy - hồi xanh 23/III-30/III 247 227 203
Đẻ nhỏnh 30/III-20/IV 804 734 704
Đứng cỏi-làm đũng 18/IV-11/V 1.230 1.118 1.108
Trổ bụng 11/V-25/V 1.420 1.278 1.249
Ngậm sữa-Chắc xanh 25/V-15/VI 1.336 1.216 1.064
Chớn vàng 15/VI-30/VI 553 518 477
Tổng 5.590 5.090 4.806
Nhận xột:
Từ kết quả đo đạc ở bảng 3.1, thấy rằng lượng bốc thoỏt hơi nước thực tế chịu ảnh hưởng của hai yếu tố: cụng thức thớ nghiệm (yếu tố theo cột) và thời đoạn sinh trưởng của cõy trồng (theo yếu tố hàng).
Từ kết quả thớ nghiệm thống kờ ở bảng 3.1 cho thấy cỏc giai đoạn sinh trưởng của cõy lỳa khỏc nhau và cỏc cụng thức tưới khỏc nhau, lượng bốc thoỏt hơi nước của lỳa cũng khỏc nhau.
Lượng bốc thoỏt hơi nước của lỳa tăng lờn từ giai đoạn cấy – bộn rễ đến giai đoạn ngậm sữa – chắc xanh ở cả 3 cụng thức tưới. Giai đoạn trổ bụng cõy lỳa cú lượng bốc thoỏt hơi nước lớn nhất sau đú là đến giai đoạn ngậm sữa – chắc xanh ở cả 3 cụng thức tưới, vỡ giai đoạn này cõy lỳa cú khối lượng sinh khối lớn nhất và hoạt động trao đổi chất trong cõy lỳa cũng lớn nhất để tạo ra năng suất kinh tế. Lượng bốc thoỏt hơi nước nhỏ nhất ở cả 3 cụng thức tưới xảy ra ở giai đoạn cấy – bộn rễ và giai đoạn chớn vàng.
Cụng thức tưới giữ ẩm (CT3) so với cụng thức tưới nụng lộ phơi (CT2) và cụng thức tưới ngập nụng thường xuyờn (CT ĐC) cú lượng bốc thoỏt hơi nước thực tế nhỏ nhất, cụng thức tưới ngập nụng thường xuyờn (CT ĐC) cú lượng bốc thoỏt hơi nước thực tế lớn nhất.
Tổng lượng nước bốc thoỏt hơi nước thực tế của cụng thức đối chứng là 5590 m3/ha/vụ, cụng thức tưới nụng lộ phơi là 5.090 m3/ha/vụ, cũn cụng thức tưới giữ ẩm chỉ là 4.806 m3/ha/vụ.
So sỏnh tổng lượng nước bốc thoỏt hơi của cõy lỳa trong suốt quỏ trỡnh sinh trưởng phỏt triển với CT ĐC cho thấy lượng nước tưới tiết kiệm được của cỏc cụng thức tưới như sau: Cụng thức tưới nụng lộ phơi tiết kiệm được 500 m3/ha/vụ (tương đương 8,94% lượng nước tưới). Cụng thức tưới giữ ẩm tiết kiệm được 784 m3/ha/vụ (tương đương 14% lượng nước tưới tiết kiệm được).
Lượng bốc thoỏt hơi nước của lỳa vụ mựa trỡnh bày ở bảng 3.2.
Bảng 3.2- Lượng bốc thoỏt hơi nước thực tế của lỳa vụ mựa 2009
Đơn vị: m3/ha/vụ
CT3: tưới giữ ẩm Giai đoạn
sinh trưởng Thời gian ĐC CT2 80%βbh 60%βbh 70%βbh
Cấy - hồi xanh 15/VIII-23/VIII 199 169 157 147 154
Đẻ nhỏnh 24/VIII-12/IX 776 707 632 599 677 Đứng cỏi-làm đũng 13/IX-3/X 1.002 844 796 722 756 Trổ bụng 4/X-24/X 1.342 1.266 1.166 966 1.114 Ngậm sữa-Chắc xanh 25/X-7/XI 1.184 1.013 977 826 932 Chớn vàng 8/XI-20/XI 730 724 693 494 713