5.1 Nhu cầu, phương thức khai thác nước và hệ quả
5.1.1 Tiêu thụ nước trong nông nghiệp
Trước đây, hiện nay và trong tương lai gần, nông nghiệp vẫn là đối tượng tiêu thụ nước lớn nhất.
Tưới tạo ra hàng loạt hiệu quả trực tiếp như:
Cải tạo đất và vi khí hậu (tạo độ ẩm, giữ ấm, rửa trôi muối và các chất có hại…). Giảm thiệt hại do thiên tai.
Tăng thời vụ và hệ số sử dụng đất.
Thay đổi cơ cấu cây trồng, đa dạng hố nơng sản. Tăng năng suất, sản lượng, giá trị kinh tế của sản phẩm. Tạo việc làm, thu nhập, xố đói giảm nghèo và làm giàu.
Đảm bảo an ninh lương thực
Theo FAO (1988) 17% diện tích đất canh tác đã được thuỷ lợi hoá, cung cấp cho nhân loại 36% sản lượng lương thực có mức đảm bảo ổn định cao. Do đó tưới là giải pháp chính để giải quyết vấn đề lương thực trong điều kiện dân số gia tăng và nguy cơ đất canh tác giảm hiện nay.
Diện tích đất được tưới tăng rất nhanh, năm 1800 là 8 triệu ha, 1900 là 48 triệu ha và
lượng gạo và 40% lượng lúa mì của các nước này. Nước cấp cho nông nghiệp hiện chiếm >1/2 tổng lượng tiêu thụ, trong đó 30% lấy từ dưới đất.
Nhu cầu lượng nước tưới phụ thuộc vào độ thiếu ẩm thực tế của đất, điều kiện thời tiết, loại cây và giai đoạn sinh trưởng của cây. Lượng cần tưới biến đổi theo thời gian và dao động nhu cầu thường không trùng pha với biến động nước tự nhiên.
Bảng 5.1.
Tỷ trọng dùng nước các khu vực trên thế giới
Vùng Công nghiệp % Nông nghiệp % Sinh hoạt %
Bắc và Trung Mỹ Nam Mỹ
Châu Âu Châu Phi Châu Á
Châu Đại dương
42 22 54 5 8 2 49 59 33 88 86 34 9 19 13 7 6 64 Toàn thế giới 23 69 8
Mỗi loại cây có những yêu cầu riêng về nước, thích hợp với một phương pháp tưới nhất
định. Nhu cầu nước tưới phụ thuộc loại cây, tuổi cây, điều kiện khí hậu. Ví dụ như: cây ngơ
thời kỳ nảy mầm và ra lá sử dụng 19%, thời kỳ trổ bông 32%, thời kỳ ra bắp đến khi thu hoạch 49% tổng lượng nước cần. Đối với cây lúa, 3 tuần đầu cần duy trì mức ngập 25mm để chống cỏ dại và giữ đất trong điều kiện khử. Khi ngừng cấp nước vào ruộng thời kỳ ngày thứ 43 - 81, năng suất giảm từ 6,2tấn/ha xuống 4,4 tấn/ha, ngừng cấp nước muộn hơn, từ ngày thứ 63 - 102, năng suất giảm nặng, còn 2,2 tấn/ha. Đáng lưu ý là việc ngừng đưa nước vào ruộng khơng đồng nghĩa với giảm lượng tưới, vì sau thời kỳ hạn phải tưới một lượng nước lớn hơn
để đưa ruộng về trạng thái bình thường và khi có nước, tốc độ thấm rỉ tăng mạnh. Nghiêm
trọng hơn nữa là khi ruộng khô, nitơ sẽ bị ơxy hố và bay đi. Các phương pháp tưới phổ biến hiện nay là:
Tưới mặt ngập tạo ra lớp nước ngập tĩnh hoặc chuyển động trên mặt ruộng. Đây là
phương pháp đơn giản, rẻ tiền nhưng làm tăng thấm, tăng bốc hơi lãng phí nước, tạo nguy cơ mặn hố thứ sinh, rửa trơi màu, giảm tính cấu tượng của đất. Tổn thất hệ thống do ngấm ước tính bằng 40%, bốc hơi 20% lượng nước tưới. Chúng thường được biểu thị bằng hệ số lợi dụng kênh mương, là tỷ số giữa nhu cầu tưới của cây (lượng tưới hữu ích hay tưới tinh) và nhu cầu tưới ở cơng trình đầu mối (nhu cầu tưới thơ), biến đổi trung bình từ 0,5 - 0,9.
Tưới ngầm là tưới bằng hệ thống đường ống đặt ngầm cung cấp nước vào đất theo mao dẫn. Ưu điểm của phương pháp là bảo vệ cấu tượng đất, tiết kiệm nước, phù hợp nhu cầu cây trồng, cho phép kết hợp tưới bón khơng gây ơ nhiễm. Nhược điểm là giá thành đắt, hệ thống dễ bị tắc, lớp đất trên mặt bị khô, bất lợi cho cây thời kỳ mọc mầm và còn non.
Tưới phun được thực hiện bằng giàn phun mưa tạo ra sự phân phối nước đều với mức tưới chủ động, tạo vi khí hậu, rửa sạch khơng khí, tiết kiệm nước tưới.
Chất lượng nước tưới được đánh giá bằng tổ hợp các chỉ tiêu có tính tới đặc điểm mỗi
loại cây, đáng chú ý là các chỉ tiêu sau: 1- Độ khống hóa thơng thường cho phép ở mức <1g/l (một số cây chịu mặn cao 2 - 3 g/l); 2- Kích thước phù sa lơ lửng: thích hợp nhất ˜ 0,15mm, lớn hơn gây bồi lắng kênh, nhỏ hơn sinh màng bít lỗ rỗng của đất.
Hàm lượng ion natri và pH có ảnh hưởng nhất định tới chất lượng nước tưới: Khi dung dịch đất có tỷ lệ ion natri cao hơn các ion hố trị hai thì các khống sét trong đất có khuynh hướng nở ra và phân tán, đoàn lạp vỡ ra, nhất là khi tổng nồng độ muối thấp và pH cao, dẫn
Để xác định nguy cơ nhiễm natri của đất và nước, người ta thường dùng tỉ số hấp phụ
natri của dịch chiết bão hoà SAR, được tính như sau:
SAR = Na+/ [(Ca2+ + Mg2+) / 2]1/2
Giá trị SAR cao hiển thị khả năng Na+ trong nước tưới có thể thay thế Ca2+ và Mg2+ trong đất gây hủy hoại cấu trúc của đất.
Nước tưới thường chứa từ 0,1 - 4 kg muối/m3, nên mỗi ha được tưới có nguy cơ phải nhận từ 1 - 60 tấn muối/năm, gây nên hiện tượng mặn hố thứ sinh, do muối bị tích luỹ lại trong đất trong q trình bốc hơi. Tưới có thể dẫn đến làm tăng mực nước ngầm lên, cao tới mức trực tiếp bị bốc hơi do bức xạ, gây nguy cơ mặn hoá, chua hoá đất thứ sinh. Trên thế giới có khoảng 1/4 diện tích đất được tưới đã bị mặn hố.
Q trình tưới lãng phí cuốn nước tiêu có nồng độ muối cao xuống sâu, hồ tan các muối có trong đất rồi đổ vào thuỷ vực mặt, đã gây nguy cơ mặn hoá các nguồn nước này. Nước thải từ đất canh tác nơng nghiệp thường có chất lượng kém, chứa nhiều chất hữu cơ, phù sa lơ lửng, dư lượng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật các loại, là nguồn thải vừa lớn về lượng, vừa mang tính diện rộng nên dễ gây ơ nhiễm thuỷ vực và khó kiểm sốt.
Ngồi việc trực tiếp tiêu thụ tài ngun nước, nơng nghiệp cịn là một ngành tác động rất lớn tới điều kiện hình thành dịng chảy trên lưu vực. Canh tác nông nghiệp làm thay đổi mạnh
đặc điểm lớp phủ thực vật, như độ dày tán, thời gian che phủ..., thay đổi đặc điểm sườn dốc,
như độ dốc, độ dài sườn dốc, độ thấm, thay đổi cấu tạo đất... dẫn đến làm thay đổi chế độ
nước cả về lượng và về chất.