CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
1.3. Tổng quan phương pháp tưới, kỹ thuật tưới cho cây trồng cạn
1.3.3. Kỹ thuật tưới phun mưa cục bộ tiết kiệm nước
Là kỹ thuật tưới hiện đại tiết kiệm nước, đặc điểm của kỹ thuật tưới này là lưu lượng vòi phun nhỏ (q < 250l/h), áp lực đầu vòi thấp cung cấp một lượng nước nhỏ hơn so với kỹ thuật phun mưa truyền thống, hoà phân bón dưới dạng hạt mưa nhỏ nhờ đường ống áp lực và kết cấu vòi đặc trưng để phun nước vào lá và gốc cây một cách đồng đều, chính xác theo nhu cầu nước của cây trồng, nhằm sử dụng nước tối ưu.
1.3.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống tưới phun cục bộ tiết kiệm nước 1. Cấu tạo hệ thống tưới phun cục bộ tiết kiệm nước
Một hệ thống tưới phun cục bộ - tiết kiệm nước thông thường có 4 thành phần cơ bản như được chỉ ra trên hình 1.5.
a. Công trình đầu mối cấp nước áp lực thích hợp
Nước áp lực có thể tạo ra nhờ một máy bơm, một bể chứa nước đặt trên cao hay cũng có thể lấy từ một mạng đường ống phân phối nước áp lực. Máy bơm thường là máy bơm ly tâm, nhưng đối với các hệ thống nhỏ thì chỉ cần loại máy bơm pít tông là thích hợp hơn cả, thường có lưu lượng nhỏ và cột nước làm việc trung bình hoặc nhỏ.
b. Các thiết bị xử lý và điều khiển
Các thiết bị này có thể đầy đủ hoặc chỉ là một số trong các thiết bị sau đây:
- Van kiểm tra: Dùng để điều áp bảo vệ an toàn đường ống áp lực.
- Các van điều chỉnh: Dùng để điều chỉnh áp lực và lưu lượng trên hệ thống.
- Thùng chứa và hoà tan chất dinh dưỡng hoặc hoá chất: Dùng để hoà tan phân bón, thuốc trừ sâu, hoá chất, là một loại bình có áp nhỏ với một lối nước vào và một lối nước ra.
- Thiết bị lọc sạch nước: Để xử lý nước đạt chất lượng đưa vào hệ thống tưới, do các vòi phun mưa nhỏ có lỗ thoát nước nhỏ nên hay bị tắc nghẽn.
c. Các đường ống áp lực
Các đường ống này có thể bao gồm đường ống chính, đường ống nhánh các cấp và đường ống tưới. Các đường ống trên có thể là ống nhôm, kẽm, ... thông dụng nhất vẫn là các đường ống nhựa PVC, PE.
d. Các vòi phun mưa nhỏ và thiết bị phụ
- Thiết bị tưới đặc trưng và quan trọng nhất vẫn là các vòi phun mưa nhỏ áp lực thấp. Vòi tưới phun mưa nhỏ là loại vòi có áp lực làm việc 5 ÷ 15 m, đường kính lỗ vòi 0,8 ÷ 2,0 mm, lưu lượng vòi q < 250 l/h.
- Thiết bị phụ khác trên đường ống cũng tương tự như ở trên hệ thống phun mưa truyền thống nhưng có kích thước nhỏ hơn.
- Vòi phun mưa nhỏ được phân làm 2 loại chính như sau: Vòi phun mưa nhỏ kiểu cố định, vòi phun mưa nhỏ kiểu quay.
- Vật liệu chế tạo vòi phun mưa nhỏ thường bằn vật liệu chất dẻo gồm PVC, PE mầu đen; đồng, nhôm và Animol. Hiện nay trên thị trường có nhiều kiểu loại vòi phun mưa nhỏ do các nhà sản xuất ở nước ngoài và trong nước chế tạo, người thiết kế có thể lựa chọn theo yêu cầu của mình.
4 76
1 1 2 3 5
Nguồn nước (giếng nước mặt) Máy bơm Van tổng của hệ thống Lọc nước Bình trộn pha bón phân hoá học Thiết bị đo nước của hệ thống Đường ống chính Van nước cấp 2 Đường ống nhánh cấp 1 Đường ống nhánh cấp 2
8 9 10
8
56 432 9 10
7 11
12
10 11 8 9 11 12
Đường ống tưới Các vòi tưới trên đường ống Hình 1.5 - Cấu tạo chung của một hệ thống tưới hiện đại tiết kiệm nước
2. Nguyên lý hoạt động
Khi được cung cấp nước áp lực, nước chảy qua van kiểm tra, van tổng rồi đi vào thùng chứa và hoà tan chất dinh dưỡng dưới một áp lực thích hợp, nếu trong thùng có chứa phân bón hoá học hoặc thuốc trừ sâu hoà tan thì dòng chảy sẽ hoà lẫn mang theo chất đó đi ra khỏi thùng trở lại vào đường ống chính. Tuỳ theo nhu cầu sử dụng nước mà người quản lý hệ thống điều chỉnh lưu lượng, áp lực thông qua các van khống chế tại đầu các đường ống. Nước áp lực được cung cấp từ máy bơm rồi, chuyển qua các đường ống đến các thiết bị tưới để cung cấp cho cây trồng.
1.3.3.2. Ưu, nhược điểm 1. Ưu điểm
- Tiết kiệm nước tưới ở mức rất cao vì nước tưới chỉ đưa vào một số bộ phận cần thiết của lá cây hay lớp rễ cây hoạt động.
- Tăng năng suất, chất lượng sản phẩm cây trồng và có tác dụng cải tạo, bảo vệ đất vì có thể cung cấp nước thường xuyên, ít một, tạo ra môi trường ẩm trong đất gần với độ ẩm tối đa đồng ruộng.
- Lượng nước tưới có thể được khống chế điều khiển rất dễ dàng để bảo đảm nước phân bố đều trong vùng đất có bộ rễ cây hoạt động.
- Có thể tạo ra các sản phẩm sạch từ các loại cây trồng (rau, hoa quả sạch...) làm tăng giá trị thương phẩm của cây trồng được tưới.
- Không gây ra xói mòn đất , không phá vỡ cấu tượng đất trong quá trình tưới vì có lưu lượng, cường độ tưới nhỏ phù hợp với khả năng thấm nước và kết cấu của đất.
- Hạn chế sâu bệnh và cỏ dại đến mức tối đa.
- Chỉ cần sử dụng áp lực và lưu lượng nhỏ cho hệ thống các vòi phun hoạt động.
- Tổng áp lực để vận hành một hệ thống tưới phun cục bộ tiết kiệm nước chỉ vào khoảng từ 50% ÷ 70% so với áp lực ở các hệ thống tưới truyền thống ...
- Tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí quản lý vận hành do chỉ cần sử dụng áp lực thấp cho nên kỹ thật tưới cục bộ sẽ tiết kiệm dược năng lượng, nhiên liệu chạy máy bơm, vì vậy chi phí vận hành cũng được bớt rất nhiều.
- Ít bị ảnh hưởng của tốc độ gió do vòi phun áp lực thấp, phun ra các tia nước ngắn.
- Rất thích hợp khi tưới trên đất bạc màu.
2. Nhược điểm
- Các vòi phun có thể bị tắc nghẽn khi trong nước có nhiều tạp chất.
- Có thể làm hạn chế sự phát triển của bộ rễ cây trồng do nước tưới cung cấp vào từng phần của bộ rễ.
- Ít có tác dụng cải tạo tiểu khí hậu đồng ruộng.
- Vốn đầu tư ban đầu khá lớn.
- Đòi hỏi phải có trình độ kỹ thuật nhất định để xây dựng và quản lý vận hành.
1.3.3.3. Điều kiện áp dụng tốt kỹ thuật tưới phun mưa cục bộ
- Kỹ thuật tưới phun mưa cục bộ được áp dụng cho mọi loại cây trồng. Nó không thích hợp khi tưới cho các loại cây trồng ngập nước như lúa nước, đay, cói…
- Kỹ thuật tưới phun mưa cục bộ chủ yếu được dùng cho các vườn cây công nghiệp, cây ăn quả và các cây trồng có giá trị kinh tế cao. Như cậy chè, lạc, mía, bông, thuốc lá, cam, chuối, nho, táo... có thể áp dụng ở mọi vùng khí hậu, trên mọi loại địa hình và mọi loại đất khác nhau.
- Đặc biệt thích hợp ở các vùng khô hạn khan hiếm nước, các vùng đất cát, các vùng sa mạc, các vùng đất nước bị nhiễm mặn hoặc chất lượng nước không có lợi cho trồng trọt.
- Kỹ thuật tưới phun cục bộ tỏ ra thích hợp nhất khi tưới cho các loại cây trồng dày sát nhau, cây ở vườn ươm trong nhà kính và cả ngoài đồng ruộng, cây công nghiệp, cây ăn quả trồng dày.
- Nên ưu tiên áp dụng cho các khu tưới có quy mô vừa và nhỏ, địa hình phức tạp, nguồn nước khó khăn, các cây trồng cạn có giá trị kinh tế cao như các loại rau, hoa…