Kỹ thuật t−ới cục bộ tiết kiệm n−ớc là một biện pháp kỹ thuật cung cấp phân phối nước từ từ chỉ làm ướt từng khoảnh đất nhỏ ở gốc cây và một phần thân lá cây lớn (phần trên bộ rễ cây). Nước ngấm vào vùng đất có sự hoạt động của rễ cây. Hình dáng, kích thước của khối đất ướt như thế nào (hình 6.27) chủ yếu phụ thuộc vào phạm vi phân phối nước của thiết bị tưới và cấu trúc đất, tính thấm ngang, tính thấm dọc, lực mao dẫn, lực hút của các hạt đất, cũng như lưu lượng tưới, lượng nước tưới và độ ẩm ban đầu sẵn có trong đất.
Bán kính phun m−a
Thiết bị phun m−a Hình dạng quỹ đạo phun m−a
Thiết bị tạo giọt Mặt đất
Vùng bão hòa
Các đường đẳng áp
Hình 6.27: Vùng cấp nước cùng với các mặt cắt độ ẩm đất khi tưới nhỏ giọt và phun mưa cục bộ
Với các thiết bị tạo giọt thì nước tưới ngấm vào đất từ một điểm hoặc một số điểm ph©n bè quanh gèc c©y.
Với các thiết bị phun mưa thì nước tưới ngấm vào đất từ bề mặt hình quạt hoặc hình tròn do các hạt m−a tạo ra khi rơi xuống đất nh− trên hình 6.27 và 6.28.
Với các thiết bị rỉ nước hoặc tạo giọt đặt ngầm trong đất thì nước tưới trực tiếp lan truyền vào đất từ một điểm hoặc một số điểm ngầm theo các hướng khác nhau làm ướt vùng rễ cây.
Cho dù cùng là một thiết bị tưới nhưng tưới trên các loại đất khác nhau thì hình dáng của các khối đất −ớt cũng rất khác nhau (hình 6.28).
Đất nặng
Đất nhẹ
Hình 6.28: Hình dạng khối đất −ớt trong các loại đất khác nhau
Trong đất có cấu t−ợng tốt nh− đất sét và đất mùn pha sét, lực mao dẫn khá mạnh nên có thể coi nh− trọng lực là không đáng kể. Các khối l−ợng đất −ớt trong những loại đất nh−
vậy có hình dáng chung giống nh− cái bầu hoặc hơn nửa khối bán cầu mà vùng −ớt có xu thế phình ngang hơn là thấm sâu.
Trên các loại đất nhẹ nh− đất cát, đất cát pha lực mao dẫn khá nhỏ và trọng lực có ảnh hưởng tương đối lớn làm cho khối đất ướt có hình dáng thuôn dài, dòng ngấm có xu hướng rỉ xuống sâu nhiều hơn là lan tỏa sang ngang.
Mặc dù có sự phức tạp nh− vậy, nh−ng vẫn dễ dàng thấy rằng thể tích khối đất đ−ợc cấp ẩm ít nhiều tỷ lệ thuận với lượng nước tưới và tỷ lệ nghịch với độ ẩm ban đầu.
Kích thước lớn nhất theo phương ngang (Bm) của khối đất ướt là hàm của lực mao dẫn và căn bậc hai của thời gian tưới (chỉ trừ khi tại vùng đó hướng chuyển động của nước xuống sâu trong lòng đất bị ngăn trở).
Ch−ơng 6 - Ph−ơng pháp t−ới và công nghệ t−ới 219 Chiều sâu Hd của khối đất −ớt có quan hệ trực tiếp với Bm vì tích số Bm.Hd phải xấp xỉ với tỷ lệ l−ợng n−ớc t−ới m.
Có nghĩa là:
HdA(βc − β0) = m (6.60)
trong đó:
A - độ rỗng đất tính theo thể tích;
βc, β0 - độ ẩm sau khi tưới, trước khi tưới theo % độ rỗng A.
Một trong các chỉ số quan trọng nhất cần được xét đến khi tính toán kỹ thuật tưới hiện
đại tiết kiệm nước và thiết kế hệ thống tưới là tỷ số P giữa diện tích hay thể tích khối đất
−ớt so với toàn bộ diện tích đất hay toàn bộ vùng rễ tiềm năng của cây trồng.
Giá trị của P phụ thuộc vào lưu lượng tưới, loại đất, khoảng cách giữa các thiết bị tạo giọt hoặc phun m−a...
Hiện nay, các kết quả nghiên cứu ch−a thể cho phép xác định “giá trị tối thiểu tuyệt
đối” của P:
+ Một số cây ăn quả khi còn nhỏ vẫn có thể tiếp tục phát triển tốt khi n−ớc t−ới chỉ choán 1
4 vùng rễ tiềm ẩn, có nghĩa là chỉ số P = 25%.
+ Với hầu hết các cây trồng có thể tưới bằng kỹ thuật tưới hiện đại tiết kiệm nước, ở mọi thời kỳ sinh tr−ởng phát triển d−ờng nh− chỉ cần t−ới choán khoảng 50% vùng rễ tiềm năng (P = 50%) là hoàn toàn thoả mãn.
+ Trường hợp thiết kế hệ thống tưới cho các loại cây trồng có mật độ thưa thì chỉ số P = 33,3% tức là chỉ cần làm −ớt ít nhất 1
3 vùng rễ tiềm ẩn là hoàn toàn có thể chấp nhận đ−ợc.
+ Nếu cây trồng ở sát nhau hoặc trồng theo hàng thì hầu nh− toàn bộ khối đất giới hạn bởi các băng cây cần được làm ướt đủ đảm bảo yêu cầu nước thích hợp cho từng c©y mét (P = 100%).
Để đảm bảo cung cấp nước tưới đồng đều có hiệu quả thì vấn đề quan trọng không phải chỉ có tham số P mà còn phải xác định số l−ợng cũng nh− vị trí đặt thiết bị tạo giọt hoặc phun m−a cho mỗi cây trồng.
Thường lúc đầu đặt một thiết bị tạo giọt cho mỗi cây khi còn non. Điểm tưới nên ở thật gần gốc cây, khi cây lớn thì có thể thêm nhiều điểm t−ới tỏa xa hơn, n−ớc phân phối rộng và đều hướng khuyến khích sự phát triển đầy đủ nhất cho bộ rễ.
Trong tr−ờng hợp cây trồng đ−ợc t−ới bằng các vòi phun m−a thì tuỳ theo loại vòi phun quay hay cố định mà có thể bố trí một vòi hoặc cùng lắm là 2 vòi phun cho một cây.
Trong tr−ờng hợp không có các tài liệu thí nghiệm, có thể tham khảo hoặc sơ bộ xác
định đường kính và chiều sâu đó theo biểu đồ (hình 6.29).
Đất cát (ROLLAND - 1973) Mùn sét (ROLLAND - 1973) Cát bồi (ROLLAND - 1973)
20% sét, 40% thịt, 40 % cát mịn (SMART - 1971) Mùn sét (DUNN - 1970)
4 6 8 10 20 40 60 80 100 200 400 600
Đ−ờng kính Tổng l−ợng n−ớc t−ới mỗi lần (lít) ChiÒu s©u
Đ−ờng kính và chiều sâu khối đất−ớt (m)
6 4
2
1 0,8 0,6 0,4
0,2
sÐt
mùn
cát
cát
mùn
sÐt
Hình 6.29: Quan hệ giữa đường kính và chiều sâu khối đất ướt với tổng l−ợng n−ớc t−ới mỗi lần
2. Giới hạn phạm vi độ ẩm hợp lý
Tưới nhiều nước quá hoặc ít nước quá đều bất lợi cho cây trồng và đất đai. Cây trồng chỉ có thể sử dụng được nước ở trong đất khi độ ẩm đất nằm trong phạm vi giữa độ ẩm cây héo và độ ẩm tối đa đồng ruộng.
Độ ẩm cây héo và độ ẩm tối đa đồng ruộng thay đổi tùy thuộc vào từng loại đất khác nhau. Độ ẩm đất có tương quan tỷ lệ nghịch với áp lực hút nước của đất. Vì vậy, trong thực hành t−ới n−ớc ở nhiều n−ớc trên thế giới ng−ời ta cũng hay sử dụng các giá trị áp lực hút nước của đất trong việc đặt kế hoạch tưới nước.
Tưới nhỏ giọt thường là “Cách tưới duy trì áp lực hút nước của đất thấp”, mục đích tưới là đảm bảo độ ẩm đất thường xuyên gần với khả năng chứa nước tối đa đồng ruộng.
3. Cơ sở xác định nhu cầu t−ới và chế độ t−ới hợp lý a) Mức yêu cầu
Mức tưới yêu cầu m là lượng nước cần phải cung cấp để đáp ứng nhu cầu nước của cây trồng.
Ch−ơng 6 - Ph−ơng pháp t−ới và công nghệ t−ới 221 Nếu t−ới n−ớc là nguồn cung cấp n−ớc duy nhất thì mức t−ới yêu cầu ít nhất cũng phải bằng nhu cầu nước của cây trồng hay lượng bốc hơi nước đồng ruộng và thường là phải lớn hơn để bù vào lượng nước tổn thất có thể xảy ra trong hệ thống do việc lọc nước, ngấm sâu hay phân bố không đều.
Trong tr−ờng hợp cây trồng còn nhận đ−ợc một phần l−ợng n−ớc từ các nguồn cung cấp khác như mưa, nước ngưng tụ lại trong đất hay nước ngầm cung cấp thì mức tưới yêu cầu có thể ít hơn hẳn so với nhu cầu n−ớc của cây trồng.
Mức tưới yêu cầu khi tưới bằng phương pháp tưới hiện đại tiết kiệm nước được xác
định từ phương trình sau đây:
M = ETc.kf.k + L − R, (mm) (6.61) trong đó:
ETc - nhu cầu nước của cây trồng hay lượng bốc thoát hơi nước đồng ruộng. ETc có thể
được xác định theo một trong 4 phương pháp phổ biến nhất hiện nay mà FAO khuyến nghị là: Blaney - Criddle, bức xạ, Penman và ph−ơng pháp bể đo bốc hơi;
kf - hệ số giảm nhu cầu n−ớc của cây trồng hay hệ số giảm l−ợng bốc thoát hơi n−ớc
đồng ruộng, kf có thể đ−ợc xác định thông qua diện tích che bóng của cây trồng;
k - hệ số hiệu quả sử dụng n−ớc t−ới;
L - lượng nước cần thêm để bù thất thoát nước;
R - l−ợng n−ớc mà cây trồng sử dụng đ−ợc từ các nguồn cung cấp n−ớc khác ngoài việc t−ới.
b) Nhu cầu t−ới lúc cao điểm và hàng ngày
• Nhu cÇu t−íi lóc cao ®iÓm
Nhu cầu t−ới lúc cao điểm là mức t−ới yêu cầu lớn nhất cho cây trồng trong một ngày.
Nó đ−ợc sử dụng cho việc thiết kế hệ thống t−ới khi tính toán kích cỡ các loại đ−ờng ống, phân tích lựa chọn máy bơm...
Nhu cầu tưới lúc cao điểm có thể được xác định từ công thức sau:
mp = ETc*.krm.k + L − R; (mm/ngày) (6.62) hay: mp = ETc*.krm.k.A + L − R; (1/ngày/cây)
ETc* - nhu cầu n−ớc của cây trồng hay l−ợng bốc thoát hơi n−ớc tối đa bình quân ngày. Đối với các cây ăn quả có bộ rễ khỏe bám chắc thì ETc* t−ơng ứng với l−ợng bốc thoát hơi n−ớc bình quân ngày trong tháng có l−ợng bốc thoát hơi lớn nhất. Đối với các loại cây trồng cần nhiều n−ớc hơn, thân mảnh với bộ rễ nhỏ thì
ETc* t−ơng ứng với l−ợng bốc thoát hơi n−ớc bình quân ngày trong 10 ngày có l−ợng bốc thoát hơi cao nhất;
krm - hệ số giảm nhu cầu n−ớc của cây trồng hay hệ số giảm l−ợng bốc thoát hơi nước đồng ruộng tương ứng với diện tích cây trồng che bóng trên mặt đất GC lúc tr−ởng thành;
A - toàn bộ diện tích đ−ợc cung cấp n−ớc cho mỗi cây trồng (m2).
• Nhu cầu t−ới hàng ngày
Nhu cầu t−ới th−ờng xuyên hàng ngày là cơ sở cho việc điều hành và quản lý hệ thèng t−íi.
Khi hệ thống vận hành bình th−ờng, mức t−ới có thể đ−ợc tính toán trên cơ sở từng ngày một hoặc trên cơ sở từng đợt tưới theo phương trình (6.87). Các hệ số kf, krm phải
đ−ợc điều chỉnh cho từng thời kỳ sinh tr−ởng phát triển của cây trồng. Giá trị ETc cũng phải
đ−ợc tính bình quân trong từng thời đoạn, có thể là tháng, 10 ngày, tuần.
c) Thời điểm t−ới và chu kỳ t−ới
Thời điểm tưới và chu kỳ tưới có thể được xác định theo các cách sau đây:
• Tưới theo độ ẩm đất
Theo phương pháp này, việc định thời điểm tưới và khoảng thời gian giữa các lần tưới
đ−ợc dựa trên kết quả quan trắc đo đạc độ ẩm đất.
Cũng có thể sử dụng trực tiếp các đồng hồ đo áp lực hút nước của đất để biết được diễn biến ẩm trong đất tưới. Khi áp lực hút nước của đất tăng đến một giới hạn nhất định nào đó thì phải tiến hành t−ới n−ớc...
• Tưới theo độ thiếu hụt cố định độ ẩm đất
Phương pháp này đơn giản, để xác định thời điểm cần tưới là khi thấy lượng nước thâm hụt hay khi l−ợng bốc thoát hơi mặt ruộng v−ợt quá mức thì tiến hành t−ới n−ớc.
Trong trường hợp thiết kế, người ta đề nghị lấy lượng thâm hụt ứng với lượng thâm hụt hàng ngày xuất hiện trong thời kỳ cây trồng dùng n−ớc “Tối đa bình quân” trên hầu hết các loại đất. Do đó, thời gian giữa 2 lần tưới theo thiết kế sẽ bằng lượng thâm hụt thiết kế chia cho nhu cÇu n−íc lóc cao ®iÓm mp.
Theo phương pháp này, sẽ phải tưới nhiều đợt vào những thời kỳ lượng bốc hơi mặt ruộng cao nh−ng lại chỉ phải t−ới ít l−ợt hay khoảng cách giữa hai lần t−ới th−a hơn vào những thời kỳ bốc thoát hơi n−ớc thấp. Kiểu t−ới nh− vậy còn có một −u điểm rõ rệt là các mức tưới không thay đổi và tương đối dễ điều khiển tự động hệ thống tưới bằng cách nối một thùng đo bốc hơi và một thiết bị cảm ứng với hệ thống t−ới.
• Tưới theo điều kiện thời gian giữa các lần tưới là không thay đổi
Người ta xác định trước số lần tưới sao cho đáp ứng được nhu cầu nước tối đa của cây trồng. Thực tế, thời gian giữa các lần t−ới có thể kéo dài hay rút ngắn so với thiết kế tuỳ theo tốc độ bốc thoát hơi nước trong các thời kỳ đó là cao hay thấp...