trồng hợp lý
Thực tế trong khu vực tưới nghiờn cứu chủ yếu là trồng lỳa, chiếm 89,85% tổng diện tớch hệ thống. Để tỡm ra một cơ cấu cõy trồng hợp lý trong khu vực tưới tức là bố trớ một hệ thống cõy trồng trờn diện tớch đảm bảo thời vụ sao cho yờu cầu tưới là nhỏ nhất mà hiệu quả kinh tế đạt cao nhất, phải sử dụng lý thuyết phõn tớch hệ thống để giải bài toỏn phõn phối nước dựng với việc chọn thời vụ và cơ cấu cõy trồng theo 3 khõu:
Áp dụng lý thuyết phõn tớch hệ thống mụ hỡnh tổng quỏt hệ thống theo cỏc biến vào và biến ra.
Biến vào gồm: Biến ra gồm:
+ Khớ hậu
+ Đất Hiệu quả kinh tế
+ Nước (Thu nhập thuần)
+ Biện phỏp canh tỏc
Mụ tả định lượng hệ thống bằng mụ hỡnh toỏn học với cỏc phương trỡnh trạng thỏi.
Để nghiờn cứu và phõn tớch hệ thống này, theo quan điểm xột hệ thống như là một hộp trắng, tức là cần chọn biến trạng thỏi và phương trỡnh trạng thỏi trong quỏ trỡnh điều khiển để đạt được tối ưu hàm mục tiờu. Ở đõy phương trỡnh trạng thỏi là cỏc ràng buộc về đất, nước, cõy trồng v.v…, dựng biến trạng thỏi Xi là diện tớch đất canh tỏc cỏc loại cõy trồng để viết ra hàm mục tiờu cựng cỏc ràng buộc (đều là tuyến tớnh).
Tối ưu hoỏ hệ thống với mục tiờu cần đạt được theo phương phỏp qui hoạch tuyến tớnh, nhằm xỏc định cơ cấu cõy trồng hợp lý trờn cơ sở lấy hiệu quả kinh tế là thu nhập thuần của khu tưới cao nhất mà vẫn thoó món khả năng và yờu cầu của vựng, tức cỏc điều kiện ràng buộc.
+ Hàm mục tiờu trong khu tưới:
ax M X E F n i i i x 1 ) ( ( . ) (2.21)
Trong đú: F(x): Tổng thu nhập thuần của toàn bộ diện tớch canh tỏc cỏc loại cõy trồng (đồng)
Xi: Diện tớch cõy trồng thứ i (ha)
trờn đơn vị diện tớch 1 ha (đồng/ha).
Ei = Bi - Ci (đồng/ha) (2.22)
Bi: Giỏ trị sản lượng của cõy trồng thứ i tương ứng tổng mức
tưới Mi (m3/ha), trờn đơn vị diện tớch 1 ha (đồng/ha)
Bi = Yi.Pi (đồng/ha) (2.23)
Yi : Năng suất cõy trồng ứng với tổng mức tưới mặt ruộng toàn
vụ M (m3/ha) của cõy trồng i trờn 1 ha trồng trọt (tạ/ha)
Pi : Giỏ trị sản phẩm của cõy trồng i (đồng/tạ)
Ci : Chi phớ sản xuất cho cõy trồng thứ i trờn một đơn vị diện tớch 1 ha để đạt giỏ trị sản lượng Bi (đồng/ha)
Ci = CiNN + CiTL (đồng/ha) (2.24)
CiNN : Chi phớ cho sản xuất nụng nghiệp như giống, phõn bún, thuốc trừ sõu, cụng lao động, v.v…cho cõy trồng tương ứng tổng mức tưới Mi của cõy trồng i trờn đơn vị diện tớch 1 ha (đồng/ha).
CiTL : Chi phớ về thuỷ lợi để đạt được tổng mức tưới Mi cho cõy trồng thứ i (đồng/ha).
CiTL = A + Ctl + Csctx + Cnv + Cnl + Ck + Ch (2.25) A : Chi phớ khấu hao cỏc loại ; Ctl : Chi phớ tiền lương kể cả bảo hiểm xó hội ; Csctx : Chi phớ sửa chữa thường xuyờn ; Cnv : Chi phớ nạo vột kờnh mương ; Cnl : Chi phớ điện năng nhiờn liệu ; Ck : Chi phớ khỏc ; Ch : Chi phớ hành chớnh
+ Cỏc điều kiện ràng buộc :
- Diện tớch canh tỏc: Tổng diện tớch cỏc loại cõy trồng khụng vượt quỏ
diện tớch cú thể canh tỏc tức: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
A : Tổng diện tớch đất tối đa cú khả năng canh tỏc (ha)
- Yờu cầu nước tưới của cơ cấu cõy trồng hợp lý phải đảm bảo khụng
vượt quỏ khả năng nguồn nước đến :
den t i CCTU i t i X M M ,. ) , ( (2.27)
Mi,t mức tưới phõn phối theo thỏng của cõy trồng i (m3/ha)
den t i
M,
lượng nước đến phõn bố theo thỏng của nguồn nước cú thể cung cấp cho cõy trồng
- Yờu cầu nước tưới của cơ cấu cõy trồng hợp lý khụng lớn hơn yờu cầu
nước của cơ cấu cõy trồng hiện tại: MiXi W (m3) (2.28)
W : Tổng lượng nước tưới của cơ cấu cõy trồng hiện tại (m3)
Mi : Tổng mức tưới của cõy trồng i (m3/ha)
- Điều kiện ràng buộc thoả món yờu cầu lương thực trong vựng tức là
yờu cầu sản xuất lỳa phải đủ cung cấp lương thực cho nhõn dõn trong vựng:
XjYj Gj (tạ) (2.29)
Xj: Diện tớch đất canh tỏc của cõy lỳa j (ha)
Yj : Năng suất cõy lỳa thứ j trờn 1 ha diện tớch ứng với tổng mức tưới Mj (m3/ha) (tạ)
Gj = ĐM x TPN (tạ) (2.30)
ĐM : Định mức lương thực phải đạt được cho mỗi nhõn khẩu trong vựng (300 kg gạo/người – năm)
TPN : Số lượng nhõn khẩu trong hệ thống
- Điều kiện giới hạn khả năng tiờu thụ cõy hàng hoỏ, theo yờu cầu phỏt
triển kinh tế và khả năng tiờu thụ trong vựng :
Xk.Yk Kk (tạ) (2.31)
Yk : Năng suất ứng với tổng mức tưới Mk (m3/ha) của cõy trồng kinh tế k (tạ/ha).
Dựng phương phỏp đơn hỡnh giải hệ phương trỡnh và bất phương trỡnh trờn, ta được nghiệm tối ưu của bài toỏn (Xi) là diện tớch canh tỏc của từng loại cõy trồng trong khu vực và cơ cấu cõy trồng tối ưu.
Ứng dụng chương trỡnh mỏy tớnh CMMS giải. Chương trỡnh này đó được Viện lỳa Quốc tế (IRRI) sử dụng trong giảng dạy cũng như nghiờn cứu và ứng dụng tỡm ra cỏc giải phỏp tối ưu, đồng thời cũng được Viện khoa học kỹ thuật nụng nghiệp Việt Nam dựng cho nghiờn cứu. Cơ sở của chương trỡnh là dựa vào lý thuyết phõn tớch hệ thống như phương phỏp được trỡnh bày ở trờn. Sơ đồ khối tớnh toỏn cơ cấu cõy trồng hợp lý, xem ở hỡnh 2.1.
Hỡnh 2.1. Sơ đồ khối tớnh toỏn cơ cõu cõy trồng hợp lý
Nhập số liệu:
Loại đất, diện tớch, loại cõy trồng (i = 1,n), thời vụ, năng suất, chi phớ, giỏ trị, nhu cầu nước, yờu cầu kinh tế - xó hội… (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tớnh hàm F(x) = EiXi
Kiểm tra ràng buộc
Chọn hàm mục tiờu F(x) = MAX
Kiểm tra MAX
In kết quả : diện tớch cỏc loại cõy trồng…
Đỏnh giỏ độ nhạy và hiệu quả kinh tế
Dừng
S
S
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIấN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Xỏc định nhu cầu nước tưới cho cõy trồng
3.1.1. Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến nhu cầu nước tưới
Nhu cầu nước tưới cho cõy trồng là lượng nước cần để đảm bảo cho
cõy trồng sinh trưởng, phỏt triển, tạo năng suất cao và ổn định, đồng thời bảo vệ đất chống thoỏi húa đất. Cỏc nhõn tố ảnh hưởng đến nhu cầu nước tưới, mức tưới của cõy trồng là:
- Nhõn tố đất đai, cõy trồng, cỏc biện phỏp cụng trỡnh, quản lý điều hành hoạt động hệ thống thủy lợi.
- Nhõn tố khớ hậu.
Nhu cầu nước tưới của hệ thống thực hiện thụng qua mối quan hệ giữa
đất, nước, cõy trồng, từ cõy trồng đến nguồn nước. Việc xỏc định nhu cầu tưới phải dựa trờn quan điểm hệ thống bao gồm:
- Nhu cầu nước của một loại cõy trồng là lượng nước cần thiết để cõy trồng sinh trưởng và phỏt triển bỡnh thường.
- Nhu cầu của một hệ thống cõy trồng là tổng lượng nhu cầu nước của cỏc loại cõy trồng theo hệ thống luõn canh.
- Nhu cầu nước mặt ruộng là tổng hợp nhu cầu nước của tất cả cỏc loại diện tớch cõy trồng trong khu tưới.
- Nhu cầu nước tưới của hệ thống thủy lợi là nhu cầu thực cấp tại đầu hệ thống, tớnh từ nhu cầu tưới mặt ruộng và kể cả lượng nước tổn thất mặt ruộng trong quỏ trỡnh chuyển nước từ đầu hệ thống đến mặt ruộng.
Cỏc chỉ tiờu cơ bản đỏnh giỏ nhu cầu nước của cõy trồng:
- Đường quỏ trỡnh q – t (l/s - ha), hệ số tưới q (l/s – ha), số lần tưới, thời gian duy trỡ đợt tưới và khoảng cỏch giữa cỏc đợt tưới.
- Diễn biến của đường quỏ trỡnh lớp nước mặt ruộng đối với lỳa hay đường quỏ trỡnh độ ẩm đối với cỏc cõy trồng cạn, phự hợp với lớp nước (độ ẩm đất) cõy trồng cho năng suất tối đa.
- Hệ số sử dụng nước mưa phản ỏnh mức độ tận dụng nguồn cấp nước tự nhiờn thể hiện sự kinh tế của hệ thống thủy lợi.
Ngoài ra cũn dựa vào cỏc chỉ tiờu khỏc để đỏnh giỏ nhu cầu nước của
cõy trồng như địa hỡnh, đất đai, phương phỏp làm đất, sử dụng phõn bún, thuốc bảo vệ thực vật …
Như vậy nhu cầu nước của một loại cõy trồng chịu ảnh hưởng của
nhiều nhõn tố khớ hậu và phi khớ hậu. Bao gồm cỏc nhõn tố khụng thể điều khiển và cỏc nhõn tố con người cú thể tỏc động, nhằm điều chỉnh nhu cầu nước thớch hợp với khả năng nguồn nước bơm tưới để làm tăng hiệu quả tưới. Cỏc nhõn tố mà con người khụng thể điều khiển là khớ hậu và đất đai, lượng mưa và phõn bố mưa cú ảnh hưởng rất lớn tới nhu cầu nước của cõy trồng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cỏc nhõn tố như thời vụ, cõy trồng, cỏc biện phỏp cụng trỡnh, quản lý điều hành hệ thống thủy lợi là cú thể điều khiển được. Việc bố trớ mựa vụ và chế độ canh tỏc ảnh hưởng nhiều nhất đến độ đồng đều về nhu cầu tưới của hệ thống.
Nhu cầu tưới của một hệ thống cõy trồng và nhu cầu tưới mặt ruộng bị
ảnh hưởng rất lớn vào hệ thống luõn canh cõy trồng và tỉ lệ cỏc loại diện tớch cõy trồng trong khu vực. Cú thể điều chỉnh nhu cầu nước thụng qua việc tỏc động vào mựa vụ và hệ thống cõy trồng. Ngoài những nhõn tố ảnh hưởng tương tự như cỏc loại nhu cầu nước khỏc, nhu cầu nước hệ thống thủy lợi cũn chịu ảnh hưởng bởi lượng nước tổn thất trờn hệ thống, điều này cho thấy quy mụ hệ thống và trỡnh độ quản lý điều hành hệ thống thủy lợi là nhõn tố chủ
yếu quyết định nhu cầu nước hệ thống.
Qua phõn tớch ở trờn, khi tớnh toỏn xỏc định nhu cầu nước cho cõy trồng
ta cần chỳ ý đến cỏc tỏc động của cỏc nhõn tố cú thể điều khiển được.
3.1.2. Tớnh nhu cầu nước cho cõy trồng hiện tại (ETc)
Trờn cơ sở phương phỏp nghiờn cứu và số liệu thu thập được đó được trỡnh bày chi tiết ở chương 1 và chương 2, ứng dụng chương trỡnh tớnh tưới của FAO - CROPWAT 8.0 để xỏc định nhu cầu nước tưới cho cõy trồng và kế hoạch dựng nước của hệ thống thủy lợi. Trong đề tài này tụi tiến hành tớnh nhu cầu nước cho tất cả cỏc cõy trồng chủ yếu hiện cú trong vựng theo từng mựa vụ và cả năm.
3.1.2.1. Tớnh lượng bốc thoỏt hơi nước tiềm năng( ETo) và lượng mưa (Peff). a. Cỏc số liệu cần cho tớnh toỏn.
- Vị trớ tọa độ địa lý khu tưới Trạm khớ tượng Vĩnh Yờn, độ cao + 20,3
m, 21o 17 Vĩ độ Bắc, 105o35 kinh độ Đụng.
- Tài liệu khớ hậu: Nhiệt độ, độ ẩm khụng khớ, số giờ nắng, tốc độ giú được nờu ở bảng 2.1 đến 2.5 chương 2.
- Tài liệu mưa vụ thiết kế P = 75% nờu ở bảng 2.6, 2.7, 2.8 và 2.9. - Lượng mưa hiệu quả (Peff) được tớnh theo phương phỏp USDA trong chương trỡnh CROPWAT 8.0
b. Kết quả tớnh toỏn.
Kết quả tớnh toỏn lượng bốc thoỏt hơi nước tiềm năng, lượng mưa và
lượng mưa hiệu quả, quan hệ giữa lượng mưa và lượng bốc thoỏt hơi nước được nờu ở bảng 3.1 (xem chi tiết nờu ở phụ lục 01), đường quan hệ giữa lượng mưa hiệu quả với lượng bốc thoỏt hơi nước tiềm năng xem hỡnh 3.1.
Hỡnh 3.1. Quan hệ giữa lượng mưa hiệu quả và bốc thoỏt hơi nước. Nhận xột :
- Kết quả tớnh toỏn lượng bốc thoỏt hơi nước tiềm năng trong vựng cho thấy, tổng lượng bốc thoỏt hơi nước tiềm năng cả năm cú giỏ trị là 1.589,93 mm. Trong đú lượng bốc thoỏt hơi nước lớn nhất xảy ra vào những thỏng từ thỏng 5 đến thỏng 9 cú nhiệt độ khụng khớ cao, nắng nhiều, độ ẩm khụng khớ thấp, giú mạnh và những thỏng cú lượng bốc thoỏt hơi nước nhỏ là từ thỏng 1 đến thỏng 4 và thỏng 10 ; 12 khi cú nhiệt độ thấp, thiếu ỏnh sỏng và độ ẩm khụng khớ cao. Qua phõn tớch tớnh toỏn kết quả ETo ở trờn cho thấy rằng kết quả rất phự hợp với với quy luật thực tế khớ hậu của vựng nghiờn cứu.
- Xột về quan hệ giữa lượng mưa bỡnh quõn năm và lượng bốc thoỏt hơi nước tiềm năng ở bảng 3.1 và hỡnh 3.1 cho ta thấy: Lượng mưa tổng số là 1.570,1 (mm), lượng mưa hiệu quả là: 1.056,7 (mm) trong khi đú lượng bốc thoỏt hơi nước tiềm năng là 1.589,93 (mm) lớn hơn gấp gần 1,51 lần so với lượng mưa hiệu quả. Tuy cỏc thỏng từ thỏng 10 đến thỏng 4 năm sau cú lượng mưa nhỏ và lượng bốc thoỏt hơi nước lớn nờn thời kỳ này là thời kỳ khụ hạn (thiếu nước) trong vựng.
chiếm 69,3% tổng lượng mưa và lượng mưa nhỏ theo thứ tự xảy ra ở cỏc thỏng 11, 12, 1, 2, 3, gồm 5 thỏng chỉ chiếm gần 30,7% tổng lượng mưa. Điều này cho thấy lượng mưa phõn bố ở cỏc thỏng khụng đều và lượng mưa chỉ tập trung trong 7 thỏng, cỏc thỏng cũn lại tương đối khụ hạn.
3.1.2.2 Lượng bốc thoỏt hơi nước của cõy trồng ( ETc)
Lượng bốc thoỏt hơi nước của cõy trồng được tớnh theo lượng bốc thoỏt
hơi nước tiềm năng ETo và hệ số cõy trồng Kc theo cỏc mựa vụ và cả năm theo cụng thức 2.2 chương 2. Từ kết quả tớnh toỏn của chương trỡnh CROPWAT 8.0 ta được kết quả túm tắt nờu ở bảng 3.2 (xem chi tiết nờu ở phụ lục 01).
Lượng bốc thoỏt hơi nước (hay nhu cầu nước của cỏc cõy trồng) ở cỏc vụ và cỏc thời kỳ sinh trưởng phỏt triển được trỡnh bày ở hỡnh 3.2 và hỡnh 3.3.
Hỡnh 3.3. Lượng bốc thoỏt hơi nước hệ thống cõy trồng qua cỏc thời kỳ sinh trưởng
Nhận xột :
Từ kết quả tớnh toỏn ta thấy quy luật biến đổi nhu cầu nước của cõy trồng như sau:
- Xột về mựa vụ cõy trồng: Vụ Mựa lượng bốc thoỏt hơi nước là lớn nhất do trong thời kỳ này nắng nhiều, sau đú là vụ Chiờm xuõn và lượng bốc thoỏt hơi nước vụ Đụng là ớt nhất do lỳc này nhiệt độ giảm xuống thấp.
- Xột về thời kỳ sinh trưởng phỏt triển của cõy trồng:
+ Đối với lỳa nhu cầu nước tăng dần theo thời kỳ sinh trưởng, phỏt triển và đạt cao nhất vào thời kỳ cõy lỳa làm đũng, trổ bụng, chớn sữa sau đú giảm dần đến chớn hoàn toàn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Với cỏc cõy trồng cạn nhu cầu nước cũng tăng dần theo sự sinh trưởng phỏt triển của cõy và nhu cầu nước lớn nhất vào thời kỳ cõy cú khối lượng sinh khối cao nhất (thời kỳ tạo năng suất tối đa) sau đú giảm dần đến thời kỳ chớn.
+ Kết quả tớnh toỏn, phõn tớch trờn cũng cho thấy lượng bốc thoỏt hơi nước của cõy trồng rất phự hợp với yờu cầu về sinh lý nước của cõy trồng. Ở những giai đoạn cõy trồng đũi hỏi về nước cao cũng chớnh là giai đoạn mà cõy trồng rất nhạy cảm với sự thiếu hụt nước, nếu ở giai đoạn này mà thiếu nước thỡ năng suất cõy trồng sẽ giảm mạnh. Đõy cũng là thời điểm quan trọng trong việc cung cấp nước cho cõy trồng.
- So sỏnh nhu cầu nước giữa cỏc loại cõy trồng trong khu tưới, ta thấy cõy lỳa là cõy cú nhu cầu nước cao nhất rồi đến cõy hoa màu và cõy cụng nghiệp ngắn ngày cú nhu cầu nước chỉ bằng 50% nhu cầu nước của cõy lỳa.
- So sỏnh nhu cầu nước của cỏc loại cõy trồng giữa cỏc vụ trong 1 năm cũng cho ta thấy cú sự chờnh lệch nhau đỏng kể, vụ Chiờm Xuõn tổng nhu cầu nước cả vụ là: 769,31 (mm); vụ Mựa: 1007,59 (mm); vụ Đụng: 492,62 (mm).
- Nếu chỉ xem xột trong 1 vụ gieo trồng thỡ thời điểm gieo cấy khỏc nhau của cõy lỳa cũng cú lượng bốc thoỏt hơi nước thay đổi, chờnh lệch tổng nhu cầu nước của cõy lỳa vụ Chiờm Xuõn và vụ Mựa khi gieo cấy sớm hoặc muộn 10 ngày là gần 1%.
- So sỏnh theo nhu cầu sinh trưởng phỏt triển của cõy trồng thỡ thời kỳ phỏt triển cú lượng bốc thoỏt hơi nước lớn nhất sau đú là thời kỳ giữa, thời kỳ