49
Việc xác định mức tưới cho cây trồng thực chất là bài toán cân bằng nước tại mặt ruộng theo từng loại cây vào những thời điểm khác nhau. Tại mặt ruộng, phương trình cân bằng nước được xây dựng trên cơ sở tính toán các thành phần nước tổn thất do ngấm, bốc hơi, thay nước do yêu cầu sinh học, nông nghiệp v.v... đảm bảo các điều kiện kinh tế, kỹ thuật.
Với bất kỳ cây trồng nào dù lúa hay các loại cây trồng cạn thì phương trình cân bằng nước đều có dạng:
mi=Wđi - Wđến ± ΔW (mm/ngày) (3.1)
Trong đó:
- mi : lượng nước cần tưới cho cây trồng trong thời đoạn thứ i (mm/ngày). - Wđi: lượng nước đi ra khỏi mặt ruộng trong thời đoạn tính thứ i (mm/ngày). - Wđến: lượng nước đến mặt ruộng trong thời đoạn thứ i (mm/ngày).
- ΔW: lượng nước tăng giảm tại mặt ruộng trong thời đoạn thứ i (mm/ngày). Lượng nước đi Wđi được xác định theo công thức:
Wđi=ETc + Perc + Lprep (mm/ngày) (3.2)
Trong đó:
- ETc: lượng bốc hơi mặt ruộng thời đoạn thứ i (mm/ngày).
- Perc: lượng nước ngấm xuống tầng nước ngầm và rò rỉ trong thời đoạn thứ i (mm/ngày).
- Lprep: lượng nước làm đất (mm/ngày).
Lượng nước đến Wđến được xác định theo công thức:
Wđến = Eff.Rain + N (mm/ngày) (3.3) Trong đó:
- Eff.Rain: lượng mưa hiệu quả mà cây trồng có thể sử dụng được trong thời đoạn thứ i (mm/ngày).
50
- N: lượng nước từ nơi khác chảy đến được trong thời đoạn thứ i (mm/ngày). Từ đó phương trình (3.1) được viết thành:
mi = (ETc+Perc+Lprep)–(Eff.Rain+N) ± ΔW (mm/ngày) (3.4) Các đại lượng trong công thức (3.4) được xác định như sau:
Perc: lấy theo kinh nghiệm, nó phụ thuộc vào loại đất, phương thức canh tác, trình độ quản lý hệ thống tưới tiêu.
Eff.Rain: được xác định từ lượng mưa thiết kế theo tần suất 75%.
N: vì ở đây tính toán cho một khu vực kín, các thửa ruộng có bờ nên N=0. ETc: phụ thuộc nhiều yếu tố bao gồm cả các yếu tố khí hậu lẫn phi khí hậu. Các yếu tố khí hậu : nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, số giờ chiếu sáng; các yếu tố phi khí hậu như: loại cây trồng, thời kỳ sinh trưởng của loại cây trồng đó, chế độ làm đất...
ETc được xác định theo công thức sau:
ETc = ETo x Kc (mm/ngày) (3.5)
Trong đó:
- ETo : lượng bốc hơi mặt ruộng tham khảo được xác định từ các yếu tố khí hậu theo công thức Penman (được sử dụng trong chương trình Cropwat).
- Kc: hệ số cây trồng phụ thuộc vào loại cây trồng và thời kỳ sinh trưởng của loại cây trồng đó, được lấy theo tài liệu hướng dẫn của tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hiệp quốc (FAO).
Dựa vào đặc điểm sinh lý và hình thức tưới của các loại cây trồng, việc tính toán lượng nước tưới phân ra làm hai loại là cây trồng cạn và cây trồng nước:
* Cây trồng cạn:
Do chế độ tưới cho cây trồng cạn là tưới ẩm nên trong phương trình (3.4) các đại lượng Perc, Lprep, ΔW được coi là bằng 0. Do đó mức tưới cho cây trồng cạn được xác định theo công thức:
51
mi = ETc – Eff.Rain (mm/ngày) (3.6)
* Cây lúa nước:
Chế độ tưới cho cây lúa nước là tưới ngập, do đó luôn luôn phải duy trì một lớp nước nhất định trên mặt ruộng. Theo công thức tưới tăng sản, lớp nước này tốt nhất nằm trong khoảng từ 30-60mm. Vì trên mặt ruộng luôn tồn tại một lớp nước mặt nên luôn luôn xảy ra hiện tượng ngấm ổn định trên ruộng lúa.
- Lúa đông xuân:
Phương thức canh tác lúa đông xuân là làm ải và lượng nước làm ải thường lấy khoảng 200mm(tức 2000mP
3P P
/ha) trong thời gian khoảng 20 ngày, sau thời kỳ làm ải việc xác định mức tưới theo phương trình (3.4).
- Lúa mùa:
Phương thức canh tác lúa mùa là làm dầm, lượng nước làm đất làm đất thường lấy từ 60-100mm trong thời gian khoảng 10 ngày. Sau thời kỳ làm đất, việc xác định mức tưới theo phương trình (3.4).
- Dùng mô hình CROPWAT để tính toán nhu cầu nước các loại cây trồng. Số liệu đầu vào bao gồm:
Bảng 3.1.Tài liệu khí hậu - Trạm khí tượng Bắc Giang
Tháng Nhiệt độ Độ ẩm Tốc độ gió Số giờ nắng
(độ C) (%) (m/s) (h) 1 16 78 1,9 80,1 2 17,1 81 2,2 46,7 3 19,9 85 2,1 48,6 4 23,6 86 2,2 88,4 5 27,2 82 2,2 198,8 6 28,9 82 2,1 178,4 7 29 82 2,4 205,3 8 28,4 84 1,7 186,4 9 27,3 82 1,5 198,8 10 24,6 80 1,6 188 11 21,2 77 1,6 154 12 17,8 76 1,8 128,4 Năm 23,4 81 1,9 1698
52
Tài liệu khí hậu: nhiệt độ, độ ẩm, số giờ nắng, tốc độ gió, luận văn chọn tài liệu khí hậu trạm khí tượng Bắc Giang tần suất P=75% để tính toán nhu cầu nước cho cây trồng.
Tài liệu mưa tưới thiết kế dùng để tính toán trên cơ sở xây dựng mô hình mưa tưới với tần suất 75% và chọn trạm mưa Cầu Sơn (xem Bảng 2.6).
- Hệ số cây trồng Kc: là thông số thực nghiệm được xác định bằng tỉ số giữa nhu cầu nước cây trồng và lượng bốc hơi tiềm năng trong từng giai đoạn sinh trưởng.
Bảng 3.2.Hệ số cây trồng của một số loại cây trồng chính
Cây trồng Bắt đầu Phát triển Thời kỳ sinh trưởng Giữa vụ Cuối vụ Thu hoạch
Cây lúa 1,10-1,15 1,10-1,50 1,10-1,30 0,95-1,05 0,95-1,05
Ngô 0,30-0,50 0,70-0,90 1,05-1,20 1,00-1,15 0,95-1,10
Cây ăn quả 0,75 1,00 0,65 0,70 0,70
Cây C.nghiệp 0,95 0,95 1,00 1,05 0,95
- Độ sâu làm đất 200mm, hệ số ngấm ổn định: 2,5mm/ngày.
- Tài liệu về nông nghiệp: căn cứ vào tài liệu cung cấp của Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Bắc Giang, các giống lúa gieo trồng chính trong vùng CR203, Trung Quốc, Tạp Giao 1, Tạp Giao 5... Các giống ngô, đậu tương AK02,AK03...
Bảng 3.3. Lịch thời vụ trồng lúa trong vùng
Thời đoạn Lúa Đông Xuân Lúa Mùa
Từ ngày Đến ngày Số ngày Từ ngày Đến ngày Số ngày
Cấy-bén rễ 5/II 24/II 20 1/VII 19/VII 20
Bén rễ-đẻ nhánh 25/II 25/III 30 20/VII 13/VIII 25
Đẻ nhánh-làm đòng 26/III 29/IV 35 14/VIII 14/IX 30
Làm đòng-trổ bông 30/IV 14/V 15 15/IX 29/IX 15
Trổ bông-phơi màu 15/V 24/V 10 30/IX 9/X 10
Phơi màu-trắc xanh 25/V 3/VI 10 10/X 19/X 10
53
Bảng 3.4. Lịch thời vụ của cây trồng cạn đại diện trong vùng (cây ngô)
Thời đoạn Từ Màu Đông Xuân Màu mùa Màu Đông
ngày Đến ngày Số ngày Từ ngày Đến ngày Số ngày Từ ngày Đến ngày Số ngày Gieo-Mọc 3
lá 1/II 14/II 15 20/VI 4/VII 15 10/X 24/X 15
3 lá- trỗ cờ 15/II 16/IV 60 5/VII 23/VIII 50 25/X 9/XII 50
Trỗ cờ-chín
sữa 17/IV 16/V 30 24/VIII 22/IX 30 10/XII 29/XII 20
Chín sữa-chín
vàng 17/V 31/V 15 23/IX 7/X 15 30/XII 8/I 10
Tổng 120 110 95
Từ các số liệu đầu vào ta tính toán ra được mức tưới cho các loại cây trồng chính theo từng tháng như sau:
Bảng 3.5. Mức tưới theo tháng tại mặt ruộng của các loại cây trồng chính (Tần suất P=75%)
Đơn vị: (mP
3
P
/ha)
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tổng
Lúa Chiêm 1480 1720 1360 1250 930 0 0 0 0 0 0 0 6740
Lúa mùa 0 0 0 0 0 780 830 1030 770 930 0 0 4340
Màu 310 290 460 360 560 0 0 240 760 540 820 770 5110