Phương pháp điều chỉnh kết quả tính toán chế độ tưới cho vườn cây ăn quả trong vùng dự án nơi chưa có tài liệu thí nghiệm

Trong khuôn khổ nghiên cứu này, khái niệm vườn cây ăn quả chúng tôi đề cập đến các loại cây ăn quả và cây công nghiệp có quả phổ biến ở nước ta. Nhóm cây công nghiệp ở đây là những cây thực phẩm có quả như cà phê, hồ tiêu ca cao. Theo đặc điểm vườn cây ăn quả, chúng ta thấy có thể phân ra làm 3 nhóm:

+ Nhóm cây thân gỗ, trồng theo hốc riêng biệt, theo hàng, như: Cam, quýt, bưởi, chanh, vải, nhãn, chôm chôm, hồng, xoài, táo, mận, mơ, đào, lê, na, đu đủ, chuối, mít, điều, cà phê, hồ tiêu, ca cao...

+ Nhóm cây thân mềm, trồng theo cây, hàng, luống: Nho, thanh long, dưa hấu, chanh leo.

+ Nhóm cây bụi, trồng theo luống: Dứa...

Cây ăn quả và cây công nghiệp được trồng khắp nơi từ vùng đồng bằng, vùng đồi, miền núi, vùng cao, trồng thành vườn hoặc trồng xen nhiều loại cây một vườn. Đối với cây ăn quả tưới nước có vai trò rất quan trọng đặc biệt khi cây còn non và khi ra hoa đậu quả. Cây ăn quả cũng không chịu được ngập úng, nếu để ngập dễ làm cây thối rễ, cho năng suất thấp, hoặc chết.

Đặc điểm của chế độ tưới cho vườn cây ăn quả

Nước hòa tan các chất khoáng cung cấp cho cây trồng qua rễ cây. Cây hấp thụ nước qua rễ cùng với các chất dinh dưỡng đi lên lá cây. Quá trình quang hợp có sự tham gia của nước, ánh sáng mặt trời trong lá cây tạo nên các chất hữu cơ cung cấp dinh dưỡng cho các tế bào tạo quả. Sự chuyển đổi hóa học các chất hữu cơ trong tế bào dưới sự giúp đỡ của nước. Nước tham gia trực tiếp vào nuôi dưỡng cây và đi vào mọi phần của cây, đồng thời giữ các tế bào trong trạng thái kéo căng nở. Khi không đủ nước trong đất cây sẽ héo và kém phát triển, thiếu nước kéo dài chúng sẽ khô héo hoàn toàn.

Yêu cầu nước của cây ăn quả khác nhau, để tạo ra một đơn vị chất khô, cây ăn quả yêu cầu một lượng nước nhất định để chi phí cho bốc hơi từ mặt đất và thoát hơi nước qua cây. Đại lượng này phụ thuộc vào giống và giai đoạn sinh trưởng của cây, khí hậu, đất đai và các điều kiện canh tác khác.

Giới hạn làm ẩm đất trong vườn

Cây ăn quả hấp thụ nước trong đất theo bộ rễ, nước trong đất nằm trong các khe rỗng. Rễ cây hô hấp (hấp thụ không khí) cũng qua khe rỗng. Như vậy để cây ăn quả phát triển bình thường, thì trong khe rỗng của đất phải có cả nước và không khí.

Khi thiếu nước cành và lá phát triển yếu, hoa ra chậm, chóng tàn, quả nhỏ, chín sớm và chóng rụng. Trong trường hợp độ ẩm quá thừa, nước đẩy hết không khí thoát ra ngoài làm cho rễ cây thiếu khí thở, rễ cây bị phồng và thối nát, còn quả phát triển chậm, lá rụng, cây héo và chết dần. Các nhà nghiên cứu trên thế giới đã xác định, tìm mối tương quan hợp lý giữa nước và không khí để cây phát triển bình thường và cho năng suất cao.

Điều tiết nước trong đất là điều tiết độ ẩm của đất. Các trạng thái độ ẩm liên quan trực tiếp đến điều tiết nước trong đất là: Độ ẩm bão hòa; Độ ẩm giới hạn đồng ruộng; Độ ẩm thấp nhất cho phép và độ ẩm cây héo.

Giới hạn trên của độ ẩm đất có hai trường hợp: Thứ nhất, khi toàn bộ khe rỗng chứa nước là độ ẩm bão hòa; Thứ hai là khi tất cả các mao quản trong đất chứa đầy nước còn các khoảng trống khác chứa không khí thì đó là độ ẩm mao quản, được gọi là độ ẩm giới hạn đồng ruộng (hoặc gọi là độ ẩm tối đa đồng ruộng hoặc sức chứa ẩm tối đa đồng ruộng), bmax, được biểu thị bằng phần trăm của trọng lượng đất khô.

Độ ẩm giới hạn đồng ruộng xảy ra sau khi tưới (hoặc mưa) nước sẽ lấp đầy vào các khe rỗng lớn của đất, trường hợp đất tiêu thoát tốt nước sẽ nhanh chóng chảy xuống dưới hoặc ra ngoài giới hạn phân bố của rễ cây, khi đó nước còn lại trong đất dưới dạng nước mao quản, nước này được giữ ổn định và là nguồn cung cấp nước chủ yếu cho cây. Với độ ẩm giới hạn đồng ruộng thì lượng nước trữ trong đất khoảng 60 - 75% tổng thể tích khe rỗng, còn lại thể tích rỗng chứa không khí. Để phần lớn các cây trồng cạn, trong đó cây ăn quả đây là giới hạn trên cho phép độ ẩm của đất.

Giới hạn dưới độ ẩm của đất có hai cấp: Thứ nhất độ ẩm thấp nhất cho phép (bmin) cung cấp nước cho cây không ảnh hưởng đến sinh trưởng cây trồng; Thứ hai là độ ẩm cây héo là độ ẩm đất được xác định bằng lực dính giữa các hạt nước và đất với lực hút của cây trồng. Đại lượng lực dính kết giữa các hạt nước và đất phụ thuộc vào thành phần cơ học và mức độ làm ẩm của đất. Càng ít nước trong đất lực giữ của đất đối với nước càng lớn, lúc đó nước càng ít cấp cho cây. Ví dụ, loại đất sét có độ ẩm 14% trọng lượng đất khô thì lực hút của hạt đất giữ nước là 16 atmotphe, còn với độ ẩm 9,5% thì lực giữ là 32atmotphe, trong khi đó lực hút của rễ cây nhỏ hơn rất nhiều. Như vậy, trong đất có một lượng nước nhỏ đến mức rễ cây không thể hấp thụ được, lúc đó là cây bắt đầu rủ héo và nếu tiếp tục khô kiệt thì nó sẽ chết hoàn toàn. Lượng nước nhỏ bé như vậy cây sẽ bắt đầu rủ héo được gọi là độ ẩm cây héo. Độ ẩm cây héo, thường lấy bằng một lần rưỡi hoặc hai lần lượng nước dính lớn nhất trong đất. Độ ẩm cây héo phụ thuộc chủ yếu vào thành phần cơ giới của đất. Trong sản xuất trồng trọt không được để đất vườn cây ăn quả đạt đến trạng thái cây héo, mà cần cấp nước tưới khi độ ẩm của đất cao hơn từ 2 - 4% độ ẩm cây héo trở lên. Trong các thí nghiệm cho thấy độ ẩm thấp nhất (giới hạn dưới) để vườn cây ăn quả nằm trong khoảng từ 60%  độ ẩm giới hạn đồng ruộng trở lên.

Xác định mức tưới và thời hạn

Thời hạn và mức tưới vườn cây ăn quả phụ thuộc vào các điều kiện tự nhiên của địa điểm (đất đai, khí hậu) giống và độ tuổi của vườn quả. Mức tưới - lượng nước cung cấp một lần cho cây trồng trên 1ha phụ thuộc vào các yếu tố là: Độ sâu tầng đất làm ẩm, diện tích làm ẩm đất trên bề mặt, độ ẩm đất trước tưới, khả năng trữ ẩm và giới hạn làm ẩm cho phép của đất, cụ thể là:

- Độ sâu tầng đất làm ẩm được xác định bằng độ sâu phân bố hầu hết các sợi rễ cây (đến 90%), gọi là tầng hoạt động. Mức tưới phải đảm bảo làm ẩm toàn bộ chiều sâu tầng hoạt động của rễ cây.

- Diện tích làm ẩm trên bề mặt liên quan đến phân bố cây trồng, mật độ cây và phương pháp tưới. Giá trị của mức tưới phụ thuộc vào phương pháp tưới như theo nong quanh gốc cây, bằng rãnh giữa hàng cây, bằng đường ống hoăc tưới tràn.

+ Tưới vườn cây quả bằng các nong quanh gốc cây: Khi đó nước tưới sẽ không tưới toàn diện tích mà chỉ chứa vào các nong, diện tích làm ẩm trên 1ha thực tế tính toán chỉ là nhỏ hơn 1ha, bằng từ 0,5 - 0,8ha, phụ thuộc kích thước nong và mật độ cây/ha.

+ Tưới theo các rãnh giữa các hàng cây: Khi cây non có thể bố trí 4 rãnh, khi đó diện tích tưới chỉ có 0,4ha - 0,5ha; Những vườn đang cho quả, cây đã có bộ rễ phát triển, có thể nhiều rãnh hơn, trong đó rãnh thứ nhất để tránh làm đứt rễ phải đào cách gốc vây trên 1,0 m, trong trường hợp này tưới có thể tới 0,8 - 0,9 ha cho 1 ha.

Do đặc điểm cây ăn quả có những đặc thù như vậy cho nên mức tưới tính toán cho toàn bộ 1ha đất trồng phải tính theo có tỷ lệ diện tích làm ẩm cho cây trồng trên 1ha.

Một số thông số về đặc điểm cây ăn quả đại diện trình bày ở bảng 1.

Bảng 1. Một số nhóm cây ăn quả đại diện

Phương pháp tính toán điều chỉnh chế độ tưới vườn cây ăn quả

Các tài liệu khảo sát, thu thập thuộc khu dự án để chuẩn bị cho tính toán:

- Tài liệu khí tượng thuỷ văn: Mưa, nắng, bức xạ, độ ẩm không khí, nhiệt độ, gió để phục vụ cho chương trình tính lượng nước cần CROPWAT

- Tài liệu khảo sát các chỉ tiêu cơ giới và độ ẩm của đất khu dự án: Tỷ trọng, trọng lượng thể tích, độ rỗng, độ ẩm bão hòa, độ ẩm giới hạn đồng ruộng, lấy mẫu theo tầng đất khoảng cách 10 - 20cm.

Các bước tiến hành tính toán 

1. Xác định lượng bốc thoát hơi nước mặt ruộng (ETc) bằng chương trình CROPWAT theo các yếu tố khí tượng khu dự án, phân ra theo từng thời kỳ 10 ngày trong suốt vụ tưới; Ví dụ bảng 2.

2. Xác định lượng mưa hiệu quả theo các hướng dẫn của FAO trong vụ tưới, chuyển đổi đơn vị ra m3/ha, ký hiệu 10aPi; Xem bảng 2.

3. Xác định độ ẩm đồng ruộng ( bđr, Wmax), nếu khảo sát thực địa đã có thì theo số liệu khảo sát; Nếu không có thể tham khảo tài liệu của FAO - 1990 "Thực hành và quản lý nước" [3].

Khi lựa chọn độ ẩm tối đa đồng ruộng cần kiểm tra dự trữ không khí trong đất bằng hiệu số của tổng thể tích khe rỗng trừ đi thể tích nước trong độ ẩm tối đa đồng ruộng. Nếu dự trữ không khí trong tầng đất 0 - 50cm bằng 10 - 20% của tổng thể tích khe rỗng là được vì vậy sẽ đủ không khí, nếu nhỏ hơn trị số 10 - 20% thì cần giảm mức tưới mỗi lần để tránh thiếu không khí cho đất, chuyển đổi đại lượng ra Wmax, m3/ha, xem bảng 3.

4. Xác định độ ẩm thấp nhất (bmin; Wmin) cho cây - giới hạn dưới cho duy trì độ ẩm tầng rễ cây, chuyển đổi đơn vị ra Wmin, m3/ha, xem bảng 3.

Đại lượng của giới hạn dưới này các nghiên cứu cây trồng cạn rau màu của Viện KHTL Việt Nam trước đây đề nghị từ 60 - 70% độ ẩm đồng ruộng.

Với đặc điểm cây ăn quả có bộ rễ sâu hơn, cho nên chúng tôi đề nghị chọn

bmin = (55 - 70%) bđr, trung bình lấy bằng 2/3 bmax; hoặc chọn bmin bằng từ  (40 đến 50%) tổng độ rỗng.

5. Độ ẩm cây héo bheo chọn theo loại đất và loại cây trồng, biết độ ẩm cây héo để kiểm tra khi chọn độ ẩm giới hạn dưới phải lớn hơn độ ẩm cây héo từ 2 - 4%. Ví dụ: Đất sét có  bđr = 22% và bhéo = 10.3%, ta chọn bmin1 = 55% bđr = 12.1%, và chọn  bmin2 = 2/3bđr = 14.6%, ta so sánh hiệu số (bmin - bhéo) > (2 - 4)%, thấy rằng khi chọn bmin =2/3bđr =14.60% là phù hợp an toàn nhất.

6. Xác định các thông số mức tưới, độ ẩm đầu cuối thời đoạn và số lần tưới, theo phương trình cân bằng nước, bằng cách lập bảng, công thức cân bằng:

M = ETc - 10aPi - rW = ETc - 10aPi - ( Wđ - Wc) , m3/ha

M - mức tưới, m3/ha; ETc - lượng nước hao do bốc hơi nước (m3/ha); a - hệ số sử dụng nước mưa; Pi - lượng mưa; rW - chênh lệch độ ẩm đất ở đầu và cuối thời đoạn; Wđ - độ ẩm đất đầu thời đoạn; Wc - độ ẩm cuối thời đoạn.

- Nguyên tắc cân bằng: Bảng cân bằng nước tính cho trường hợp diện tích làm ẩm trên toàn diện tích (100%); Khi độ ẩm cuối thời đoạn tính toán mà thấp hơn độ ẩm Wmin thì tiến hành tưới, mức tưới đảm bảo độ ẩm đạt Wmax. Bảng 4.

Điều chỉnh mức tưới, số lần tưới

Sau khi có mức tưới vụ tiến hành điều chỉnh mức tưới mỗi lần và số lần tưới cho phù hợp, đảm bảo lưu lượng cung cấp phân phối đều trong toàn vụ:

- Theo phương pháp tưới điều chỉnh mức tưới theo tỷ lệ diện tích làm ướt cho 1 đơn vị ha.

- Khi tính toán cân bằng nước, kết quả cho giá trị mức tưới mỗi lần không giống nhau và khoảng cách các đợt tưới cũng khác nhau, không phù hợp cho sản xuất cần điều chỉnh lựa chọn mức tưới mỗi lần thống nhất là cần thiết.

+ Mức tưới toàn vụ không vượt so với cân bằng nước ban đầu.

+ Mức tưới mỗi lần sẽ nhỏ hơn giá trị (Wmax - Wmin), nằm trong khoảng độ ẩm thích hợp giữa bmax và bmin. Biên độ dao động độ ẩm trong tầng đất không lớn, tạo nhiều điều kiện cho bộ rễ hoạt động mạnh hơn.

+ Trong tính toán, khi độ ẩm cuối thời đoạn đạt hoặc gần đạt độ ẩm đồng ruộng (bđr) thì dừng tưới.

+ Mức tưới mỗi lần tưới ổn định, giảm hơn so với trước, khoảng cách tưới sẽ đều  thuận lợi trong xây dựng và quản lý vận hành, tạo điều kiện ứng dụng công nghệ tưới bằng đường ống, tưới kín.

Thí dụ tính toán: Xác định mức tưới vụ, mức tưới lần, số lần tưới, khoảng cách tưới cho vườn cầy ăn quả, với hệ số diện tích làm ẩm bằng 1ha, biết số liệu đất đai theo khảo sát, tài liệu khí tượng vùng dự án, thời vụ từ 1/2 đến 30/5.

Cụ thể như sau:

1. Tính lượng nước cần (ETc) theo các yếu tố khí hậu, tính toán lượng mưa hữu ích 10aP_i

Bảng 2. Lượng nước cần (ETc) và mưa (10aP_i ) theo CROPWAT

2. Xác định theo tài liệu khảo sát đất đai độ ẩm đồng ruộng (Wmax) và độ ẩm tối thiểu (Wmin), bảng 3:

Bảng 3. Bảng tính độ ẩm đồng ruộng (Wmax) và độ ẩm tối thiểu (Wmin)

3. Tính toán cân bằng nước, chia làm hai đối tượng: Vườn cho cây trồng 01 năm hoặc cây non và vườn cây trưởng thành hàng năm cho sản phẩm.

a. Cân bằng nước cho cây trồng 01 hoặc cây non

Bảng 4. Bảng cân bằng nước cho vườn cây ăn quả trồng 01 năm hoặc cây non

Kết quả từ bảng 4 cân bằng nước cho thấy:

- Mức tưới vụ: 3337 m³/ha. Số lần tưới 6 lần, mức tưới mỗi lần từ 300 – 795 m³.

- Khoảng cách tưới từ 10 - 30 ngày.

Những kết quả mức tưới lần và khoảng cách tưới dao động lớn, không phù hợp, tiến hành điều chỉnh.

Nhận xét: Độ ẩm cuối thời kỳ Wc lớn hơn Wmin, ta chọn mức tưới mỗi lần 300 m³ để tính toán.

Kết quả ở bảng 5: Mức tưới vụ 3000 m³/ha; Số lần tưới 10 lần; Mức tưới mỗi lần từ 300 m³; Khoảng cách tưới 10 ngày.

Như vậy chúng ta thấy rằng độ ẩm của cây trồng (cuối các thời đoạn đều nằm trong cao hơn bmin, và sau khi tưới độ ẩm ban đầu đạt từ 80 đến 90% độ ẩm đồng ruộng, đáp ứng rất tốt với độ ẩm thích hợp cho cây trồng cho hiệu quả cao.

b. Cân bằng nước đối với vườn cây ăn quả trưởng thành hàng năm cho sản phẩm

Kết quả ở bảng 6: Mức tưới vụ 3827 m³/ha; Số lần tưới 5 lần; Mức tưới mỗi lần từ 642 - 995 m³; Khoảng cách tưới 10-30 ngày. Những kết quả mức tưới lần và khoảng cách tưới dao động lớn, không phù hợp, tiến hành điều chỉnh.

Bảng 5. Bảng cân bằng nước điều chỉnh đối với vườn cây ăn quả non hoặc cây 01 năm

 Bảng 6. Cân bằng nước đối với vườn cây trưởng thành hàng năm cho sản phẩm

Kết quả điều chỉnh ở bảng 7: Mức tưới vụ 3500 m³/ha; Số lần tưới 10 lần; Mức tưới mỗi lần từ 350 m³; Khoảng  cách tưới 10 ngày.

Bảng 7. Bảng cân bằng nước điều chỉnh đối với vườn cây ăn quả trưởng thành

Tóm lại

Phương pháp điều chỉnh kết quả tính toán chế độ tưới cho cây ăn quả được sử dụng làm cơ sở tính toán đúng đắn chế độ tưới cây trồng ăn quả cây công nghiệp có quả và lựa chọn phương pháp tưới phù hợp cho vùng dự án, đồng thời cũng phục vụ cho công tác tư vấn quy hoạch, quản lý tưới tiêu, các hệ thống tưới cây ăn quả trong phạm vi cả nước.