Tóm tắt: Ưu việt nổi bật của công nghệ tưới tiết kiệm nước là ít tốn nước, quản lý vận hành đơn giản, tăng năng suất, chất lượng sản phẩm, giảm công tưới, thuận tiện cho việc cơ giới hoá và tự động hoá...vv. Đây cũng là kỹ thuật quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế tưới nước cho các loại cây trồng thông qua việc lựa chọn và áp dụng phương pháp, kỹ thuật tưới thích hợp vì các phương pháp tưới tại mặt ruộng đóng vai trò thiết yếu trong việc cung cấp, phân bố nước trực tiếp đến cây trồng và quyết định lượng nước tổn thất mặt ruộng nhiều hay ít. Bài báo giới thiệu công nghệ, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước cho những vùng khan hiếm nước ở Việt Nam.
Tóm tắt: Ưu việt nổi bật của công nghệ tưới tiết kiệm nước là ít tốn nước, quản lý vận hành đơn giản, tăng năng suất, chất lượng sản phẩm, giảm công tưới, thuận tiện cho việc cơ giới hoá và tự động hoá...vv. Đây cũng là kỹ thuật quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế tưới nước cho các loại cây trồng thông qua việc lựa chọn và áp dụng phương pháp, kỹ thuật tưới thích hợp vì các phương pháp tưới tại mặt ruộng đóng vai trò thiết yếu trong việc cung cấp, phân bố nước trực tiếp đến cây trồng và quyết định lượng nước tổn thất mặt ruộng nhiều hay ít. Bài báo giới thiệu công nghệ, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước cho những vùng khan hiếm nước ở Việt Nam.
Abstract: The outstanding advantage of economical Irrigation Technology is less water usage , simple operation and management, yield and quality increase, less labor works and convenient for mechanization and modernization…ect. This is also an important technique to enhance the efficiency of irrigation for some kinds of plants through the methods selection and application, suitable irrigation technique since irrigation methods play an important role in water supply and distribution directly to the plants and to decide the small or big water loss quantity. The paper has presented the economical irrigation technology for water shortage areas in Vietnam.
I. Đặt vấn đề
Xu hướng phát triển thủy lợi của nhiều nước hiện nay là khai thác tốt hệ thống các công trình hiện có, tăng cường các phương pháp, kỹ thuật tưới theo chiều sâu để nâng cao hiệu quả kinh tế thông qua việc tăng hiệu quả sử dụng nước. Một trong những biện pháp quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế tưới nước cho các loại cây trồng là việc lựa chọn và áp dụng phương pháp, kỹ thuật tưới thích hợp vì các kỹ thuật tưới tại mặt ruộng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp, phân bố nước trực tiếp đến cây trồng và quyết định lượng nước tổn thất mặt ruộng nhiều hay ít. Với các phương pháp, kỹ thuật tưới thông thường (tưới cổ truyền) hiện nay thì lượng nước tổn thất còn rất lớn.
Mục đích cơ bản của tưới nước là đưa đủ nước vào trong đất để đảm bảo cho cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt nhất. Với các kỹ thuật tưới đã được phổ biến cho cây trồng cạn trước đây thường là không duy trì được độ ẩm theo yêu cầu thích hợp mà phạm vi thay đổi độ ẩm trong đất khá lớn, cao hoặc thấp hơn so với độ ẩm thích hợp, gây bất lợi cho quá trình sinh trưởng, phát triển của cây trồng. Đối với các vùng khí hậu khô hạn, hoặc bán khô hạn, chỉ có tưới nước mới có thể duy trì được sự phát triển nông nghiệp, vấn đề nước tưới ở đây cũng trở nên cấp thiết hơn ở bất cứ nơi nào khác. Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước là kỹ thuật tưới cung cấp nước hiệu quả nhất, góp phần tăng năng suất và sản lượng cây trồng một cách đáng kể. Vì vậy yêu cầu phát triển công nghệ tưới tiết kiệm nước là rất cần thiết, sẽ mở ra triển vọng to lớn trong việc phát triển cây công nghiệp, cây ăn quả, rau màu và các loại cây có giá trị kinh tế cao trên các vùng khan hiếm nước ở Việt Nam.
II. Khái niệm về kỹ thuật tưới tiết kiệm nước
Như chúng ta đã biết một trong những nhược điểm của tưới cổ truyền là vấn đề lãng phí nước, gây đóng váng, xói mòn đất, do tưới một lúc quá nhiều nước, hoặc là nước ngấm không kịp tạo thành dòng chảy mặt, hoặc là đất ngấm quá lớn, đưa nước và chất hữu cơ xuống sâu khỏi tầng rễ cây, lãng phí. ở đây công nghệ tưới tiết kiệm nước là tưới vừa đúng với nhu cầu nước của cây trồng, không có lượng nước thừa cũng như tổn thất trong quá trình tưới. Nhờ kết cấu đơn giản và vận hành tiện lợi nên tưới tiết kiệm nước có thể tăng được số lần tưới lên tùy ý và giảm khối lượng nước tưới mỗi lần.
Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước - tên quốc tế còn được gọi là tưới cục bộ (Locolized Irrigation System) hoặc được gọi là hệ thống tưới ít nước (Low Volume Irrigation System) được đặc trưng bởi sự cung cấp thường xuyên một khối lượng nước hạn chế được kiểm soát để tưới cho một bộ phận tầng đất canh tác -vùng hoạt động hữu hiệu của bộ rễ cây - nhằm sử dụng tối ưu lượng nước tưới. Sau hơn 20 năm nghiên cứu và sau nhiều cố gắng cải tiến, hoàn thiện kỹ thuật tưới tiết kiệm nước, người ta đã kết luận rằng, nó hoàn toàn có thể thay thế được các kỹ thuật tưới cổ truyền. Khi được thiết kế và quản lý thích hợp, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước sẽ đạt được hiệu quả rất to lớn về phương diện cấp nước, phân phối nước và rất lý tưởng trong việc kết hợp cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng cũng như việc cơ giới hoá, tự động hoá các khâu tưới nước và chăm sóc.
Phương pháp tưới là cung cấp nước cho cây trồng từ 1 hệ thống đường ống thông qua các thiết bị tưới và chỉ làm ướt từng khoảng đất nhỏ ở gốc cây trồng (phần hoạt động của bộ rễ). Các thiết bị tưới là thành phần đặc trưng nhất của hệ thống tưới. Do vậy, căn cứ vào đặc tính của thiết bị tưới và hình thức phân phối nước từ thiết bị tưới mà kỹ thật tưới tiết kiệm nước có thể được phân chia ra 3 loại : Tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa cục bộ, tưới ngầm cục bộ.
+ Tưới nhỏ giọt là kỹ thuật tưới cung cấp nước vào đất dưới dạng các giọt nước nhỏ ra từ thiết bị tạo giọt đặt trên mặt đất gần gốc cây.
+ Tưới phun mưa cục bộ là kỹ thuật tưới cung cấp nước cho cây trồng dưới dạng các hạt mưa hoặc hạt sương rơi trên một diện tích nhỏ xung quanh gốc cây trồng.
+ Tưới ngầm cục bộ là kỹ thuật tưới đưa nước vào đất dưới dạng các giọt nước ra thường xuyên từ thiết bị tưới đặt dưới mặt đất ở vùng rễ cây hoạt động.
III. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng tưới tiết kiệm nước trên thế giới và ở việt nam.
Công nghệ, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước lần đầu tiên được sử dụng trong các nhà kính ở nước Anh vào cuối năm 1940. Trong những năm của thập kỷ 50, nhiều hệ thống tưới tiết kiệm nước đã được áp dụng rộng rãi trên các cánh đồng ở Israel.Tiếp theo, cùng với công cuộc nghiên cứu phát triển kỹ thuật tưới nhỏ giọt ở Mỹ và Israel trong những năm 60 là một quá trình phát triển ứng dụng và thay thế các kỹ thuật truyền thống bằng các kỹ thuật công nghệ tưới hiện đại, tiết kiệm nước. Việc nghiên cứu ứng dụng thành công các đường ống và thiết bị tưới bằng nhựa của Israel đã mở ra một giai đoạn mới cho công nghệ tưới tiết kiệm nước trên toàn cầu. Diện tích canh tác được tưới bằng kỹ thuật, công nghệ tưới tiết kiệm nước trên thế giới không ngừng tăng lên. Mỹ, Israel, úc, ý, áo, Tây Ban Nha, Hungary, Đức vv... là những nước trên thế giới có nhiều kinh nghiệm và thành tựu trong lĩnh vực nghiên cứu, áp dụng công nghệ kỹ thuật tưới tiết kiệm nước.
Đối với Việt Nam, công nghệ tưới tiết kiệm nước được bắt đầu từ năm 1993 và chủ yếu là thực nghiệm tại các cơ sở sản xuất. Hệ thống tưới tiết kiệm nước ở mức thấp, đơn giản hơn là tưới trực tiếp vào tận gốc cây trồng (nhờ đường ống dẫn áp lực thấp - vòi nước mềm do công nhân điều khiển), đã được Trường Đại học Thủy lợi thiết kế, xây dựng áp dụng thử nghiệm trên quy mô khá rộng (hơn 200 ha) vào các năm 1993 đến năm 1995 tại khu dự án khoa học công nghệ “phát triển hệ sinh thái nông nghiệp Phủ Quỳ- Nghệ An” trên đồi núi canh tác cây ăn quả (cam, quýt) rất khó khăn về nguồn nước, đất đai thoái hóa. ứng dụng và phát triển kết quả từ hệ thống tưới gốc dự án Phủ Quỳ - Nghệ An, một số cơ sở và nghiên cứu khác đã xây dựng tiếp hệ thống tưới loại này để tưới cho các cây ăn quả, cây công nghiệp như Trung tâm nghiên cứu cây ăn quả Phủ Quỳ - Nghệ An, một số nông trại canh tác cà phê ở Đăk lăk, Lâm Đồng, Sơn La,... và một số tưới gốc cho các vườn ươm cây rừng ở Vĩnh Phú, Lâm Đồng, Đăk Lăk, Gia Lai,... hệ thống có hạn chế là độ bền, tuổi thọ chưa cao do thiết bị đường ống không được sản xuất chuyên dùng.
Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam là đơn vị Khoa học Công nghệ của Ngành ở phía Nam đã xây dựng và thực hiện thành công, chuyển giao KHCN áp dụng thực nghiệm kỹ thuật tưới tiết kiệm nước tại các vườn cây công nghiệp (chè, cà phê, hồ tiêu, điều), cây ăn quả (nho, nhãn), các vườn trồng hoa, vườn ươm cây giống, rau màu xuất khẩu tại các tỉnh Lâm Đồng, Ninh Thuận, Bình Thuận, Quảng Trị, Nghệ An,...vv.
Viện cũng đã nghiên cứu chế tạo thành công được 9 loại vòi (7 loại phun mưa, 1 loại phun sương, 1 loại nhỏ giọt) và bộ lọc nước. Các loại vòi chế tạo từ kết qủa nghiên cứu của Đề tài cấp nhà nước KC.08-09, vì vậy chúng tôi lấy số 09 làm phần đầu cho ký hiệu các loại vòi là sản phẩm mà đề tài nghiên cứu được. Các loại vòi được nghiên cứu chế tạo có ký hiệu như sau: (09-1): Vòi phun mưa kiểu búa đập bằng đồng; (09-2): Vòi phun mưa ngẫu lực 1 bên bằng animol; (09-3): Vòi phun mưa cố định bằng đồng; (09-4): Vòi phun mưa kiểu ngẫu lực 2 bên bằng nhựa; (09-5): Vòi phun mưa kiểu ngẫu lực 1 bên bằng nhựa; (09-6): Vòi phun sương bằng đồng; (09-7): Vòi tưới nhỏ giọt bằng nhựa; (09-8): Vòi phun mưa kiểu ngẫu lực 1 bên bằng nhựa và kim loại; (09-9): Vòi phun mưa kiểu ngẫu lực 3 cánh quay bằng đồng; và (TN-99) : Bộ lọc nước (bằng nhựa, lưới thép).
Đây là những thiết bị tưới tiết kiệm nước đầu tiên được sản xuất trong nước, có thể chủ động sản xuất cung ứng cho yêu cầu của công nghệ, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước. Các loại vòi này đã qua kiểm định, cho thấy tương đương với vòi ngoại về tính năng, tác dụng, mà giá thành chỉ bằng khoảng 1/3 so với vòi nhập ngoại.
Bảng 1: So sánh các yếu tố kinh tế - kỹ thuật giữa vòi chế tạo trong nước với vòi nhập ngoại
| TT | Vòi | Áp suất | Lưu lượng | Bán kính phun | Mức độ dòng đều | Hạt | Giá Thành
|
| ( at ) | ( q ) | R ( m ) |
|
| 103 đ |
| 1 | 09 - 1 | 1 - 2,5 | 12 - 25 l/ph | 7 - 10,0 | Đều | Lớn | 25 |
| Nhập ngoại | 1 - 3,0 | 12 - 27 l/ph | 7 - 12,0 | Đều | Lớn | 60 |
| 2 | 09 - 2 | 1 - 2,0 | 5 -7,0 l/ph | 3,8 - 4,8 | Đều | Vừa | 14 |
| Nhập ngoại | 1 - 2,2 | 5 - 7,5 l/ph | 3,8 - 5,0 | Đều | Vừa | 32 |
| 3 | 09 - 3 | 1 - 2,0 | 9 - 12,0 l/ph | 3,7 - 4,5 | Khá | Vừa | 5 |
| Nhập ngoại | 1 - 2,0 | 9 - 12,4 l/ph | 3,7 - 4,7 | Khá | Vừa | 14 |
| 4 | 09 - 4 | 0,7 - 1,8 | 11 - 17 l/ph | 3,6 - 4,6 | Đều | Lớn | 4 |
| Nhập ngoại | 0,7 - 2,0 | 11 - 18 l/ph | 3,7 - 4,8 | Đều | Lớn | 10 |
| 5 | 09 - 5 | 0,7 - 1,6 | 2,0 - 3,5 l/ph | 2,0 - 4,0 | Đều | Vừa | 1 |
| Nhập ngoại | 0,7 - 1,8 | 2,2 - 4,0 l/ph | 2,3 - 4,2 | Đều | Vừa | 4 |
| 6 | 09 - 6 | 0,7 - 2,0 | 10 -18,0 l/h | 0,8 - 2,0 | Đều | sương | 1,5 |
| Nhập ngoại | 0,7 - 2,0 | 15 -20,0 l/h | 0,9 - 2,2 | Đều |
sương
| 5 |
| 7 | 09 - 7 | 0,1 - 0,5 | 1 - 2 l/h |
|
| Nhỏ giọt | 0,5 |
| Nhập ngoại | 0,3 - 0,6 | 1 - 2,5 l/h |
|
| Nhỏ giọt | 2 |
| 8 | 09- 8 | 1- 2 | 12 -15 l/ph | 4,8 - 5,2 | Đều | Vừa | 22 |
| Nhập ngoại | 1 - 2,2 | 12 -17 l/ph | 4,8 - 5,4 | Đều | Vừa | 60 |
| 9 | 09 - 9 | 1- 2 | 14 - 20 l/ph | 5,6 - 6,6 | Đều | Vừa | 32 |
| Nhập ngoại | 1- 2,1 | 14 - 22 l/ph | 5,6 - 6,8 | Đều | Vừa | 90 |
Các loại vòi trên do Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam chế tạo thành công đã ứng dụng lắp đặt vào các mô hình tưới tiết kiệm nước tại các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận, Lâm Đồng, Nghệ An, Quảng Trị, Yên Bái, Lạng Sơn, Hà Nội, Tp. HCM... được bà con rất hoan nghênh và đánh giá tốt.
IV. Các phương pháp, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước thông dụng cho các vùng khan hiếm nước ở việt nam.
1.Tưới nhỏ giọt
Tưới nhỏ giọt (Drip Irrigation/Strickle Irrigation) là một dạng cơ bản của kỹ thuật tưới tiết kiệm nước (hay vi tưới micro irrigation). Đây là hình thức đưa nước trực tiếp trên mặt đất đến vùng gốc cây trồng một cách liên tục dưới dạng từng giọt nhờ các thiết bị đặc trưng là các vòi tạo giọt (được cấp nước bởi hệ thống đường ống dẫn cấp nước áp lực).
* Các ưu điểm :
- Tưới nhỏ giọt đảm bảo phân bố độ ẩm đều trong tầng đất canh tác (phần có bộ rễ cây trồng) tạo nên điều kiện thuận lợi về chế độ không khí, nhiệt độ, độ ẩm, chế độ tiêu hóa thức ăn và quang hợp cho cây trồng.
- Cung cấp nước một cách đều đặn nhưng tránh được hiện tượng tập trung muối trong nước và trong đất, khắc phục được hiện tượng bạc màu, rửa trôi đất trên đồng ruộng.
- Tưới nhỏ giọt tiết kiệm nước đến mức tối đa (hơn cả ở tưới phun mưa) vì nó tránh triệt tiêu đến mức tối thiểu các loại tổn thất nước (do thấm và bốc hơi), ở hệ thống tưới nhỏ giọt đất tưới cũng được tiết kiệm tối đa.
- Không gây ra xói mòn đất, không tạo nên váng đất đọng trên bề mặt và không phá vỡ cấu tượng đất do tưới nhỏ giọt được thực hiện một cách liên tục với mức tưới rất nhỏ dưới dạng từng giọt.
- Đảm bảo năng suất tưới, năng suất lao động được nâng cao không ngừng vì có khả năng cơ khí hóa, tự động hóa cao độ khâu nước tưới. Tạo điều kiện cơ giới, tự động hóa thực hiện tốt một số khâu khác như: phun thuốc trừ sâu, bón phân hóa học kết hợp tưới nước.
- Việc thực hiện tưới nhỏ giọt thực tế đã rất ít phụ thuộc vào các yếu tố thiên nhiên : độ dốc địa hình, thành phần và cấu trúc đất tưới, mực nước ngầm ở nông hay sâu, điều kiện nhiệt độ và không bị chi phối bởi ảnh hưởng của gió như là tưới phun mưa và có thể thực hiện tưới liên tục suốt ngày đêm.
- Kỹ thuật tưới nhỏ giọt sử dụng cột nước áp lực làm việc thấp và lưu lượng nhỏ nên tiết kiệm năng lượng giảm chi phí quản lý vận hành. Nói chung áp lực tưới nhỏ giọt chỉ bằng 10% - 15% ở tưới phun mưa và lượng nước bơm lại ít hơn 70% - 80%.
- Tưới nhỏ giọt đã góp phần ngăn chặn được sự phát triển của cỏ dại quanh gốc cây và sâu bệnh, vì nước tưới chỉ làm ẩm quanh gốc cây.
- Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước cho phép cung cấp nước trực tiếp đến tận rễ cây và khống chế phân bố độ ẩm vùng hoạt động của bộ rễ cây nên rất tiết kiệm nước tưới. Thực tế kỹ thuật tưới này dùng nước ít hao từ 20 - 30% so với tưới phun mưa toàn bộ, thậm chí có thể tiết kiệm từ 50 đến 80% so với kỹ thuật tưới thông thường.
- Cung cấp nước thường xuyên, tạo ra môi trường ẩm trong đất gần độ ẩm tối đa đồng ruộng. Lượng nước tưới có thể được khống chế và điều khiển dễ dàng để bảo đảm nước tưới được phân bố đều trong vùng đất có bộ rễ hoạt động, duy trì chế độ ẩm thích hợp theo nhu cầu sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Nhờ khả năng cung cấp nước và chất dinh dưỡng trực tiếp tới rễ cây nên cây trồng sinh trưởng, phát triển nhanh, đạt năng suất cao.
* Các nhược điểm:
- Nhược điểm chủ yếu là dễ gây ra sự tắc bí (nước khó thoát) tại các vòi tạo giọt và ống nhỏ giọt, các đường ống dẫn trong các thiết bị tạo giọt dễ bị tắc do bùn cát, rong tảo, tạp chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng không hòa tan, các chất keo và cacbonnatcanxi kết tủa. Sự tắc bí này đã gây tốn công sức xử lý khắc phục và yêu cầu phải xử lý nước trong sạch (qua hệ thống lọc).
- Khác với kỹ thuật tưới phun mưa, ở tưới nhỏ giọt không có khả năng làm mát cây, cải tạo vi khí hậu, không có khả năng rửa lá cây. Tác dụng cải tạo tiểu khí hậu đồng ruộng bị hạn chế.
Vốn đầu tư trong xây dựng tương đối cao và đòi hỏi phải có trình độ trong xây dựng và quản lý.
- Trong một số trường hợp, sự phân bố độ ẩm tưới bị thiếu và không đồng đều ở khối đất canh tác chứa bộ rễ cây.
- Nếu việc tưới nhỏ giọt bị gián đoạn, chững lại thì cây trồng sẽ xấu đi nhiều hơn so với phương pháp tưới thông thường.
2. Tưới phun mưa
Kỹ thuật tưới phun mưa là kỹ thuật đưa nước tới cây trồng vào mặt ruộng dưới dạng mưa nhân tạo nhờ các thiết bị tạo dòng phun mưa (tia mưa) thích hợp. Phương pháp này ngày càng được phổ biến và áp dụng rộng rãi, nhất là tại các nước có nền công nghiệp phát triển.
* Ưu điểm :
- Hiệu quả sử dụng rất cao vì hạn chế cao độ tổn thất nước do bốc hơi vì tia phun ngắn, cường độ phun mưa và diện tích - khoảng không gian làm ướt - có thể được điều chỉnh cho phù hợp sự tăng trưởng của cây trồng, không tạo nên dòng chảy mặt đất, không phá vỡ cấu tượng đất do hạt mưa nhỏ.
- Do toàn bộ hệ thống đường ống đặt ngầm nên tiết kiệm đất, thuận tiện việc chăm sóc, canh tác trên đồng ruộng. Mặt khác cũng dễ dàng tự động hóa từng phần hoặc toàn phần hệ thống tưới, như cơ khí hoá và tự động hóa phần thiết bị điều khiển, thiết bị tưới mặt ruộng hoặc điều khiển toàn bộ hệ thống từ xa theo chương trình lập sẵn nên tiết kiệm sức lao động và nâng cao năng suất tưới.
- Nâng cao năng suất tưới và năng suất các khâu canh tác nông nghiệp khác.
- Sử dụng áp lực làm việc loại trung bình và thấp, lưu lượng yêu cầu nhỏ nên tiết kiệm năng lượng và nguồn nước.
- Có tác dụng cải tạo vi khí hậu khu tưới.
- Hạn chế sâu bệnh, cỏ dại phát triển.
- Kết hợp được tưới nước với phun thuốc trừ sâu, bón phân hóa học.
- Rất phù hợp với các cây trồng mềm yếu (vườn hoa, vườn ươm, cây đang ra hoa, thụ phấn) và các cây trồng cao cấp trong nhà kính...vv.
*Nhược điểm :
- Vòi phun dễ bị tắc nghẽn (khi nước tưới có nhiều tạp chất), nhất là đối với các vòi phun sương mù (Mist Sdrayer) có các lỗ phun mưa rất nhỏ.
- Yêu cầu trình độ nhất định trong thiết kế xây dựng và quản lý.
- Vốn đầu tư ban đầu cao hơn so với các kỹ thuật tưới cổ điển.
- Các đường ống và thiết bị hay hư hỏng, dễ bị mất mát, phá hoại do con người và côn trùng tại mặt ruộng (điều này rất dễ xảy ra ở Việt Nam).
Ngoài tưới tiết kiệm nước bằng công nghệ nhỏ giọt và phun mưa, còn có các dạng tưới ngầm theo hình thức nước trong các ống đặt ngầm dưới đất theo các lỗ thấm ra ngoài, tuy dạng tưới này được xem là tương đối tốt hiện nay nhưng thiết bị đắt, lắp đặt vận hành và sửa chữa rất phức tạp nên trong bài viết này chúng tôi không đề cập ở đây.
V. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống tưới tiết kiệm nước.
1. Sơ đồ cơ bản của hệ thống tưới tiết kiệm nước
Một hệ thống tưới tiết kiệm nước thường có 4 bộ phận chính :
a). Công trình đầu mối : gồm máy bơm dùng hút nước từ hồ, ao, sông suối, kênh hoặc bể chứa hay giếng đào. Máy bơm thường dùng là các máy ly tâm có lưu lượng nhỏ và áp lực bơm từ thấp đến trung bình.
b). Các thiết bị xử lý và điều khiển :
- Van kiểm tra dùng để điều chỉnh áp lực bảo vệ an toàn cho đường ống.
- Van điều chỉnh dùng chỉnh áp lực và lưu lượng trên hệ thống. Thường có 1 van tổng ở đầu hệ thống và một số van đặt tại đầu các đường ống nhánh hoặc đầu các ống cấp dưới.
- Thùng chứa để hoà tan chất dinh dưỡng hoặc hóa chất như phân bón, thuốc trừ sâu. Thùng này có áp lực nhỏ với một đầu vào và một đầu ra.
- Thiết bị lọc sạch nước có thể là một tấm lưới hay ống lọc có đường kính mắt lưới tùy theo yêu cầu của thiết bị tưới, cũng có thể là một bể lọc ngược. Thiết bị lọc nước là một bộ phận quan trọng và đặc trưng của hệ thống tưới tiết kiệm nước.
c). Đường ống áp lực : ống áp lực gồm ống chính, ống nhánh các cấp. Đường ống chính nối các đường ống nhánh với công trình đầu mối. Đường ống tưới nối với đường ống nhánh cấp cuối cùng. Vật liệu làm ống có thể là thép, nhựa PVC, xi măng, Polyetylen...vv thông dụng nhất vẫn là PVC, Pe...vv.
d). Thiết bị tưới : Thiết bị tưới rất đa dạng và không ngừng được hoàn thiện. Thiết bị tưới có thể là các đoạn ống nhỏ, chùm ống nhỏ, ống có đục lỗ (vách đơn hoặc vách kép), thiết bị tạo giọt, thiết bị phun mưa, phun sương để lộ thiên hoặc đặt ngầm dưới mặt đất.
2. Giải pháp tưới hợp lý của kỹ thuật tưới tiết kiệm nước.
Giải pháp tưới hợp lý phải là một tổ hợp liên hoàn từ nguồn cho đến đối tượng tưới:
- Giải pháp nguồn : Ưu tiên thiết lập hệ thống hồ, đập để trữ nước tại chỗ, kể cả bể chứa, ao trữ theo khe suối và cả trên lưng chừng đồi, đỉnh đồi.
- Giải pháp chuyển nước : nên chuyển nước bằng đường ống và bơm động lực nhằm đưa nước lên đúng cao trình cần tưới với tổn thất là nhỏ nhất.
- Giải pháp tưới : tập trung tưới theo phương pháp tiết kiệm nước như phun mưa nhỏ và trung bình (áp lực phun trung bình), nhỏ giọt.
Trong các giải pháp trên cần ưu tiên ứng dụng kỹ thuật về vật liệu như bể chứa beton, túi PVC, ống dẫn PVC, HDPE, cừ bêton bản mỏng ứng suất trước, vải địa chất để tạo thành các kho chứa nước trên mọi địa hình, dẫn nước đến mọi vị trí cần tưới với mức hao hụt là ít nhất.
Về nguồn nước tưới, nói chung chúng ta vẫn quen sử dụng hai nguồn chính là nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm. Nguồn nước mặt bao gồm nước trên các dòng sông, suối và nguồn được trữ lại tại các ao hồ. Nguồn nước ngầm được khai thác thông qua các giếng khoan, độ sâu giếng khoan tùy thuộc vào từng vùng địa lý. Đối với các vùng thiếu nước, cần phải tính toán một kế hoạch dùng nước chặt chẽ cho các thành phần kinh tế trong khu vực, nhằm sử dụng hiệu qủa nguồn nước cho phát triển kinh tế của vùng, ngoài ra cũng rất cần các biện pháp phụ trợ như trồng và khôi phục các khu rừng, tăng cường giữ nước tại chỗ, hạn chế tối đa việc làm giảm thấp qúa mức mực nước ngầm của khu vực. Ngăn chặn các nguồn vật chất có thể gây ô nhiễm nguồn nước. Sử dụng các biện pháp công trình để giảm thiểu tối đa các qúa trình thất thoát nguồn nước.
Về giải pháp sử dụng nguồn nước tại những vùng khan hiếm nước, phải đạt hai mục tiêu là tiết kiệm và hiệu qủa cao, như vậy có thể thấy rằng giải pháp tưới cổ truyền là không còn phù hợp do sự hao phí nước quá lớn, chỉ có giải pháp duy nhất đúng là tưới tiết kiệm nước mới có thể đạt mục tiêu đề ra, đồng thời kết hợp với một chế độ tưới hợp lý cho cây trồng chắc chắn sẽ mang lại hiệu qủa cao trong việc sử dụng nước cho canh tác nông nghiệp. Có nhiều giải pháp tưới trong công nghệ tưới tiết kiệm nước như tưới thấm, tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa tự động, tưới phun mưa cầm tay ...vv nhưng mục tiêu chung vẫn là hao hụt thất thoát từ nguồn đến đối tượng tưới là ít nhất và đem đến một lượng nước đủ nhu cầu phát triển tối ưu cho cây trồng.
3. Nguyên lý hoạt động của kỹ thuật tưới tiết kiệm nước.
Khi được cung cấp nước, áp lực nước sẽ chảy qua van kiểm tra, van điều chỉnh rồi vào thùng chứa và hòa tan chất dinh dưỡng dưới một áp lực thích hợp. Một phần dòng chảy hướng xuyên qua thùng. Nếu trong thùng có chứa phân bón hoặc thuốc trừ sâu hòa tan thì dòng chảy sẽ hòa lẫn và mang theo chất đó ra khỏi thùng và chảy vào đường ống chính. Nước được lọc sạch khi qua thiết bị lọc.
Tùy theo nhu cầu sử dụng nước mà người quản lý hệ thống điều chỉnh lưu lượng, áp lực thông qua van khống chế tại đầu các đường ống. Nước có áp chuyển động trong các đường ống đến các thiết bị tưới để cung cấp cho cây trồng.
Tùy theo cấu tạo và chức năng khác nhau của từng thiết bị tưới mà nước được cung cấp, phân phối cho cây trồng theo các hình thức và phạm vi khác nhau. Các ống tưới nhỏ, chùm ống nhỏ, ống đục lỗ, thiết bị tạo giọt tạo ra các giọt nước hay rỉ ra với lưu lượng nhỏ không đổi dưới áp lực không khí hoặc gần với áp lực không khí. Thiết bị tưới phun mưa khi có dòng nước áp lực đi đến đập vào mặt chắn hay cánh quay sẽ phân xé dòng nước phun ra không khí ở dạng các hạt mưa nhỏ.
Tóm lại, nguyên lý cơ bản của kỹ thuật tưới tiết kiệm nước là đưa lượng nước rất hạn chế tập trung vào vùng rễ cây thông qua những thiết bị tinh vi được đặt trên hoặc dưới mặt đất như các lỗ, vòi phun hoặc thiết bị tạo giọt.
VI. Phạm vi áp dụng và hiệu quả của công nghệ kỹ thuật tưới tiết kiệm nước.
1. Phạm vi áp dụng
Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước nhìn chung chỉ thích hợp đối với cây trồng cạn, như các loại cây công nghiệp, vườn cây ăn quả, các loại cây trồng có giá trị kinh tế cao được trồng theo hàng. Kỹ thuật này có thể áp dụng cho mọi vùng khí hậu, trên mọi loại địa hình và thổ nhưỡng khác nhau. Đặc biệt là các vùng thiếu nước, vùng đất dốc, đất cát, sa mạc, vùng đất bị nhiễm mặn..vv.
Mỗi loại kỹ thuật tưới tiết kiệm nước có những phạm vi áp dụng nhất định, kỹ thuật tưới nhỏ giọt thích hợp nhất khi tưới cho cây công nghiệp và cây ăn quả trồng theo hàng trên đất có tính thấm nước kém (đất nặng). Tưới phun mưa thường được áp dụng cho cây trồng mà yêu cầu tưới phun vào thân và lá như chè, các loại rau màu...vv. Kỹ thuật tưới phun mưa cục bộ thích hợp nhất khi tưới cho các loại hoa, rau màu, cây ở vườn ươm trong nhà kính và ngoài đồng ruộng, cây ăn quả trồng dày không theo hàng trên đất có tính thấm trung bình và thấm lớn ...vv.
Về mặt địa hình việc ứng dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước đặc biệt hiệu quả cho vùng đất đồi, vùng núi cao nguyên, các vùng khan hiếm nước ở Việt Nam nhằm chống được các tổn thất về ngấm và xói. Trong thực tiễn, chúng ta cũng không thể làm hệ thống kênh, mương trên các triền đồi dốc ở vùng núi và cao nguyên được, đây chính là lợi thế để công nghệ tưới tiết kiệm nước phát huy được điểm mạnh của nó.
Ngoài ra tưới tiết kiệm nước có thể sử dụng hiệu ích cho nền kinh tế vườn của mọi gia đình, vừa đảm bảo các sản phẩm rau quả cho gia đình, vừa cải tạo vi khí hậu trong mùa khô cho khu nhà ở, điều này càng có ý nghĩa với một số vùng khan hiếm nước ở Việt Nam. Hoàn toàn có thể cải tạo khí hậu, môi trường cảnh quan của khu vườn trong mùa khô hanh nhờ biện pháp tưới phun mưa, nhỏ giọt tiết kiệm nước.
Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn trên các vùng sản xuất ở nước ta. Viện Khoa học Thuỷ lợi miền Nam đã áp dụng thành công kỹ thuật tưới tiết kiệm nước cho cây công nghiệp (chè, cà phê) tại các huyện Di Linh (cà phê), Bảo Lộc (chè) - tỉnh Lâm Đồng và tiến tới mở ra triển vọng áp dụng cho toàn vùng đất dốc Tây Nguyên.
Áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước cho rau quả xuất khẩu tại Tp. Đà Lạt -Lâm Đồng, mô hình tưới nhỏ giọt cho cây Nho ở vùng khan hiếm nước Ninh Thuận, tưới cho cây Nhãn trên đất cát ven biển, tưới cho cây Điều ở Hải Lăng, cây Tiêu ở Vĩnh Linh - Quảng Trị...vv.
2. Hiệu quả kinh tế - xã hội của công nghệ tưới tiết kiệm nước
Giải pháp tưới khoa học, tiết kiệm nước là tối ưu cho các vùng khan hiếm nước, tuy nhiên hiện nay nhiều nơi còn chưa có điều kiện áp dụng rộng rãi ra đại trà, lý do chính là vấn đề kinh tế, thêm vào đó còn có những nguyên nhân khách quan như vấn đề xây dựng các vùng cây trồng chuyên canh, giải quyết tốt khâu tiêu thụ sản phẩm, chính sách hỗ trợ nông dân, tìm đầu ra cho sản phẩm...vv là những yếu tố tác động mạnh đến khả năng áp dụng kỹ thuật tưới kinh tế này.
Khi chúng ta tiết kiệm được nguồn nước tưới (hạn chế thất thoát, không tưới thừa nước, tưới hợp lý) chính là chúng ta đã đạt được hiệu qủa kinh tế cao cho một đơn vị nước tưới, do đó giải pháp tưới tiết kiệm nước không chỉ phù hợp cho vùng khan hiếm nước mà còn cho tất cả những nơi cần thiết nâng cao hiệu qủa sử dụng nguồn nước tưới.
Đưa kỹ thuật tưới tiết kiệm nước vào thực tế sản xuất nông nghiệp ngoài việc tiết kiệm nước tưới, công sức, năng lượng, nguyên vật liệu, tăng năng suất và nâng cao chất lượng sản phẩm, công nghệ tưới mới này sẽ góp phần phát triển kinh tế vườn, kinh tế trang trại, làm thay đổi hẳn bộ mặt nông thôn miền núi, vùng khô hạn nâng cao dần trình độ dân trí, đưa khoa học kỹ thuật tiếp cận với đời sống người dân, thu hẹp khoảng cách giữa thành thị và nông thôn, giữa miền núi và miền xuôi.
Bảng 2: Một số chỉ tiêu về tưới phun mưa cho cây chè
- Địa điểm : Trung tâm nghiên cứu chè Bảo Lộc
- Diện tích : Qui đổi 1ha
| Phương pháp tưới | Thời gian tưới (phút) | Lượng nước tưới (m3) | Công tưới (công) | Độ ẩm đạt được |
| Tưới tiết kiệm | 1,5 giờ | 30 | 0,25 | 14 - 15% |
| Tưới cổ truyền | 30 giờ | 340 | 5,0 | 16 - 19% |
Bảng 3 : Một số chỉ tiêu về tưới nhỏ giọt cho cây chè
- Địa điểm : Phường 3 - Thị xã Bảo Lộc.
- Diện tích : Qui đổi 1ha
| Phương pháp tưới | Thời gian tưới (phút) | Lượng nước tưới (m3) | Công tưới (công) | Độ ẩm đạt được |
| Tưới tiết kiệm | 24 giờ | 27,5 | 0,0 | 14 - 16% |
| Tưới cổ truyền | 30 giờ | 340 | 5 | 20 - 22% |
Bảng 4: Một số chỉ tiêu về tưới phun mưa cho cà phê
- Địa điểm : Thị trấn Di Linh
- Diện tích : Qui đổi 1ha
| Phương pháp tưới | Thời gian tưới (phút) | Lượng nước tưới (m3) | Công tưới (công) | Độ ẩm đạt được |
| Tưới tiết kiệm | 2,2 giờ | 45 | 0,37 | 14 - 15% |
| Tưới cổ truyền | 36 giờ | 360 | 6 | 17 - 20% |
Bảng 5: Một số chỉ tiêu về tưới nhỏ giọt cho cà phê
- Địa điểm : Thị trấn Di Linh
- Diện tích : Qui đổi 1ha
| Phương pháp tưới | Thời gian tưới (phút) | Lượng nước tưới (m3) | Công tưới (công) | Độ ẩm đạt được |
| Tưới tiết kiệm | 17 giờ | 19 | 0,0 | 15 - 16% |
| Tưới cổ truyền | 31 giờ | 310 | 5,0 | 18 - 20% |
Qua ứng dụng vào một số hộ nông dân, được bà con nhiệt liệt hoan nghênh và đồng tình ủng hộ, nhiều hộ gia đình với sự giúp đỡ về kỹ thuật của chuyên gia đã tự nguyện ứng dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước trên mảnh đất canh tác của mình. Đây là một minh chứng cho tính hiệu qủa cao và tính thực tiễn của công nghệ này. Khẳng định hướng đi đúng và khả năng ứng dụng các công nghệ tưới tiết kiệm trong thời gian tới.
Hiệu quả kinh tế của tưới tiết kiệm nước là rõ ràng, chính người nông dân đã tự khẳng định điều đó, năng suất cao hơn, chất lượng sản phẩm tăng lên (điều này rất quan trọng đối với các loại cây có giá trị xuất khẩu như chè và cà phê). Tuy nhiên tưới tiết kiệm nước có mức đầu tư ban đầu lớn, thường là vượt quá khả năng kinh tế của người nông dân. Vì vậy hiện tại mới chỉ dừng lại ở đầu tư kỹ thuật tưới tiết kiệm nước cho những vùng có các loại cây trồng đặc trưng có giá trị kinh tế thương mại cao và ổn định cho thị trường nội địa và xuất khẩu như các loại cây công nghiệp cà phê, chè, các cây ăn trái như nho, xoài, thanh long và các loại rau, hoa qủa xuất khẩu...vv. Chưa có điều kiện áp dụng rộng rãi vào sản xuất đại trà cho các loại cây trồng khác. Chẳng hạn :
- Đối với cây chè, cà phê với giá cả đầu ra như hiện nay, đầu tư tưới tiết kiệm nước thực sự có hiệu quả.
- Vốn đầu tư ban đầu với công tác tưới cho cây trồng cạn theo phương pháp tưới tiết kiệm nước rất cao, đây là một khó khăn đối với nông dân nói chung hiện nay, vì vậy dù biết rằng hiệu quả là rõ ràng song cũng ngại đầu tư.
VII. Kết luận :
Công nghệ kỹ thuật tưới tiết kiệm nước là tiết kiệm nước tưới, tăng năng suất, chất lượng sản phẩm và cải tạo đất, tiết kiệm đất canh tác, giảm sức lao động, tăng năng suất tưới, thuận lợi cho việc cơ giới hóa và tự động hóa, dễ thích ứng với nhiều loại cây trồng. Là công cụ giúp định lượng, quản lý tốt và kiểm soát được tổng lượng nước dùng. Điều này cho phép trong tương lai cải tiến được chính sách thủy lợi phí là điều quyết định cho việc tăng hiệu quả sử dụng nước. Khối lượng nước sử dụng sẽ tối ưu, các tác động xấu đến môi trường có liên quan sẽ giảm thiểu. Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước mặc dù có tiềm năng rất lớn nhưng cần được nghiên cứu áp dụng thật cẩn thận. Đầu tư vốn và chi phí năng lượng là những yếu tố quan trọng cần được xem xét, tác động xã hội và khả năng của người nông dân sẽ là nhân tố chính trong quá trình triển khai. Để đảm bảo sự thành công của kết quả nghiên cứu, điều quan trọng là kỹ thuật tưới tiết kiệm nước phải được tiến hành phù hợp và song song với sự cải tiến tập quán nông học, sự hợp tác chặt chẽ của người nông dân. Đích cuối cùng của sản phẩm nghiên cứu là ứng dụng vào thực tế sản xuất và được sản xuất chấp nhận.
Đề nghị Nhà nước có chính sách ưu tiên cho nông dân vay vốn dài hạn với lãi suất thấp để bà con có điều kiện ứng dụng công nghệ kỹ thuật tưới tiết kiệm nước vào sản xuất. Đồng thời có thể giao cho các cơ quan khoa học phối hợp với ngành nhựa nghiên cứu chế tạo loại ống nhựa dẫn nước tưới cùng với các thiết bị ráp nối đường ống đơn giản, tiện lợi với giá rẻ hơn so với ống PVC đang dùng cho cấp nước sinh hoạt hiện nay thì chắc chắn người dân sẽ hoan nghênh và đón nhận sử dụng hệ thống tưới này. Đó chính là con đường thiết thực góp phần hiện đại hóa nền nông nghiệp nước nhà và nâng cao chất lượng sản phẩm phục vụ cho nội địa cũng như xuất khẩu. Sự ưu việt của phương pháp tưới tiết kiệm nước là đáp ứng kịp thời và đúng đắn yêu cầu đòi hỏi của thực tiễn sản xuất trên các vùng khan hiếm nước ở Việt Nam hiện nay. Nhằm tiến tới mục tiêu từng bước hiện đại hóa nền nông nghiệp nước nhà, góp phần xây dựng nông thôn Việt Nam tiến lên theo hướng văn minh hiện đại.
Tài liệu tham khảo :
1. Lê Sâm - Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước - NXB Nông nghiệp 2002.
2. Bùi Hiếu - Kỹ thuật tưới nâng cao - Bài giảng Cao học, Đại học Thuỷ lợi 2004.
3. Lê Sâm, Nguyễn Văn Lân, Phạm Xuân Thao - Nghiên cứu chế tạo vòi tưới tiết kiệm nước - Tuyển tập kết quả Khoa học Công nghệ Viện KHTL Miền Nam - NXB Nông nghiệp 2000.
Theo Quản lý Quy hoạch lưu vực sông Hồng-sông Thái Bình * Viện Quy hoạch Thuỷ Lợi
Ứng dụng công nghệ tưới phù hợp với vùng thiếu nước
Các nhà khoa học Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam đã nghiên cứu thành công các giải pháp công nghệ tưới hiện đại tiết kiệm nước cho các vùng khan hiếm nước, đạt hiệu quả cao khi ứng dụng vào thực tiễn.
Mô hình tưới nhỏ giọt tự động được các nhà nghiên cứu đưa ra chỉ bao gồm một bồn chứa nước nhỏ đặt cao hơn mặt đất 3-4m có gắn phao tự động với một máy bơm điện nhỏ. Hệ thống tưới này có thể hoạt động liên tục suốt ngày đêm trong một đợt tưới, được nông dân đánh giá là rất tiện lợi và kinh tế.
Thông qua các mô hình thực nghiệm tưới tiết kiệm nước, các nhà nghiên cứu đưa ra các phương pháp tưới khác nhau trên các loại đất, địa hình và với các loại cây trồng khác nhau, đảm bảo độ ẩm tối ưu phù hợp với loại cây trồng chỉ với một qui trình tưới vận hành đơn giản. Đây là điều mà các phương pháp tưới cổ truyền trước đây không đáp ứng được.
Các nhà khoa học cũng đã hoàn thiện sơ đồ bố trí hệ thống tưới tiết kiệm nước trên các diện tích từ 1.000m2 đến hàng chục nghìn m2. Mỗi loại sơ đồ mẫu đều có giới thiệu phương pháp bố trí các loại đường ống, thiết bị tưới để người nông dân tiện lựa chọn theo nhu cầu.
Theo tính toán, thiết bị tưới tiết kiệm nước được sản xuất trong nước có ưu điểm là tiết kiệm lượng nước tưới tới 50-70% so với phương pháp cũ, giảm công lao động, đồng thời làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.
