Chế độ tưới cho lúa Đông Xuân theo các công thức ứng dụng cho vùng Đông Nam Bộ

Chế độ tưới cho lúa Đông Xuân theo các công thức ứng dụng cho vùng Đông Nam Bộ

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU

MỞ ĐẦU

Nước Việt Nam ở về phía Đông Nam

Châu Á, hoàn toàn nằm trong vùng nhiệt đới Bắc Bán Cầu, đồng thời nằm giữa khu vực gió mùa đông nam, Miền Bắc nằm trong khu vực chuyển tiếp giữa khí hậu á nhiệt đới và nhiệt đới Miền Nam có tính nhiệt đới rõ rệt Khí hậu nước ta rất phức tạp, thời tiết hai miền Bắc Nam khác nhau rõ rệt Ở Miền Bắc mùa hè nóng bức và mưa nhiều, mùa đông rét và có mưa phùn Ơû Miền Nam thì khí hậu ấm áp hơn Nước ta ở vùng nhiệt đới chịu ảnh hưởng của gió mùa nên lượng mưa lớn, song phân bố không đều giữa các vùng và trong một vùng cũng có lúc mưa nhiều lúc mưa ít

Nước ta là một nước nông nghiệp màø nông nghiệp thì cần rất nhiều nước Vì vậy việc tính toán sử dụng tài nguyên nước như thế nào cho hợp lí đó cũng là điều đã được nghiên cứu và cần được nghiên cứu kỹ hơn, để từ đó đưa ra những công thức ứng dụng thích hợp cho từng vùng khác nhau

Đông Nam Bộ nước ta là vùng nắng nóng,

ít mưa, nên lượng nước bốc hơi tương đối lớn

Vì vậy việc sử dụng các công thức tính toán bốc hơi mặt ruộng cho từng khu vực khác nhau cũng là vấn đề đáng quan tâm từ đó tính tưới và tiến hành thiết kế xây dựng công trình phù hợp đảm bảo cấp đủ lượng nước yêu cầu, góp phần nâng cao năng suất và cải thiện phần nào đời sống khó khăn của ngưới dân nông thôn trong mùa khô hạn, đồng thời tránh được cho người dân những sự cố có thể xẩy ra trong mùa mưa lũ

Tưới là một khâu quan trọng trong công tác điều tiết mặt ruộng Việc tưới nước là để tạo cho cây trồng một chế độ nước thích hợp Chế độ tưới được xác lập dựa trên các cơ sở khoa học nhất định

Có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến chế độ tưới của các loại cây trồng, các nhân tố này thay đổi khá phức tạp và thường chia thành 2 loại lớn: Loại khí hậu và loại phi khí hậu Các nhân tố khí hậu gồm: Nhiệt, gió, mưa…, các nhân tố phi khí hậu là: loại cây trồng, chế độ canh tác, phân bón, thổ nhưỡng,

địa chất, thuỷ văn cũng như điều kiện tổ chức nước…

Chế độ tưới xác định dựa vào nguyên lý cân bằng nước, trên cơ sở phối hợp giữa lượng nước yêu cầu và lượng nước sẵn có trong thiên nhiên, nói cách khác là căn cứ vào lượng nước đến và lượng nước đi mà ấn định mức tưới, thời gian tưới và số lần tưới Trong đó bốc hơi là một trong những yếu tố quan trọng, vì vậy khi tính toán chế độ tưới cần xác định được lượng nước hao, từ đó ấn định mức tưới cho phù hợp

§1 Phương pháp xác định lượng bốc hơi mặt ruộng

1.1/ Tổng quan về bốc hơi mặt ruộng

1.1.1/ Định nghĩa và ý nghĩa

Lượng bốc hơi mặt ruộng bao gồm: bốc hơi khoảng trống và lượng nước do cây trồng hút lên

Lượng bốc hơi khoảng trống chiếm một tỉ lệ lớn trong lượng bốc hơi mặt ruộng có liên quan chặt chẽ với bốc hơi mặt lá

1.1.1.2/ Các yếu tố ảnh hưởng

+ Khí hậu

+ Loại cây trồng và thời kì sinh trưởng

+ Các biện pháp kỉ thuật nông nghiệp

+ Phương pháp tưới, kỉ thuật tưới

+ Thổ nhưỡng và địa chất thủy văn

1.1.1.3/ Công thức tổng quát

Hiện nay có rất nhiều phương pháp xác định lượng bốc hơi mặt ruộng Nguyên lí tổng quát là tìm mối quan hệ giữa lượng bốc hơi mặt ruộng với một số yếu tố quan trọng nào đó

Công thức tổng quát có rất nhiều loại, mỗi loại đều có những ưu, khuyết điểm và phạm

vi ứng dụng Ở đây ta chỉ nghiên cứu một số công thức được áp dụng có tính rộng rãi trên thế giới và trong nước

Lượng bốc hơi mặt ruộng thực tế đối với cây trồng được xác định theo công thức tổng quát:

K c : Hệ số cây trồng phụ thuộc

vào loại cây trồng và giai đoạn sinh trưởng,

xác định qua thực nghiệm

- 4 công thức kinh nghiệm tính toán bốc

hơi mặt thoáng:

* Công thức Thornthwaite (1948)

Công thức này chỉ quan hệ với yếu tố

nhiệt độ Tài liệu này dễ dàng tìm thấy

nhưng chỉ phù hợp đối với vùng ẩm

Công thức có dạng :

ET o = 16 a

I t)

(10 (mm/tháng)

Trong đó :

t : Nhiệt độ bình quân tháng ( o C)

I : Chỉ số nhiệt năm của khu vực tính

a : Hệ số kinh nghiệm, được xác định như

Ưu điểm : Tính toán đơn giản, ít tài liệu

và dễ dàng tìm thấy

Nhược điểm : Chỉ phù hợp đối với vùng

ẩm

*Phương pháp bưc xạ

Lượng nước bốc thoát hơi mặt ruộng có quan hệ với bức xạ mặt trời, nhiệt độ và độ cao của khu tưới

Công thức có dạng:

ET = C(WR s ) (mm/ngày)

W : Hệ số có quan hệ với nhiệt độ và độ cao khu tưới, tra bảng (II-5), (giáo trình bài tập thủy nông trang 32)

R s : Bức xạ của mặt trời (mm/ngày)

C: Hệ số hiệu chỉnh có quan hệ với độ ẩm tương đối bình quân, tốc độ gió ban ngày

đối với vùng khô hạn chọn C = 1

Ưu điểm : Tính toán đơn giản, ít tài liệu,

dễ thu thập

Nhược điểm : độ chính xác chưa cao, hiện

nay chưa được sử dụng nhiều

*Phương pháp penman

Công thức này là tổng hợp với nhiều yếu tố khí hậu Công thức được thiết lập trên cơ sở cân bằng năng lượng bức xạ nhiệt của mặt trời và qui luật chuyển động của không khí Công thức có dạng:

ET c =ET o K c =K c C{WR n +(1-W).(f(u)).(e a

-e d )} (mm)

Trong đó:

t : Nhiệt độ bình quân ngày (t 0 C)

n: Số giờ nắng bình quân ngày

N: Số giờ nắng lớn nhất bình quân ngày

R H : Độ ẩm không khí trung bình

Tốc độ gió Km/ngày ở độ cao 2m

E a : Sức trương hơi nước bão hoà

E d : Sức trương hơi nước thực tế E d =E a R H F(u): Hàm số tốc độ gió thực tế

(1-W): Trọng số nhiệt độ

R a : Bức xạ mặt trời ngoài trái đất (mm/ngày)

Ưu điểm : Độ chính xác tương đối cao

Nhược điểm : Tính toán phức tạp, tài liệu

thu thập nhiều

Do vậy công thức này được sử dụng nhiều trên thế giới và trong nước ta bắt đầu sử dụng

* Công thức Blaney – cridle:

Công thức này quan hệ với hai yếu tố: nhiệt độ và độ chiếu sáng Công thức này do hai tác giả người Mỹ nghiên cứu từ năm 1931 đến năm 1945 và công bố năm 1945 Công thức được sử dụng cho vùng hạn và bán khô hạn

Công thức có dạng:

ET0 = 0,458PC(t0c +17,8) (mm/tháng)

Trong đó:

- p : tỉ số giờ chiếu sáng bình quân ngày của các tháng so với tổng số giờ chiếu sáng của cả năm được tính theo %, nó thay đổi theo vĩ độ Bắc và tháng được tra theo bảng

( II – 8) trang 37 bài tập thuỷ nông – NXBNN 1995

ngcảnăm sốgiờnă

øiđoạn ngtrongthơ sốgiờnắ

-Kc: là hệ số sinh lá của cây trồng

-t0c: nhiệt độ trung bình ngày trong thời đoạn tính toán(0c)

C là hệ số điều chỉnh, có quan hệ với độ ẩm và không khí, độ dài chiếu sáng ban ngày và tốc độ gió, mức độ khô hạn của từng vùng

C = 0,5 ÷0,8 đối với vùng ẩm

C = 1 ÷1,4 đối với vùng khô hạn

Ưu điểm : Tính toán đơn giản, ít tài liệu

và dễ dàng tìm thấy Độ chính xác tương đối cao đối với những vùng khô hạn

Nhược điểm : Chỉ sử dụng được cho vùng

khô hạn và bán khô hạn

Kết quả tính toán bốc hơi của từng công thức được thể hiện

ở bảng sau:

Bảng 1.1: Bảng tính bốc hơi theo công thức Thornthwaite

Bảng 1.3: Bảng tính bốc hơi theo công thức penman:

Bảng 1.4: Bảng tính bốc hơi theo công thức Blaney-cridie:

∗Ở vùng Đông Nam Bộ vụ hè thu canh tác vào các tháng mùa mưa nên lượng nước tưới yêu cầu không lớn do có mưa, còn vụ đông xuân canh tác vào các tháng mùa khô ít mưa đòi hỏi lượng nước cung cấp cao Vì vậy chọn vụ đông xuân để tính toán chế độ tưới sẽ cho kết quả khả quan hơn

§2 Tính toán chế độ tưới cho lúa đông xuân theo các công thức bốc hơi khác nhau:

∗Tính toán chế độ tưới cho lúa đông xuân

Tài liệu tính toán:

Lượng bốc hơi mặt ruộng chuẩn ET o : Lấy theo thứ tự 4 phương pháp trên

Chỉ tiêu cơ lí của đất canh tác:

Độ rỗng của đất : A = 44%

Độ ẩm sẵn có trong đất : β o = 50%A

Chỉ số ngấm của đất : α = 0.5

Độ sâu tầng đất canh tác : H = 0.5m

Lớp nước tạo thành ban đầu: a = 40 mm

Hệ số ngấm ổn định K ođ = 2 mm/ngày

Thời kì sinh trưởng và công thức tưới tăng sản:

Thời gian gieo cấy : Ngày 15 tháng 12

Bảng 1.5 Thời kỳ sinh trưởng, công thức

tưới tăng sản, hệ số cây trồng

Thời kì

sinh trưởng

Số ngày

Công thức tưới

Hệ số cây trồng K c Cấy – bén

∗ Tính toán:

Vì hình thức canh tác vụ đông xuân là làm dầm và gieo cấy đồng thời nên mức tưới được xác định theo phương trình cân bằng nước mặt ruộng:

h ci = h đi + Σp i + Σm i - Σ(e i + K i ) -Σc i (1) Trong đó:

h ci : Độ sâu lớp nước mặt ruộng cuối thời đoạn tính toán thứ i(mm)

h đi : Độ sâu lớp nước mặt ruộng đầu thời đoạn tính toán thứ i(mm)

Σp i : Lượng mưa trong thời đoạn tính toán thứ i(mm)

Σc i : Tổng lượng nước tháo đi trong thời đoạn tính toán thứ i (mm)

Σm i : Tổng lượng nước tưới trong thời đoạn tính toán thứ i (mm)

Σ(e i + K i ): Tổng lượng bốc thoát hơi nước và lượng nước ngấm trong thời đoạn tính toán thứ i (mm)

Điều kiện khống chế:

a min ≤ h ci ≤ a max

Xác định chế độ tưới cho lúa đông xuân theo phương pháp giải tích Giả thiết mức tưới m i sau đó tính h ci theo phương trình (1) rồi kiểm tra điều kiện khống chế nếu thoả mãn là được

Phương pháp lập bảng có

Ưu điểm: Tính toán đơn giản thuận tiện

hơn so với phương pháp đồ thị

Khống chế được mức tưới đồng đều trong suốt thời gian sinh trưởng, do đó hệ số tưới sẽ đồng đều

Để thuận tiện cho việc tính toán mức tưới từng ngày cho vụ đông xuân ta lập bảng tính toán sau:

Cột (5): Lượng nước hao

e h = K c ET o + K ođ

Cột (6):Lượng mưa sử dụng

Cột (7): Giả thiết các mức tưới

Cột (8): Sự thay đổi lớp nước mặt ruộng

Cột (8) i = Cột (8) i-1 - Cột (5) i + Cột (6) i + Cột (7) i

Cột (9) : lớp nước tháo đi, khi cột 8 vượt quá công thức tưới tăng sản thì

Cột (9) = Cột (8)- lớp nước lớn nhất của công thức tưới tăng sản

∗Kết quả tính toán chế độ tưới cho lúa Đông Xuân (Blaney-cridie)

Tháng Ngày

Giai đoạn sinh trưởng

Công thức tưới (mm)

Lượng nước hao (mm)

Lượng mưa (mm)

Mức tưới (mm)

Sự thay đổi lớp nước mặt

ruộng(mm)

Lớp nước tháo

đi (mm)

∗Kết quả tính toán chế độ tưới cho lúa

Đông Xuân (bức xạ)

Tháng Ngày

Giai đoạn sinh trưởng

Công thức tưới (mm)

Lượng nước hao (mm)

Lượng mưa (mm)

Mức tưới (mm)

Sự thay đổi lớp nước mặt

ruộng(mm)

Lớp nước tháo

đi (mm)

(1) (2) (3) (4) (5) (60 (7) (8) (9)

∗Kết quả tính toán chế độ tưới cho lúa

Đông Xuân (Thornthwaite)

Tháng Ngày

Giai đoạn sinh trưởng

Công thức tưới (mm)

Lượng nước hao (mm)

Lượng mưa (mm)

Mức tưới (mm)

Sự thay đổi lớp nước mặt

ruộng(mm)

Lớp nước tháo

đi (mm)

∗Kết quả tính toán chế độ tưới cho lúa

Đông Xuân (penman)

Tháng Ngày

Giai đoạn sinh trưởng

Công thức tưới (mm)

Lượng nước hao (mm)

Lượng mưa (mm)

Mức tưới (mm)

Sự thay đổi lớp nước mặt

ruộng(mm)

Lớp nước tháo

đi (mm)

∗ Kiểm tra kết quả tính toán:

Dùng phương trình cân bằng nước để kiểm tra:

Vậy kết quả tính toán là chính xác

Từ kết quả tính toán ở trên ta tiến hành so sánh và đưa ra các nhận xét sau:

Từ kết quả tính toán chế độ tưới theo các phương pháp khác nhau, lượng nước hao, mức tưới của mỗi phương pháp được thể hiên

ở bảng sau:

Phương Pháp Σ(e i + K i )

(mm)

Σm

(mm)

Penman 999.05 1000 Thornthwaite 4160.49 1150

Bức xạ 898.83 900 Blaney-Criddle 1035.47 1050

Từ kết quả tính toán ta thấy:

Công thức Penman: Có tổng mức tưới

lớn nhất vì khi tính toán bốc hơi công thức này có liên quan đến rất nhiều yếu tố : nhiệt độ, nắng, gió, bức xạ… nên lượng bốc hơi mặt ruộng tương đối lớn Do đó lượng nước yêu cầu cao

Công thức bức xạ: Có tổng mức tưới nhỏ

nhất vì nó chỉ phụ thuộc vào 2 yếu tố nên độ chính xác không cao

Công thức Blaney-Criddle: Có tổng mức

tưới trung bình, ít tài liệu nhưng độ chính xác vẫn cao vì nó thích hợp với vùng Đông Nam Bộ

Công thức Thornthwaite: Chỉ phụ thuộc

vào yếu tố nhiệt độ, tuy có tổng mức tưới tương đối phù hợp nhưng công thức này không thích hợp với vùng này

∗Sau khi so sánh các kết quả tính toán

mức tưới, kết hợp với việc phân tích các công

thức tính bốc hơi, theo viện sĩ Côtchiacôp ta có phương trình: E = KY

Trong đó:

K- hệ số cần nước

Y- năng suất cây trồng

* Nếu cùng một khu vực, môi trường

không thay đổi thì K không đổi Do đó dể

sản lượng tăng thì E tăng.Vậy chọn phương

pháp Blaney-Criddle để áp dụng cho vùng

Đông Nam Bộ Vì công thức này có lượng

bốc hơi tương đối cao so với các phương

pháp khác, mức tưới chênh lệch không nhiều

Ưu điểm: Tính toán đơn giản, ít tài liệu và

dễ dàng thu thập Độ chính xác tương đối cao

Do vùng Đông Nam Bộ là vùng ít mưa nhiều nắng, thường xuyên bị khô hạn nên rất thích hợp với phương pháp này Cũng qua kết quả tính toán ở trên ta thấy tổng mức tưới của phương pháp Blaney-Criddle ở mức độ trung bình so với các phương pháp khác Có thể đảm bảo cung cấp đủ lượng nước cho cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt, đem lại

hiệu quả cao trong quá trình canh tác góp phần nâng cao đời sống cho ngưới dân nông thôn vùng này

Kết luận

Nông nghiệp là nền kinh tế chủ đạo của nước ta Phát triển nền nông nghiệp hiện đại song song với công nghiệp hoá hiện đại hoá là nhiệm vụ đặt ra của Đảng và của Nhà Nước ta Tuy nhiên tài nguyên nước không phải là vô tận, do đó cần có biện pháp khai thác hợp lí, phải áp dụng những tiến bộ của khoa học kỹ thuật phù hợp với tốc độ phát triển của xã hội

Qua việc nghiên cứu một mảng nhỏ trong tính toán chế độ tưới theo các phương pháp tính bốc hơi khác nhau, cho thấy nếu ta áp dụng một cách hợp lý các công thức trên thì lượng nước tưới sẽ giảm mà vẫn đảm bảo đáp ứng được những yêu cầu đặt ra của vùng, lượng nước yêu cầu nhỏ dẫn đến khối lượng công trình nhỏ, vốn đầu tư xây dựng công trình ít, đồng thời giảm ngập lụt, mất đất

canh tác, giảm thiểu về ô nhiễm môi trường, cải thiện được hệ sinh thái của vùng

Kiến nghị

Đối với vùng Đông Nam Bộ do thời tiết nắng nóng, ít mưa, nhiều nắng, nên sử dụng công thức tính bốc hơi mặt ruộng theo

Blaney-Criddle là hợp lý

Lời Cảm Ơn

Trải qua thời gian nghiên cứu khoa học, với sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.S Nguyễn Thanh Tuyền chúng em đã hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học đúng thời hạn Thông qua việc nghiên cứu này đã giúp chúng em tổng hợp ôn lại những kiến thức

cơ bản trong suốt quá trình học tập của mình Cũng qua thời gian này giúp chúng em hiểu sâu hơn về những điều đã học Do thời gian làm đề tài có hạn và chúng em mới nghiên cứu lần đầu nên không tránh khỏi những sai sót mong các Thầy chỉ dậy thêm để em nắm vững vấn đề hơn phục vụ cho công tác sau này

Em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo cơ sở 2 Dại Học Thuỷ Lợi trong suốt 5 năm qua đã truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích, đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em được tham gia nhgiên cứu học hỏi,

cùng Thầy Th.S.Tguyễn Thanh Tuyền đã tận tình hướng dẫn cho chúng em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu khoa học này

Tp Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 05 năm 2005

Nguyễn Thị Ngọc Trinh