Nghiên cứu ảnh hưởng của kỹ thuật tưới nhỏ giọt đến sinh trưởng và năng suất cà chua trồng trên đất phù sa sông hồng (tt)

TÍNH C P THI T C AăĐ TÀI tưới nước là yếu tố quyết đ nh hàng đầu, là nhu cầu thiết yếu, đóng vai trò điều tiết pháp tưới tiết ki m nước nh t, thích hợp với cây trồng c n.. Đồng bằng sôn

H C VI ỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

Công trình hoàn thành t i:

Ngư i hướng dẫn khoa h c:

H c vi n Nông nghi p Vi t Nam

Ph n bi n 3: PGS.TS Nguy n Quang Trung

Có th ể tìm hiểu luận án tại:

Thư viện Quốc gia Việt Nam

Thư viện Lương Định Của - Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Ph n 1 M Đ U

1.1 TÍNH C P THI T C AăĐ TÀI

tưới nước là yếu tố quyết đ nh hàng đầu, là nhu cầu thiết yếu, đóng vai trò điều tiết

pháp tưới tiết ki m nước nh t, thích hợp với cây trồng c n

Đồng bằng sông Hồng có điều ki n khí hậu phù hợp phát triển cây trồng

trong điều ki n th i tiết khô, l nh vào vụ đông Nghiên c u lan truyền ẩm trong

đ t do tưới nhỏ gi t có ý nghĩa về kĩ thuật r t lớn Từ đó sẽ đề xu t một chế độ tưới nhỏ gi t hợp lý nhằm nâng cao năng su t, hi u qu sử dụng nước, hi u qu

1.2 M C TIÊU C AăĐ TÀI

Đề xu t chế độ tưới nhỏ gi t thích hợp nhằm nâng cao năng su t, hi u qu

tính ít chua đồng bằng sông Hồng

1.3 PH M VI NGHIÊN C U

1.3.1.ăĐ t thí nghi m, k thu tăt i

Đồng bằng sông Hồng có 4 lo i đ t là đ t phù sa trung tính ít chua, đ t phù

sa chua, đ t phù sa gley và đ t phù sa có tầng đốm rỉ (Hội Khoa h c đ t Vi t

phù sa trung tính ít chua (đây cũng là lo i đ t có nhiều tính ch t phù hợp với yêu

cầu sinh thái c a cà chua) Trong ph m vi nghiên c u c a đề tài, ch n lo i đ t

tưới trong những th i điểm khan hiếm nước (vụ Đông) Ngoài ra, kỹ thuật tưới

1.3.2 Th i gian nghiên c u

Th i gian nghiên c u luận án: từ 10/2013 – 10/2016

Năm 2014 điều tra thực tr ng s n xu t cà chua vùng đồng bằng sông Hồng

năm 2015

1.3.3.ăĐ aăđi m nghiên c u

Điều tra thực tr ng s n xu t cà chua được thực hi n t i 6 tỉnh s n xu t cà

Ninh và Hưng Yên

1.4 NH NGăĐịNGăGịPăM I C AăĐ TÀI

trung tính ít chua đồng bằng sông Hồng vùng Gia Lâm, Hà Nội

trên đ t phù sa trung tính ít chua đồng bằng sông Hồng vùng Gia Lâm, Hà Nội

1.5 Ý NGH ƾAăKHOAăH C VÀ TH C TI N C AăĐ TÀI

1.5.1 Ý ngh ƿaăkhoaăh c

1.5.2 Ý ngh ƿaăth c ti n

PH N 2 T NG QUAN CÁC V NăĐ NGHIÊN C U

2.1 T NG QUAN V KHU V C NGHIÊN C U

2 1.1.ăĐ căđi m khí h uăvùngăđ ng b ng sông H ng

tháng trong năm tương đối lớn, lượng b c x và tổng số gi nắng trong năm tương đối cao; mưa phân bố theo mùa, lượng mưa tập trung vào mùa h , độ ẩm

sinh trư ng, phát triển quanh năm Tuy nhiên do sự phân bố không đều trong năm đã gây tr ng i cho s n xu t và đ i sống con ngư i, đặc bi t là tình hình h n hán x y ra trong vùng

2 1.2.ăĐ căđi m khí h u thành ph Hà N i

ĐBSH Di n biến khí hậu trong th i gian thực hiên thí nghi m không có yếu tố

đây (1996 - 2016)

2.1.3 ăĐ căđi m đ tăđai vùngăđ ng b ng sông H ng

Đ t đai nông nghi p là nguồn tài nguyên cơ b n c a vùng do phù sa c a h

đồng bằng Bắc Bộ như Phú Th , Vĩnh Phúc, Hà Tây, Hà Nội, Hưng Yên, H i Dương, Hà Nam, Nam Ð nh, Thái Bình, H i Phòng Đ t phù sa sông Hồng bao

(chiếm 34%) và phù hợp nhiều lo i cây trồng trong đó có cây cà chua

2.2 TÌNH HÌNH S N XU T CÀ CHUA TRÊN TH GI I VÀ VI T NAM 2.2.1 Tình hình s n xu t cà chua trên th gi i

- 34 t n/ha

t n/ha), Brazil (66,85 t n/ha), Hy L p (59,84 t n/ha)

2.2.2 Tình hình s n xu t cà chua Vi t Nam

nước ta cây cà chua mới được trồng kho ng trên 100 năm, l ch sử phát triển còn r t non trẻ so với thế giới, nhưng với điều ki n th i tiết thuận lợi thích hợp để

đã được trồng hầu hết các tỉnh, thành với nhiều vụ trong năm (Lê Th Th y, 2012) Trong giai đo n 2012 - 2016, di n tích trồng cà chua c a Vi t Nam kho ng từ 23,88

2.2.2.2 Vùng đồng bằng sông ảồng

2.3 T I HI NăĐ I TI T KI MăN C

2.3.1 Khái ni măt i ti t ki măn c

Volume Irrigation System) được đặc trưng b i sự cung c p thư ng xuyên một

tưới (Lê Sâm, 2005)

Phương pháp tưới hi n đ i tiết ki m nước là phương pháp sử dụng thiết b

tưới Do vậy, căn c vào đặc tính c a thiết b tưới và hình th c phân phối nước từ

2.3.2.ăCácăph ngăphápăt i hi năđ i ti t ki măn c

Tưới phun mưa là phương pháp sử dụng một h thống thiết b để phân phối nước tưới dưới d ng mưa rơi trên mặt đ t (Trần Hùng và cs., 2013)

Tưới nhỏ gi t là hình th c đưa nước trực tiếp đến vùng gốc và r cây trồng dưới d ng từng gi t nước thông qua thiết b t o gi t (Trần Hùng và cs., 2013) Đặc điểm c a tưới nhỏ gi t là lưu lượng tưới nhỏ, th i gian một lần tưới kéo dài,

xác, đưa nước và ch t dinh dưỡng đến vùng đ t quanh r cây

2.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN C U, ÁP D NG VÀ HI U QU T I

TI T KI Mă N C CHO CÂY TR NG C N TRÊN TH GI I

VÀ VI T NAM

2.4.1 Trên th gi i

năm 1940 t i Anh sau đó phát triển ra khắp các quốc gia trên thế giới như Mỹ,

tưới này đó là tiết ki m nước tưới, tăng năng su t cây trồng

2.4.2 Vi t Nam

Tưới tiết ki m nước cho các lo i cây trồng đã tr nên phổ biến trong điều

Vi n Khoa h c Th y lợi là cơ quan tiên phong nghiên c u ng dụng các công

số nhóm cây trồng đặc thù và cây có giá tr kinh tế như cây ăn qu , cây công

2.5 T NG QUAN V MÔ HÌNH TRUY N M

Di n biến độ ẩm trong tầng đ t canh tác là yếu tố quan tr ng, dự báo được

Đã có nhiều nghiên c u về chuyển động c a nước trong đ t, mô hình mô

trên các điều ki n thực nghi m khác nhau từ đó chẩn đoán nhu cầu tưới c a cây

(1994), Đàm Xuân Hoàn (1994), Nguy n Quang Kim (1999), Nguy n T t C nh (2000), Vũ Chí Công và Bùi Quốc Lập (2012) Trên thế giới, v n đề này cũng được r t nhiều nhà khoa h c quan tâm như Bresler et al (1971), Warrick (1974), Philip (1971), Rochester and Busch (1972), Witney et al (1982), Bailey and

tưới cụ thể, lưu lượng tưới, mật độ cây đến động thái độ ẩm đ t Gi i phương

PH N 3 V T LI UăVẨăPH NGăPHỄPăNGHIểNăC U

3.1 V T LI U NGHIÊN C U

3.1.1.ăGố ng cà chua

3.1.2 Dây nh gi t

3.1.3.ăĐ t phù sa

Đ t bố trí thí nghi m và triển khai mô hình trình di n là đ t phù sa sông

lượng nước tưới nhỏ gi t cho cà chua trong hai vụ Đông 2014, 2015

Đánh giá nh hư ng c a kỹ thuật tưới nhỏ gi t đến sinh trư ng, năng su t,

đồng bằng sông Hồng vùng Gia Lâm, Hà Nội

3.3.ăPH NGăPHỄPăNGHIểNăC U

3.3.1 Thu th p s li u

Đông, Hà Nội Các số li u thu thập trong giai đo n từ năm 1996 đến 2016 bao

pháp điều tra nhanh nông thôn bằng phiếu điều tra nông hộ Điều tra t i 6 tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng là H i Dương (huy n Nam Sách), H i Phòng (th xã Đồ Sơn ), Nam Đ nh (huy n Nghĩa Hưng), thành phố Hà Nội (huy n Gia Lâm), Bắc Ninh

tr lên

3.3.2.ă Xácă đ nh đ că tínhă lỦ,ă hóaă đ t, và m că n c ng m t iă đ aă đi m thí nghi m

phương pháp Amon axetat (pH=7), đ nh lượng kali trên quang kế ng n lửa

(%TLĐK), xác đ nh bằng phương pháp cân, s y Độ ẩm cây héo (βch) xác đ nh

ẩm tối đa đồng ruộng (βđr), l y mẫu đ t bằng ống dung tr ng

3.3.3.ăXácăđ nhăđ sâu t ngăđ t c n làm m

đ t tập trung ch yếu bộ r cây cà chua chính là độ sâu tầng đ t cần làm ẩm

3.3.4 Thí nghi mă xácă đ nh áp l că n c,ă l uă l ng nh gi t thích h p và

mi n th mătrongăđ tădoăt i nh gi t (thí nghi m 1)

0,18 atm Xác đ nh các m c lưu lượng tương ng với các m c áp lực là 0,31;

chiều rộng và chiều sâu tính từ giữa khối C 60 phút theo dõi độ ẩm một lần 4

6 độ sâu 0 - 5 cm, 5 - 10 cm, 10 - 15 cm, 15 - 20 cm, 20 - 25 cm, 25 - 30 cm

3.3.5 Xây d ng mô hình toán v lan truy n mă trongă đ tă doă t i

nh gi t

hướng chuyển động c a nước trong đ t, sử dụng phương pháp toán h c xây dựng

d ng phương trình tổng quát c a mô hình truyền ẩm Sử dụng phương pháp toán

xác đ nh được các h số trong phương trình tổng quát, xây dựng được hàm xác

đ nh độ ẩm tương ng với số li u thực nghi m Kiểm ch ng hàm độ ẩm đã xây

3.3.6 Thí nghi m lan truy n mătrongăđ tădoăt i nh gi t trong phòng thí nghi m (thí nghi m 2)

nước cần cung c p cho khối đ t để độ ẩm đ t từ độ ẩm ban đầu đến độ ẩm tối đa đồng ruộng Bố trí tưới nhỏ gi t cho các khối đ t, mỗi khối đ t có một vòi nhỏ

nghi m 1, theo dõi độ ẩm trên các khối đ t tính từ điểm tưới, các v trí cách nhau

bước trong trình tự xây dựng mô hình toán (mục 3.3.5) để xác đ nh các hàm độ

ẩm đ t trong mô hình

3.3.7 B trí thí nghi m và mô hình tr ngăcƠăchuaăngoƠiăđ ng ru ng

đ với 3 lần nhắc l i, tổng cộng có 15 ô thí nghi m Các công th c thí nghi m (CT) như sau: CT1: Không tưới; CT2: Tưới rãnh; CT3: Tưới nhỏ gi t với giới

rộng 1 m, lên luống cao 20 cm, chiều rộng rãnh tưới 30 cm

3.3.7.4 Các ch ỉ tiêu theo dõi

3.3.8 Xây d ng mô hình toán do t i nh gi t cho cà chua s n xu t ngoài

đ ng ru ng

tưới (70 - 100)% độ ẩm tối đa đồng ruộng (βđr) trong thí nghi m vụ Đông 2014

để tìm các h số trong hàm xác đ nh độ ẩm c a mô hình toán về lan truyền ẩm ngoài đồng ruộng Các bước thực hi n xây dựng hàm xác đ nh độ ẩm đ t trong

mô hình được thực hi n theo trình tự như mục 3.3.5

3.3.9 ng d ng mô hình toán đ d báo th iăđi măt i, tính s l năt i và

l ngăn căt i nh gi t cho cà chua

độ ẩm đ t Dự báo th i điểm tưới từ phương trình hàm xác đ nh độ ẩm đ t với độ

ẩm giới h n ph i tưới So sánh độ ẩm đ t dự báo với giới h n tưới để xác đ nh

điểm tưới và độ ẩm tối đa đồng ruộng

3.3.10.ăPh ngăphápăđánhăgiáăhi u qu s d ngăn c

đơn v lượng nước tưới Được xác đ nh giữa tỷ l năng su t thực thu (t n/ha) với

/ha)

3.3.11.ăPh ngăphápăđánhăgiáăhi u qu kinh t s n xu t cà chua

3.3.12 X lý s li u

phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) theo chương trình STAR-

Các số li u độ ẩm đ t được xử lý bằng phần mềm Excel và sử dụng hàm Regression trong Excel để phân tích hồi quy, xác đ nh h số hồi quy và h số tương quan

PH N 4 K T QU VÀ TH O LU N

4.1 TH C TR NG S N XU T CÀ CHUA T I M T S T NHă Đ NG

B NG SÔNG H NG

4.1.1 Th i v và gi ng cà chua

ngư i dân canh tác cà chua ch yếu trong 4 th i vụ là vụ Hè - Thu (ngày trồng

như Magic, Gandeva, Savior, VL2000, VL3500, Tre Vi t, Montavi, Mongan,

4.1.2 Ngu năn căvƠăph ngăphápăt iăn c trong s n xu t cà chua vùng

đ ng b ng sông H ng

lượng không đ m b o Phương pháp tưới phổ biến là tưới rãnh, phương pháp tưới nhỏ gi t cho cà chua s n xu t ngoài đồng ruộng chưa được áp dụng

4.1.3 Hi u qu kinh t c a cây cà chua v Đôngănĕmă2013 m t s vùng

tr ng chính c a đ ng b ng sông H ng

Cây cà chua đem l i hi u qu kinh tế cao cho vùng ĐBSH, s n xu t cà chua

250.000 đồng/công, hi u qu đồng vốn từ 2,23 - 3,08 lần

4.2 M T S Đ Că TệNHă Lụ,ă HịAă Đ Tă VẨă Đ SÂU M Că N C

NG M KHU V C THÍ NGHI M

4.2.1.ăĐ cătínhălỦ,ăhóaăđ t thí nghi m

Đ t thí nghi m và mô hình đều có thành phần cơ giới th t pha cát,

kho ng từ 31,41 - 32,24% Đ t có thành phần cơ giới và các tính ch t vật lý

phân trong đ t m c trung bình, hàm lượng lân d tiêu m c giàu, kali d tiêu nghèo

4.2.2.ăĐ sâu m căn c ng m

Trong hai năm nghiên c u c hai đ a điểm thí nghi m và triển khai mô

trên đ t phù sa sông Hồng t i H c vi n Nông nghi p Vi t Nam và Cổ Bi mực nước ngầm không nh hư ng tới di n biến độ ẩm đ t trong tầng đ t ch a bộ r cây cà chua

4.3 ÁP L Că N C,ă L Uă L NG NH GI T VÀ MI N TH M TRONGăĐ TăDOăT I NH GI T

4.3 1.ăĐ sâu t ngăđ t c n làm m

độ sâu 0 - 30 cm, các r phụ tập trung dày đặc độ sâu 0 - 20 cm Như vậy độ

sâu 0 - 20 cm

4.3.2 Áp l căn c,ăl uăl ng nh gi t thích h p và mi n th mătrongăđ t do

t i nh gi t

sâu 0 - 20 cm

4.3.3 Mi n th mătrongăđ tădoăt i nh gi t

do tưới nhỏ gi t với áp lực nước 0,16 atm và lưu lượng nhỏ gi t 0,43 lít/gi sau

4.4 MÔ HÌNH TOÁN V LAN TRUY N Mă TRONGă Đ Tă DOă T I

NH GI T

4.4.1 Mô hình toán v lan truy n mădoăt i nh gi t trên kh iăđ t trong phòng thí nghi m

Trong điều ki n thực nghi m với áp lực nước 0,16 atm, lưu lượng nhỏ gi t

F(x;y) = f(x;y) + g(y)

Trong đó: y là độ sâu tầng đ t; x là kho ng cách từ v trí xác đ nh độ ẩm tới

gian tưới (t i th i điểm đo); F(x;y) là hàm xác đ nh độ ẩm t i v trí M(x;y) sau

Xác đ nh hàm g(y):

khi tưới, sử dụng lý thuyết toán xác đ nh được quy luật c a hàm g(y) có d ng:

Trong đó: a, b là các hằng số phụ thuộc vào giá tr độ ẩm đ t t i th i điểm đo; 1,5 là hằng số để khi xác đ nh độ ẩm t i trung điểm c a lớp đ t 0 - 5 cm ( điểm giữa c a các lớp 0 - 5 cm, y = 2,5) thì g(y) = a

Xác đ nh hàm f(x;y):

độ ẩm đ t giữa các th i điểm quan trắc độ ẩm, sử dụng lý thuyết toán xác đ nh được quy luật c a hàm f(x;y) có d ng như sau:

Trong đó: k, α, β là các hằng số dương phụ thuộc vào tính ch t đ t thí nghi m

Xác đ nh phương trình tổng quát hàm F(x;y) c a mô hình truyền ẩm

Để gi i phương trình F(x;y) cần xác đ nh các h số k;α;β;a;b dựa vào các số

4.4.1.1 Xác định hàm độ ẩm trước tưới g(y)

= 0,933298

4.4.1.2 Xác định hàm độ ẩm tăng thêm f(x;y) và hàm độ ẩm ạ(x;y)

a Ngay sau khi k ết thúc tưới nhỏ giọt

= 0,946491

b Sau khi k ết thúc tưới nhỏ giọt 1 ngày

= 0,925598

c Sau khi k ết thúc tưới nhỏ giọt 2 ngày

= 0,559009

d Sau khi kết thúc tưới nhỏ giọt 3 ngày

đối ch ng (tỷ l f) đa số đều nhỏ hơn 10% (23/25 mẫu) Hàm F(x;y) dự báo tốt

4.4.2 Mô hình toán v lan truy n mă doă t i nh gi t cho cà chua ngoài

đ ng ru ng

Phương trình tổng quát hàm F(x;y) c a mô hình truyền ẩm ngoài đồng

Từ số li u thực nghi m, sử dụng các phép biến đổi, lập hàm hồi quy tuyến

độ ẩm cho sai số giữa giá tr độ ẩm thực đo và độ ẩm tính toán đều nhỏ hơn 10%

4.4.2.6 Mô hình toán v ề lan truyền ẩm trong đất khi có mưa

nước, khi đó độ ẩm đ t phụ thuộc ch yếu vào độ sâu tầng đ t Xây dựng d ng

ẩm đ t Ví dụ trận mưa ngày 23/10/2014 với lượng mưa đo được là 41,7 mm, từ

= 0,962860

Để xây dựng mô hình toán xác đ nh độ ẩm đ t theo th i gian, tiến hành theo

Trong đó a, b là các h số phụ thuộc vào giá tr độ ẩm đ t thực đo

Xác đ nh h số a, b dựa vào số li u độ ẩm đ t thực đo trong hai giai đo n sau khi mưa lớn (> 10 mm) và giai đo n không có mưa (hoặc < 10 mm)

a Hàm xác định độ ẩm đất theo thời gian trong giai đoạn sau khi mưa lớn

Ngày 29/10/2014 mưa lớn 48,1 mm, để xác đ nh h số a, b dựa vào số li u

hàm Regression trong Excel xác đ nh được:

f(t) = 34,345084(t+1)-0,022820

= 0,825562

b Hàm xác định độ ẩm đất theo thời gian trong giai đoạn không có mưa

Ngày 16/11/2014 mưa với lượng mưa 10,1 mm do vậy để xác đ nh h số a,

b trong trư ng hợp này sử dụng số li u theo dõi độ ẩm đ t từ ngày 17/11 đến

với h số xác đ nh hồi quy R2

= 0,856977

trên 5% như vậy hàm f(t) xác đ nh độ ẩm theo th i gian trong giai đo n này là

nước tưới theo mô hình toán do tưới nhỏ giọt cho cà chua vụ đông 2014

vào lượng mưa và lượng nước tưới Dự báo độ ẩm trong c vụ bằng cách chia

sai khác không đáng kể Số lần tưới theo dự báo trong c vụ là 11 lần, số lần tưới

kho ng 19,35 - 19,77 mm)

4.5 NG D NG MÔ HÌNH TOÁN Đ D BÁO TH Iă ĐI Mă T I, TÍNH TOÁN S L NăT IăVẨăL NGăN CăT I NH GI T CHO CÂY CÀ CHUA V ĐỌNGă2015

4.5.1 Ki m ch ng mô hình toán v i di n bi năđ măđ tădoăt i nh gi t cho cây cà chua v đôngă2015

đo và tính toán trong hầu hết các mẫu đều nhỏ hơn 5%, có 26 mẫu (trong tổng số

được để xác đ nh di n biến độ ẩm đ t, dự báo được th i điểm tưới và lượng nước tưới cho cây cà chua trong thí nghi m và mô hình vụ Đông 2015

4.5.2 K t qu ng d ng mô hình toán đ d báo th iăđi măt iăvƠăl ng

n căt i cho cà chua v đôngă2015

được từ độ ẩm dự báo từ 38 - 38,5 mm (nếu tính đến tỷ l di n tích c p nước do tưới nhỏ gi t lượng nước tưới mỗi lần dao động trong kho ng 19,87 - 20,14 mm)

2015 c hai đ a điểm H c vi n và Cổ Bi đều là 9 lần ít hơn so với dự báo 2 lần