Thành lập bản đồ nhu cầu và trữ lượng tài nguyên nước cho sản xuất nông nghiệp tại tiểu vùng tây sông hậu kiên giang

CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG Đề tài luận văn thạc sĩ “Thành lập bản đồ nhu cầu và trữ lượng tài nguyên nước cho sản xuất nông nghiệp tại tiểu vùng Tây Sông Hậu - Kiên Giang”, do học viên Nguy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ

THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NHU CẦU

VÀ TRỮ LƯỢNG TÀI NGUYÊN NƯỚC

CHO SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TẠI

TIỂU VÙNG TÂY SÔNG HẬU - KIÊN GIANG

NGUYỄN THỊ THU LỄ

AN GIANG, 12/2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ

THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NHU CẦU

VÀ TRỮ LƯỢNG TÀI NGUYÊN NƯỚC

CHO SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TẠI

TIỂU VÙNG TÂY SÔNG HẬU - KIÊN GIANG

NGUYỄN THỊ THU LỄ MSSV: CH165812

CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG

Đề tài luận văn thạc sĩ “Thành lập bản đồ nhu cầu và trữ lượng tài nguyên nước cho sản xuất nông nghiệp tại tiểu vùng Tây Sông Hậu - Kiên Giang”, do học viên Nguyễn Thị Thu Lễ có mã số sinh viên

CH165812 lớp Khoa học cây trồng khóa 3 thực hiện dưới dự hướng dẫn của TS Nguyễn Thế Cường, TS Dương Văn Nhã Tác giả đã báo cáo kết quả nghiên cứu và được Hội đồng Khoa học và Đào tạo thông qua ngày 29 tháng 12 năm 2019

Thư ký

(Ký tên) Ký tên)

Giáo viên hướng dẫn

TS LÊ TẤESDASDASDSADSADSN LỢI SS

Chủ tịch hội đồng

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới Tiến sĩ Dương Văn Nhã, Tiến

sĩ Nguyễn Thế Cường và Thạc sĩ Thái Minh Tín đã quan tâm, chỉ bảo, hướng dẫn rất tận tình trong suốt quá trình em thực hiện đề tài Bên cạnh đó, xin cám

ơn hỗ trợ nhiều mặt từ dự án “Nghiên cứu xây dựng bản đồ cho nhu cầu và trữ

lượng tài nguyên nước phục vụ hoạt động sản xuất nông nghiệp tại tỉnh Kiên Giang” được tài trợ bởi Bộ Giáo dục và Đào tạo

Anh/chị và các bạn tập thể lớp Cao học Khoa học Cây trồng khóa 03 luôn nhiệt tình quan tâm, giúp đỡ em trong thời gian học tập

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và người thân đã luôn quan tâm, động viên giúp đỡ để em hoàn thành tốt đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn!

Nguyễn Thị Thu Lễ

LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực, các thông tin sử dụng để tham khảo đều có nguồn gốc tường minh, rõ ràng và công trình nghiên cứu này chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

An Giang, ngày 29 tháng 12 năm 2019

Người thực hiện

Nguyễn Thị Thu Lễ

TÓM TẮT

Trong những năm gần đây, điều kiện thời tiết, khí hậu có chiều hướng diễn biến ngày càng phức tạp Vì vậy, việc thành lập bản đồ nhu cầu và trữ lượng tài nguyên nước ngọt cho cây trồng tại tiểu vùng Tây sông Hậu thuộc tỉnh Kiên Giang là rất cần thiết Đề tài tập trung vào những nội dung nghiên cứu,

cụ thể như sau: Đánh giá mức độ đáp ứng lượng nước ngọt để phục vụ cho canh tác các loại cây trồng chính; Xác định nhu cầu tưới cho cây khóm trên 3 loại đất: đất phèn tiềm tàng nông mặn (Sp1M); đất phèn hoạt động sâu mặn (Sj2M); đất phèn hoạt động sâu (Sj2); Xây dựng bản đồ đáp ứng nước cho 2 loại cây trồng lúa và khóm Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy, tổng lượng nước nông dân sử dụng tưới cho lúa trong hai vụ lúa Đông Xuân và Hè Thu lần lượt là 3510 và 2570 m3/ha Trong khi đó, tổng lượng nước tưới sử dụng cho cây khóm khoảng 741,54 m3/ha Loại đất Sj2M và Sp1M có lượng nước thấm lậu cao hơn so với loại đất Sj2 ở những ngày lượng mưa nhiều và khá tương đồng ở ngày mưa ít Kết quả xây dựng bản đồ đáp ứng nước cho thấy, thiếu nước tưới vào tháng 3.2016 (28%) và tháng 4.2016 (18%) lượng nước tối thiểu cần tưới là 250 m3/ha Tóm lại, xét về tổng thể trữ lượng nước trong mùa khô tại vùng TSH năm 2016 có thể đáp ứng cho nhu cầu nước ngọt của hai cây trồng chính gồm lúa và khóm

Từ khóa: lịch thời vụ, mức độ đáp ứng nước, hiệu quả sử dụng nước, lúa,

khóm

ABSTRACT

Changing weather conditions such as increased temperature, prolonged drought, sea-level rise and more frequent and extreme tropical storms are complicated and unpredictable in recent years in the Mekong delta and Kien Giang province The mapping, as well as forecasting of freshwater demand and freshwater reservoir for crop production in the changing weather conditions, is crucially important for the sub-region of the Western Hau River This study focuses on the following major objectives: Freshwater demand assessment of major crops for management of crop production in the sub-region; Determination of the irrigation demand for pineapple on three soil types: potential and shallow saline and acid sulfate soil (Sp1M); deep and active saline and acid sulfate soil (Sj2M); deep and active acid sulfate soil (Sj2); Construction of freshwater demand maps for two major crops, rice and pineapple The research data show that the total volume of freshwater farmers used for rice irrigation in the Winter-Spring and the Summer - Autumn seasons were 3510 m3/ha and 2570 m3/ha, respectively The total freshwater usage for pineapple was much lower than for rice, taken about 741,54 m3/ha During days of heavy and lengthy rains, two soil types Sj2M and Sp1M had been shown to have a higher water infiltration volume than that of the Sj2 soil type These three soil types had similar water infiltration volume on days with light rains The data from the construction of the freshwater demand maps revealed that there was a shortage of the freshwater for irrigation during March (28%) and April (18%) in 2016, and the minimal freshwater needed for irrigation was 250 m3/ha In short, the total freshwater reserves in the sub-region during the dry season of 2016 could meet the freshwater demand for two major crops, including rice and pineapple

Keywords: Cropping calendar, Water demand level, Water use efficiency, Rice, Pineapple

MỤC LỤC

MỤC LỤC viii

DANH SÁCH BẢNG xi

DANH SÁCH HÌNH xii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiii

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3

1.2.1 Mục tiêu chung 3

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 3

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 3

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 3

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI 4

1.5.1 Ý nghĩa khoa học 4

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

2.1 ĐẶC ĐIỂM VÙNG NGHIÊN CỨU TỈNH KIÊN GIANG 5

2.1.1 Đặc điểm địa lý - kinh tế tỉnh Kiên Giang 5

2.1.2 Đặc điểm địa lý - kinh tế tiểu vùng Tây sông Hậu 6

2.1.3 Hiện trạng thủy lợi, cấp nước tỉnh Kiên Giang 6

2.2 NHU CẦU VỀ NƯỚC CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG CÂY TRỒNG NGHIÊN CỨU 8

2.2.1 Vai trò của nước ngọt 8

2.2.2 Cây lúa 9

2.2.3 Cây dứa (khóm) 12

2.3 PHƯƠNG PHÁP ƯỚC TÍNH TRỮ LƯỢNG NƯỚC 13

2.3.1 Xác định nhu cầu nước cho cây trồng 13

2.3.2 Phương trình xác định nhu cầu nước cho cây trồng 15

2.3.3 Việc tính toán nhu cầu nước trong vùng 16

2.4 HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NƯỚC VÀ BỐ TRÍ MÙA VỤ CHO CANH TÁC NÔNG NGHIỆP 19

2.4.1 Hiệu quả sử dụng nước cho canh tác nông nghiệp 19

2.4.2 Đánh giá bố trí mùa vụ 20

2.5 ỨNG DỤNG GIS 20

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 23

3.1.1 Thời gian và địa điểm 23

3.1.2 Đối tượng nghiên cứu 23

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.2.1 Ước lượng trữ lượng nước trong vùng 23

3.2.2 Điều tra thực trạng hiệu quả sử dụng nước của nông dân 24

3.2.3 Xác định nhu cầu nước cho cây trồng 25

3.2.4 Đánh giá tính phù hợp lịch thời vụ của hệ thống cây trồng dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu trong một năm 31

3.2.5 Xử lý số liệu 32

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

4.1.NGUỒN TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT CỦA TIỂU VÙNG TÂY SÔNG HẬU 33

4.2 HIỆN TRẠNG CANH TÁC TẠI TIỂU VÙNG TSH 34

4.2.1 Diễn biến nhiệt độ trong vùng năm 2015 và 2016 34

4.2.2 Diễn biến mặn trong vùng năm 2015 và 2016 37

4.2.3 Hiện trạng canh tác tại tiểu vùng TSH 39

4.3 ƯỚC LƯỢNG NHU CẦU NƯỚC CỦA HỆ THỐNG CÂY TRỒNG TRONG TIỂU VÙNG 41

4.3.1 Nhu cầu và lượng nước tưới cho các giai đoạn sinh trưởng cây lúa41 4.3.1.1 Nhu cầu nước tưới lúa 41

4.3.1.2 Hiệu quả sử dụng nước trên lúa của người dân vùng TSH 42

4.3.2 Nhu cầu và lượng nước tưới cho các giai đoạn sinh trưởng cây Khóm 43

4.3.2.1.Nhu cầu nước tưới cho khóm 43

4.3.2.2 Hiệu quả sử dụng nước trên lúa của người dân vùng TSH 45

4.3.3 Kết quả thu được từ thí nghiệm trên cây khóm 46

4.3.3.1 Kết quả phân tích đất 46

4.3.3.2 Nhiệt độ và lượng mưa 47

4.3.3.3 Khả năng thấm lậu 48

4.3.3.4 So sánh kết quả thí nghiệm với tính toán nhu cầu nước cây khóm 49

4.4 ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ĐÁP ỨNG NƯỚC PHỤC VỤ CHO CANH TÁC CÂY TRỒNG CHÍNH 50

4.4.1 Lịch canh tác lúa vùng TSH 50

4.4.2 Đánh giá mức độ đáp ứng nước phục vụ cho canh tác cây trồng chính 51

4.4.2.1 Đánh giá mức độ đáp ứng nhu cầu nước theo không gian 51

4.4.2.2 Đánh giá mức độ đáp ứng nhu cầu nước theo thời gian 56

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58

5.1 KẾT LUÂN 58

5.2 KIẾN NGHỊ 58

TÀI LIỆU KHAM KHẢO 59

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Đặc điểm tự nhiên – kinh tế tỉnh Kiên Giang 5

Bảng 2.2: Nhu cầu nước tưới của lúa 10

Bảng 2.3: Hệ số cây trồng Kc theo kết quả thực nghiệm của FAO 17

Bảng 3.1: Xác định nhu cầu nước cho cây lúa 25

Bảng 3.2: Khoảng giá trị Kc và giai đoạn sinh trưởng của lúa 26

Bảng 3.3: Bảng mô tả các nghiệm thức 29

Bảng 4.1: Hiện trạng sử dụng đất các mô hình canh tác tại vùng TSH thuộc tỉnh Kiên Giang theo thời vụ 40

Bảng 4.2: Nhu cầu nước tưới của cây lúa (mm) ở 1 số mô hình canh tác điển hình tại vùng TSH giai đoạn 7.2015-6.2016 41

Bảng 4.3: Đặc tính đất tại vùng TSH 46

Bảng 4.4: Hiện trạng thừa/thiếu nước qua các tháng tại vùng TSH 55

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Bản đồ hành chính tỉnh Kiên Giang và tiểu vùng Tây sông Hậu 6

Hình 2.2: Hệ thống sông ngòi trong tiểu vùng Tây sông Hậu 7

Hình 2.3: Nhu cầu nước của lúa theo từng thời kỳ 11

Hình 2.4: Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến nhu cầu nước cây trồng 16

Hình 2.5: Mô hình đo ETo cho cây trồng 18

Hình 3.1: Bản đồ đất tỉnh Kiên Giang 27

Hình 3.2: Thiết bị đo mưa đơn giản 29

Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm trên cây khóm 30

Hình 3.4: Lắp đặt thí nghiệm theo mô hình Lysimeter xác định ETo 30

Hình 3.5: Chồng lấp các bản đồ đơn tính 32

Hình 4.1: Ước lượng trữ lượng nước ngọt từ sông, mưa, trữ trong vùng TSH 34

Hình 4.2: Bản đồ phân bố nhiệt vùng TSH năm 2015 35

Hình 4.3: Bản đồ phân bố nhiệt vùng TSH năm 2016 35

Hình 4.4: Bản đồ phân bố mặn vùng TSH năm 2015 37

Hình 4.5: Bản đồ phân bố mặn vùng TSH năm 2016 37

Hình 4.6: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất vùng TSH năm 2015 39

Hình 4.7: Lượng nước và hiệu quả sử dụng nước cho cây lúa ở hai vụ của nông dân vùng TSH 42

Hình 4.8: Lượng nước tưới tính theo mô hình khóm cho từng loại đất tại huyện Gò Quao, Kiên Giang 44

Hình 4.9: Hiện trạng và hiệu quả sử dụng nước cho cây khóm của nông dân vùng TSH 45

Hình 4.10: Diễn biến mưa và nhiệt độ tại Gò Quao 47

Hình 4.11: Khả năng thấm lậu của 3 loại đất trồng khóm tại huyện Gò Quao, Kiên Giang 48

Hình 4.12: Nhu cầu tưới của khóm trên ba loại đất tại Gò Quao 49

Hình 4.13: Lịch thời vụ sản xuất lúa vùng TSH 50

Hình 4.14: Bản đồ mức độ thừa/thiếu nước vùng TSH tháng 11.2015 52

Hình 4.15: Bản đồ mức độ thừa/thiếu nước vùng TSH tháng 12.2015 52

Hình 4.16: Bản đồ mức độ thừa/thiếu nước vùng TSH tháng 01.2016 53

Hình 4.17: Bản đồ mức độ thừa/thiếu nước vùng TSH tháng 02.2016 53

Hình 4.18: Bản đồ mức độ thừa/thiếu nước vùng TSH tháng 03.2016 54

Hình 4.19: Bản đồ mức độ thừa/thiếu nước vùng TSH tháng 04.2016 54

Hình 4.20: Khả năng đáp ứng nhu cầu nước cho khóm và thời vụ lúa vùng TSH 56

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

(Intergovernmental Panel on Climate Change)

(United Nations Development Programme) FAO

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (Food and Agriculture

Organization of the United Nations)

(Reference Evapotranspiration)

(Crop evapotranspiration)

(System of Rice Intensification)

(Crop Water Requirement)

(Crop Use Water)

(Effective Precipition Estimates)

(Calculate actual irrigation requirements)

(Estimating irrigation efficiency)

(Estimate total irrigation requirements)

(Estimate the total irrigation demand)

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Nước ngọt là nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống của người dân nhiều nơi trên thế giới, và là nguồn tài nguyên quan trọng cho sự phát triển bền vững của đất nước Nó cần thiết cho sự phát triển nông nghiệp, công nghiệp, kinh tế

và là thành phần quan trọng của môi trường tác động đến bảo tồn thiên nhiên (Chartzoulakisa, 2014) Đối với ngành nông nghiệp việc sản xuất đòi hỏi nhu cầu nước tưới chiếm khoảng 70% lượng nước ngọt trên thế giới (FAO, 2013) Theo Ngô Tiến Dũng (2011), nguồn tài nguyên nước đang cạn kiệt, và sự khan hiếm nước đe dọa 2 tỉ người trên hành tinh Dự tính đến năm 2025, gần 1/4 trên tổng diện tích 79 triệu ha lúa nước sẽ bị thiếu nước

Trước thực trạng khan hiếm nguồn nước ngọt, việc ứng dụng nông nghiệp thông minh là yêu cầu cấp thiết để hướng tới sự thay đổi hệ thống sản xuất hiệu quả hơn, ví dụ dùng ít nước, ít đất nhưng sản xuất lương thực bền vững hơn và khôi phục nhanh sau điều kiện khó khăn (FAO, 2013) Ngày nay, các nghiên cứu đã áp dụng hệ thống thông tin địa lý (Geographical Information System (GIS)) như công cụ đánh giá nhu cầu sử dụng nước cho cây trồng bởi

vì GIS là một hệ thống được trợ giúp để phân tích, lưu trữ và thể hiện số liệu địa lý Do áp lực về đất, nguồn nước, quản lý sử dụng đất, việc dự báo (cây trồng, thời tiết, cháy…) ở mức độ không gian là rất cần thiết GIS là công cụ hữu ích cho các nhà làm chính sách (Acharya và cs., 2014; Maracchia và cs., 2000; Schuster và cs., 2008; Pakhale và cs., 2010) Pakhale và cs., (2010) cho rằng, việc sử dụng cách tiếp cận cả viễn thám và GIS đạt hiệu quả cao cho việc đánh giá nhu cầu sử dụng nước của cây và dựa trên nguyên tắc bốc thoát hơi nước của cây (EvapoTranspiration-ET) dựa trên đo thực tế ngoài đồng, mô hình thủy lực, kỹ thuật viễn giám (FAO, 2013) Có thể nói GIS là một công cụ mạnh mẽ trong việc hỗ trợ hoạch định chính sách và đưa ra các quyết định (Heinemann và cs., 2002)

Kiên Giang hiện đang là tỉnh dẫn đầu cả nước về sản lượng lúa, chiếm 10,10% sản lượng lúa cả nước và 17,90% sản lượng lúa ĐBSCL Diện tích sản xuất lúa chất lượng cao chiếm trên 70% tổng diện tích sản xuất lúa Trong đó, tiểu vùng Tây sông Hậu (TSH) thuộc tỉnh Kiên Giang có diện tích lúa chiếm tỷ trọng khoảng 33,5% diện tích lúa toàn tỉnh Phát triển diện tích cây ăn trái các loại khoảng 25-30 ngàn ha, trong đó, khóm khoảng 7,100 ha (theo Viện Kỹ Thuật Biển, 2012) Ngoài ra, khóm là cây được xếp vào một trong ba loại cây

ăn quả hàng đầu ở nước ta, tổng diện tích dứa trên cả nước đạt 37,800 ha; với

sản lượng đạt 292,000 tấn (Đinh Vũ Thanh, 2012) Ngoài ra báo cáo của Nông-Lâm-Thủy sản tỉnh Kiên Giang vào năm 2015 diện tích trồng khóm của vùng là 3,279 ha (chiếm diện tích lớn nhất trong nhóm cây lâu năm), đạt sản lượng 43,950 tấn Điều đó cho thấy lúa, khóm là cây trồng chủ lực của vùng

để phát triển nông nghiệp

Nghiên cứu của Trần Hồng Thái (2013) cho thấy ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sử dụng nước ở Đồng bằng sông Cửu Long, làm thay đổi lượng mưa theo mùa và bốc thoát hơi tiềm năng dẫn đến nhu cầu nước tưới cho cây thay đổi, và cơ cấu mùa vụ có sự chuyển dịch hàng năm Theo Phan Văn Tân và Ngô Đức Thành (2013), khí hậu Việt Nam đã và đang biến đổi theo xu thế chung của sự biến đổi khí hậu toàn cầu Một số hiện tượng khí hậu cực đoan xảy ra thường xuyên hơn như lượng mưa cực đại và số lượng cơn mưa lớn, số đợt hạn hán có xu thế tăng lên và biến động mạnh theo không gian cũng như

có sự khác biệt đáng kể giữa các vùng tiểu khí hậu với diễn biến ngày càng phức tạp khó đoán Hugh Turral (2011), đã đề ra các chiến lược thích ứng của cây trồng như: trồng các loại cây trồng có giá trị lớn hơn, thay đổi thời vụ trồng thích hợp, đa dạng hóa trong canh tác cây trồng

Tình trạng xâm nhập mặn cả về nồng độ lẫn chiều sâu vào nội địa ở tỉnh Kiên Giang cũng như ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long đang dự báo sẽ phải đối đầu với việc thiếu hụt nguồn nước, hạn hán kéo dài và nhu cầu sử dụng nước của các quốc gia thượng nguồn Tình trạng này dẫn đến nguy cơ xâm nhập mặn sâu hơn gây khó khăn cho việc cấp nước ngọt phục vụ sản xuất và sinh hoạt Đã có nhiều nghiên cứu về vấn đề trên nhưng chỉ tính toán nhu cầu nước cho cây lúa chung cho cả mùa vụ dựa trên yếu tố khí hậu thời tiết, chưa phân tích kỹ yếu tố đất, nhu cầu từng giai đoạn sinh trưởng của cây (Viện Kỹ thuật Biển, 2012) Về mặt lý thuyết, mỗi tiểu vùng khác nhau sẽ có những đặc điểm

về khí hậu, tài nguyên (đất đai và nước) không giống nhau dẫn đến cùng loại cây trồng sẽ có nhu cầu nước khác nhau tại một thời điểm xác định Do đó, việc xác định hiện trạng nhu cầu nước cho cây trồng theo không gian và thời gian ở giai đoạn thiếu nước cho phép đưa ra những biện pháp can thiệp kịp thời để bảo đảm năng suất cây trồng là việc làm cần thiết Bên cạnh đó, nó cũng làm cơ sở cho việc chuyển dịch cơ cấu cây trồng và cải thiện hệ thống tưới tiêu

Từ đó đề tài “Thành lập bản đồ nhu cầu và trữ lượng tài nguyên nước cho sản xuất nông nghiệp tại tiểu vùng Tây Sông Hậu - Kiên Giang” được thực

hiện nhằm mục đích bố trí và sử dụng nguồn tài nguyên nước một cách hợp lý

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.2.1 Mục tiêu chung

Xác định tiềm năng nước ngọt và nhu cầu nước của cây trồng chính (lúa, khóm) làm cơ sở khuyến cáo sử dụng nước hợp lý bảo đảm sản lượng cây trồng ở tiểu vùng Tây sông Hậu, tỉnh Kiên Giang

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

 Xác định nhu cầu sử dụng nước của cây lúa và khóm

 Đánh giá mức độ đáp ứng nước ngọt phục vụ cho cây lúa và khóm ở từng tiểu vùng

 Đánh giá sự thích hợp của lịch thời vụ dựa trên nhu cầu sử dụng nước của cây trồng chính

1.3 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu

 Nguồn nước ngọt (gồm nước từ sông - nguồn nước từ các con sông,

kênh và rạch và nước mưa) phục vụ cho sản xuất lúa và khóm

 Hai loại cây trồng chính: lúa, khóm

1.3.2 Phạm vi và thời gian nghiên cứu

 Phạm vi nghiên cứu: 04 huyện thuộc tiểu vùng Tây sông Hậu của tỉnh

Kiên Giang, bao gồm Châu Thành, Giồng Riềng, Gò Quao và Tân

Hiệp

 Thời gian: 16 tháng (từ tháng 04/2018 đến tháng 08/2019 dương lịch)

1.3.3 Hạn chế của nghiên cứu

Do kinh phí và thời gian giới hạn, đề tài dựa vào số liệu thứ cấp để tính toán

và ước lượng lượng nước ngọt trong vùng

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Xác định trữ lượng nước cung cấp (nước mưa, nước từ sông, kênh, và rạch) cho địa bàn nghiên cứu

 Xác định nhu cầu về nước của các đối tượng cây trồng chính là lúa và khóm

 Đánh giá hiệu quả sử dụng nước cho sản xuất của nông dân trong địa bàn

 Đánh giá tính phù hợp của lịch thời vụ dựa trên nhu cầu nước của cây

và mức độ đáp ứng nước tưới cho tiểu vùng theo thời gian

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI

1.5.1 Ý nghĩa khoa học:

 Kết quả của đề tài là luận cứ khoa học góp phần cho việc khai thác và

sử dụng hợp lý nguồn nước ngọt ở các huyện thuộc tiểu vùng Tây sông Hậu của tỉnh Kiên Giang

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn

 Là cơ sở cho dự án nghiên cứu xây dựng bản đồ nhu cầu và trữ lượng

tài nguyên nước phục vụ hoạt động sản xuất nông nghiệp tại tỉnh Kiên Giang

 Là nguồn tài liệu khoa học tham khảo cho những nghiên cứu tiếp theo như: đánh giá thích nghi cho cây trồng, thủy sản và vật nuôi trong vùng nghiên cứu

 Làm cơ sở cho việc hiệu chỉnh lịch thời vụ để sử dụng nguồn tài nguyên nước hiệu quả hơn, đặc biệt ở các vùng thiếu nước trầm trọng, bảo đảm năng suất cây trồng ổn định, thu nhập ổn định cho nông dân, bảo đảm an ninh lương thực cho tỉnh Kiên Giang và cả nước

 Làm cơ sở cho việc quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp, cải thiện hệ thống kinh mương nội đồng, chuyển dịch cơ cấu cây trồng, vật nuôi trong vùng góp phần nâng cao thu nhập cho người dân Nó cũng làm cơ

sở cho việc cải thiện hệ thống tưới tiêu, chia sẻ nguồn nước hợp lý giảm thiểu ảnh hưởng bất lợi của biến đổi khí hậu

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 ĐẶC ĐIỂM VÙNG NGHIÊN CỨU TỈNH KIÊN GIANG

2.1.1 Đặc điểm địa lý - kinh tế tỉnh Kiên Giang

Kiên Giang nằm tận cùng phía Tây Nam của Tổ quốc và thuộc vùng Đồng bằng sông Cửu Long, là tỉnh sản xuất lương thực và thủy sản trọng điểm của

cả nước Phía Bắc giáp Campuchia, phía Nam giáp Bạc Liêu và tỉnh Cà Mau, phía Tây giáp vịnh Thái Lan, phía Đông giáp tỉnh An Giang, thành phố Cần Thơ và Hậu Giang Với hơn 200 km chiều dài bờ biển và có hàng trăm cửa sông, kênh rạch thoát nước ra biển Tây, Kiên Giang giữ một vai trò quan trọng trong nền kinh tế vùng Đồng bằng sông Cửu Long Địa thế tỉnh Kiên Giang là một hệ thống hở, thấp, chịu tác động của chế độ thủy văn, và chịu ảnh hưởng bởi 3 yếu tố: thủy triều vịnh Thái Lan, chế độ thủy văn của sông Hậu và mưa tại chỗ, chính các yếu tố này tạo nên sự phức tạp trong môi trường sinh thái Đặc biệt là vấn đề xâm nhập mặn từ biển Tây đã gây không ít khó khăn cho sinh hoạt và sản xuất, dẫn đến sự hạn chế về nguồn nước ngọt tại các địa phương ven biển (Bộ công thương, 2015)

Bảng 2.1: Đặc điểm tự nhiên – kinh tế tỉnh Kiên Giang

Tứ giác Long Xuyên, vùng Tây sông Hậu, vùng U Minh Thượng, vùng Đảo

và hải Đảo

Kiên Giang có diện tích đất trồng lúa 357,495 ha được chia thành các vùng sinh thái gồm: Vùng Tứ giác Long Xuyên đất bị nhiễm phèn mặn, bị lũ hàng năm, ven biển bị nhiễm mặn; vùng Tây sông Hậu đất bị nhiễm phèn, nước ngọt quanh năm, bị ảnh hưởng lũ sông Mekong; vùng U Minh Thượng đất bị nhiễm phèn, mặn, vào mùa khô thiếu nước ngọt, mặn xâm nhập, canh tác chủ yếu nhờ vào nước trời (Viện Kỹ thuật Biển, 2012)

2.1.2 Đặc điểm địa lý - kinh tế tiểu vùng Tây Sông Hậu

Tiểu vùng Tây sông Hậu gồm các huyện Châu Thành, Giồng Riềng, Gò Quao

và Tân Hiệp Tiểu vùng Tây sông Hậu có địa hình hướng dốc chính từ Đông Bắc sang Tây Nam, là vùng cửa mở tiếp giáp với vùng Tứ Giác Long Xuyên, thoát lũ sông Hậu ra sông Cái Lớn Cao độ biến đổi từ 0,2 - 0,8m Nơi cao nhất là vùng Tân Hiệp 0,7 - 0,9m Thấp nhất là vùng ven sông Cái Bé 0,1 -0,2m (Viện Kỹ Thuật Biển, 2012)

(Nguồn: Sở tài nguyên và Môi trường tỉnh Kiên Giang, 2012)

Hình 2.1: Bản đồ hành chính tỉnh Kiên Giang và tiểu vùng Tây sông Hậu

2.1.3 Hiện trạng thủy lợi, cấp nước tỉnh Kiên Giang

2.1.3.1 Tài nguyên nước

Các đoạn kênh đào vùng TSH thuộc tỉnh Kiên Giang là phần hạ nguồn của các tuyến kênh Cái Tư, kênh Cái Bé, kênh Thốt Nốt, kênh KH1, kênh KH5, kênh KH6, KH7, … Chúng bắt nguồn từ sông Hậu và kết thúc tại sông Cái Lớn - Cái Bé Các kênh này có kích thước khá lớn từ 10†20 m, cao trình đáy từ - 1,5

m đến - 3 m Đây là những tuyến cấp nước ngọt chính và là trục giao thông quan trọng của vùng này

Tiểu vùng Tây sông Hậu, tỉnh Kiên Giang

Hình 2.2: Hệ thống sông ngòi trong tiểu vùng Tây Sông Hậu

Theo Viện Kỹ thuật Biển (2012), sau khi đánh giá và so sánh mức độ ô nhiễm

đối với chất lượng nước mặt của tiểu vùng Tây sông Hậu qua các năm cho

thấy:

Vùng Tây sông Hậu: có mức độ ô nhiễm từ nhẹ đến trung bình, môi trường

nước mặt trong vùng có tính axit từ nhẹ đến kiềm và có xu hướng bị nhiễm

phèn do hiện tượng rửa phèn phục vụ sản xuất lúa cũng như việc cải tạo ao

đầm nuôi tôm Mức độ ô nhiễm do các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng và vi sinh

ngày càng tăng qua các năm, tại một số nơi có dấu hiệu bị ô nhiễm dầu Tuy

nhiên, nguồn nước trong vùng chưa bị ô nhiễm do các hóa chất độc hại Mức

độ ô nhiễm cao nhất là tại rạch Cái Thia - huyện Châu Thành do nơi đây tiếp

nhận nguồn nước thải khá lớn từ các hoạt động sơ chế thủy hải sản và nước

thải từ hoạt động rửa bọc nylông

Hệ thống sông ngòi tiểu vùng TSH - tỉnh Kiên Giang

Tình hình nhiễm mặn: vào cao điểm mùa khô, mặn xâm nhập sâu trên 30 km trên sông Cuối tháng 2/2010, nước mặn đã xâm nhập sâu vào đất liền, độ mặn lên tới 4 ‰ Tại tuyến kênh Rạch Giá - Long Xuyên, mặn xâm nhập sâu 9km; tuyến kênh Cái Sắn, mặn xâm nhập sâu 8km; tuyến sông Cái Lớn mặn xâm nhập sâu 35km Mặc dù đã được xây dựng hệ thống cống ngăn mặn dọc tuyến

đê biển, nhưng trên các sông Cái lớn, Cái bé, sông Kiên và kênh Rạch Sỏi, An Hòa, kênh Nhánh chưa có cống ngăn mặn đã gây thiệt hại không nhỏ cho sản xuất nông nghiệp, thủy sản

2.2 NHU CẦU VỀ NƯỚC CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG CÂY TRỒNG NGHIÊN CỨU

2.2.1 Vai trò của nước ngọt

Nước là yếu tố quan trọng hàng đầu trong sản xuất nông nghiệp ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là ở vùng khô hạn và bán khô hạn Trong điều kiện nguồn nước hạn chế, để sử dụng nước hiệu quả và đảm bảo năng suất cây trồng cần cải thiện công tác quản lý nhưng đây là một nhiệm vụ đầy thách thức bởi năng suất cây trồng bị ảnh hưởng bởi nhiều nhiều yếu tố như khí hậu, đất đai và các điều kiện quản lý trong cả mùa vụ (Heng và cs., 2014) Theo Nugroho (2014), khí hậu và lượng mưa có tác động rất lớn đến năng suất của một số cây trồng ở các vùng cao nguyên miền Nam Indonesia.Việc đảm bảo lượng nước cho cây trồng đúng thời điểm sẽ giúp đạt được năng suất tốt hơn

Ở khu vực Địa Trung Hải, nước ngọt được xem là tài nguyên quan trọng nhất cho sự phát triển bền vững của hầu hết các nước trong khu vực Nó không chỉ quan trọng cho sự phát triển nông nghiệp, công nghiệp và kinh tế mà còn là thành phần quan trọng của môi trường với tác động rõ rệt đến việc bảo tồn tự nhiên (Chartzoulakis, 2014)

Hiện tại, nguồn nước đang bị ảnh hưởng rất lớn bởi biến đổi khí hậu, nó tác động đến mọi yếu tố trong chu trình nước Ở một số khu vực trên thế giới, lượng mưa hàng năm sẽ giảm, giảm dòng chảy của sông và bổ sung nguồn nước ngầm Ngành nông nghiệp sẽ bị ảnh hưởng bởi gia tăng sự bốc hơi, thay đổi lượng mưa, thay đổi lượng nước sông và nước ngầm Nhiệt độ tăng sẽ làm tăng nhu cầu về nước trong đất do cây trồng và thực vật tự nhiên sử dụng nhiều nước dẫn đến sự cạn kiệt nhanh chóng về độ ẩm của đất Với kịch bản này, kết hợp với sự thay đổi về lượng mưa, có thể dẫn tới mất mùa xảy ra thường xuyên hơn Những thay đổi này sẽ được nhận thấy chủ yếu ở các khu vực đã chịu sự ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, chẳng hạn như ở tiểu vùng Sahara Châu Phi và Nam Á, những nơi này nếu không có các nguồn nước thay thế, nguy cơ mất mùa sẽ tăng cao (FAO, 2013) Các tác động cục bộ của biến đổi khí hậu chắc chắn sẽ ảnh hưởng xấu đến các vùng có năng lực thích ứng thấp như: tiểu nông, nông dân sản xuất tự cung, tự cấp, người chăn thả gia súc

và ngư dân Tất cả các phương án lưu trữ nước đều dễ bị ảnh hưởng dưới tác động của biến đổi khí hậu (IWMI, 2009)

Báo cáo của UNDP về Phát triển con người năm 2007-2008 cho rằng, việc giảm năng suất nông nghiệp và gia tăng tình trạng thiếu nước ngọt là 2 trong 5 nguy cơ lớn do tác động của biến đổi khí hậu hiện nay Trong khi nông nghiệp lại là ngành chính khai thác sử dụng tài nguyên nước cho đến hiện tại và nguồn tài nguyên này đang đối mặt với sự suy giảm về số lượng nghiêm trọng (P.K.Nguyên, 2011) Biến đổi khí hậu tác động rất lớn đến nguồn nước ngọt gây ra nhiều vấn đề như: xâm nhập mặn vào các nguồn nước ngọt và các cửa sông; sóng và triều cường đưa nước mặn vào sâu hơn trong đất liền, làm gia tăng tình trạng ngập lụt vùng ven biển; và lượng mưa giảm sẽ làm tăng tình trạng xâm nhập mặn và làm xấu thêm tình trạng cấp nước (Trần Thọ Đạt và

Theo phương hướng phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Kiên Giang và của các huyện thì các địa phương sẽ tập trung cao độ cho vùng chuyên canh, tăng diện tích lúa 2 vụ, chủ động được nước tưới tạo ra năng suất cao, chất lượng tốt, đặc biệt là vụ Đông Xuân Diện tích trồng lúa ở vùng ven biển không chủ động được nước tưới hoặc năng suất thấp chuyển sang nuôi trồng thuỷ sản Tổng nhu cầu nước cho một số loại cây trồng chính đạt khoảng 2,34 tỷ

m3/năm Tổng nhu cầu nước hiện trạng cho nông nghiệp đạt 2,8 tỷ m3/năm Trong những năm tới nhu cầu nước cho phát triển nông nghiệp giảm đi và đạt 2,44 tỷ m3/năm vào năm 2020 (Viện Kỹ thuật Biển, 2012)

2.2.2 Cây lúa

Lúa là cây trồng thân thiết, lâu đời nhất của nhân dân ta và nhiều dân tộc khác trên thế giới, đặc biệt là các dân tộc ở Châu Á Lúa gạo là nguồn lương thực chính của người dân Châu Á, cũng như bắp của dân Nam Mỹ, hạt kê của dân Châu Phi hoặc lúa mì của dân Châu Âu và Bắc Mỹ Khoảng 40% dân số trên thế giới lấy lúa gạo làm nguồn lương thực chính (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008) Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), nước là thành phần chủ yếu của cây lúa, với 88% trọng lượng cây lúa, nước là thành phần chủ yếu và cực kỳ quan trọng đối với đời sống cây lúa Nước là điều kiện để thực hiện các quá trình sinh lý

và sinh hóa trong cây lúa, đồng thời cũng là môi trường sống của cây lúa, là điều kiện ngoại cảnh không thể thiếu được đối với cây lúa Nước là một trong

những nguồn vật liệu thô để chế tạo thức ăn, vận chuyển chất dinh dưỡng lên xuống trong cây, và đến những bộ phận khác nhau của cây lúa

Theo Rahul Sharma (2015), lượng tiêu thụ nước hàng ngày của lúa thay đổi từ 6-10 mm/1000m2 và tổng lượng nước của cả vụ dao động từ 1100-1250 mm/1000m2 tùy thuộc và tình hình khí hậu nông nghiệp Sự tăng trưởng của cây lúa liên quan đến quản lý nước có thể được chia thành bốn giai đoạn: giai đoạn mạ, sinh trưởng, sinh sản và chín

Theo Daniel Renault (2004), hệ thống sinh thái cây lúa cần nước cho ba mục đích chính: (i) bốc hơi nước; ii) thẩm thấu; (iii) các hoạt động quản lý nước cụ thể như chuẩn bị đất và thoát nước trước khi đẻ nhánh Bảng 2.1 cho thấy tổng nhu cầu nước của lúa được tưới

Bảng 2.2: Nhu cầu nước tưới của lúa (Daniel Renault, 2004)

Mục đích sử dụng

Lượng nước tiêu thụ (mm/ngày/1000m 2 ) Ghi chú

Cây lúa cần nước cho ba mục đích chính: i) bốc hơi nước; ii) nước thấm; và iii) các hoạt động quản lý nước cụ thể như chuẩn bị đất và thoát nước trước khi đẻ nhánh Người dân sử dụng nước để tưới tiêu cho lúa cao hơn nhu cầu thực tế của cây, hiệu quả sử dụng nước thấp hơn 50% do kỹ thuật canh tác (Daniel Renault, 2004)

Theo Trần Văn Đạt (2014), trong từng giai đoạn sinh trưởng, lượng nước cung cấp hay bốc thoát hơi nước cũng ảnh hưởng đến năng suất lúa theo các mức độ khác nhau Đối với vụ chiêm xuân, thâm canh lúa theo phương pháp SRI sẽ hạn chế được suy giảm năng suất nếu xảy ra thiếu nước ở các thời kỳ sinh trưởng đẻ nhánh, làm đòng và lúa trổ

Do vậy, ngoài việc sử dụng nước mưa, xây dựng được hệ thống thuỷ lợi tốt là yếu tố quan trọng hàng đầu cho các vùng trồng lúa Nhu cầu về nước qua các thời kỳ sinh trưởng phát triển của cây lúa cũng khác nhau:

- Thời kỳ nảy mầm: khi ngâm ủ hạt thóc hút nước đạt 22% thì có thể hoạt động và nảy mầm tốt khi độ ẩm đạt 25-28% Thiếu nước hạt không nảy mầm

và thừa nước hạt bị úng thối

- Thời kỳ mạ: Thời kỳ này cây lúa chỉ cần 1 lượng nước vừa đủ ẩm Dư nước cây mạ hạn chế đẻ nhánh

- Thời kỳ ruộng cấy: từ sau cấy đến khi lúa chín là thời kỳ cây lúa rất cần nước Nếu ruộng khô hạn thì các quá trình sinh trưởng gặp trở ngại rõ rệt Ngược lại nếu mức nước trong ruộng quá cao, ngập úng cũng không có lợi: cây lúa đẻ nhánh khó, cây vươn dài, yếu ớt, dễ bị đổ và sâu bệnh Trong từng giai đoạn sinh trưởng, lượng nước cấp hay bốc thoát hơi nước cũng ảnh hưởng đến năng suất lúa ở các mức độ khác nhau (Trần Văn Đạt, 2014 ) tối đa

Hình 2.3: Nhu cầu nước của lúa theo từng thời kỳ (FAO, 2001)

Suman Aryal (2012) chỉ ra sự khác biệt trong quá trình bốc hơi hay bay hơi được coi là lượng nước tiêu thụ của cây lúa và gọi là nhu cầu nước cây trồng Nhu cầu nước ngày càng tăng theo số ngày sau khi trồng lúa Lúc đầu, khi lúa được cấy, nhu cầu nước cây trồng chỉ là 0,87mm/ngày/1000m2 (tháng 6), nhưng nó dần dần tăng lên và đạt 15,95mm/ngày/1000m2 (tháng 9) Lượng nước sử dụng nhiều nhất cây cho lúa được xác trong tháng 9 (478,5mm) Nguyễn Văn Thiết (2015), chỉ ra rằng nhu cầu nước của cây phụ thuộc vào loại cây, điều kiện thời tiết, loại đất, mùa vụ và các giai đoạn sinh trưởng của cây trồng Trong đó nhu cầu nước của cây lúa là cao nhất, dao động từ 4,700

nước thấp nhất Đối với lúa có thời gian sinh trưởng 135 ngày cần 1250 mm cho 18 lần tưới trong các giai đoạn của cây

2.2.3 Cây dứa (khóm)

Cây dứa (khóm) là cây chịu hạn rất tốt, có thể trồng ở các vùng đất khô cằn, đồi hoặc triền dốc Cây khóm thường được trồng vào đầu mùa mưa cho cây con phát triển thuận lợi Trồng khóm không cần tưới nhiều nước, vào mùa khô chỉ cần tưới vài ba lần Cây khóm đáp ứng nhu cầu về nước chủ yếu từ lượng mưa tự nhiên và độ ẩm không khí (Đường Hồng Dật, 2002)

Theo Dawson Carolina (2000), cây dứa yêu cầu độ ẩm không khí trung bình trong năm từ 75-80 % Lượng mưa trung bình trong năm thích hợp nhất đối với việc sinh trưởng và phát triển của cây dứa là 1,200 - 1,500 mm Nhu cầu nước hàng ngày của cây dứa tương đương với lượng mưa từ 1,22 mm, tức là

từ 12,5-20 m3 nước/ha Thiếu nước ở giai đoạn phân hóa mầm hoa ảnh hưởng rất lớn tới năng suất dứa

Theo Đinh Vũ Thanh (2007), dứa là cây trồng dài ngày từ 18 đến 20 tháng, do vậy yêu cầu nước của dứa tương đối đồng đều giữa các tháng trong năm Nếu

độ ẩm của đất không đảm bảo có thể kéo dài thời gian sinh trưởng của dứa và ảnh hưởng đáng kể đến năng suất và chất lượng dứa Dứa có khả năng thích ứng cao với nhiều loại đất và có khả năng chịu hạn tốt Tuy nhiên, chế độ ẩm trong đất ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và chất lượng dứa

Nghiên cứu của Hossain (2016) cho thấy dứa đòi hỏi một lượng mưa tối thiểu hàng tháng là 50-100 mm Nếu lượng mưa hàng năm nhỏ hơn 50 mm, thì cần tưới nước Sự tăng trưởng của cây dứa bị chậm lại nếu gặp hạn hán theo mùa

và trong tình trạng thiếu nước Dứa rất nhạy cảm với nước mặn

Theo Williams Portia Adade và cs (2017), lượng mưa và nhiệt độ có tác động khác nhau đến năng suất và dứa đặc biệt nhạy cảm với nhiệt độ tối thiểu vì chiếm tới 82% biến động năng suất Tại huyện Nsawam Adoagyiri, lượng mưa tăng có tác động đến giai đoạn tăng trưởng và ảnh hưởng đến số lượng, chất lượng của trái cây dứa

Dứa là trái cây đầu tiên được sản xuất trên đảo Réunion, một quốc đảo nằm ở

Ấn Độ Dương, phía đông Madagascar Dứa thích hợp được trồng với điều kiện trên đảo Réunion, nơi độ cao dao động từ 50 m đến 900 m và lượng mưa hàng năm dao động từ 500 mm đến 5000 mm Một đặc điểm khác thường của sản xuất dứa trên đảo Réunion là thu hoạch xảy ra hàng tháng trong năm vì cảm ứng hoa được đánh giả bởi người nông dân (Dorey và cs., 2015)

Đặc điểm hình thái của lá bao gồm lớp biểu bì dày và lớp dưới da đa bào, số lượng nhỏ lỗ khí và lỗ chân lông và sự hiện diện của các tính năng khác cho phép dứa đối phó với nước giảm Một nửa thể tích của lá chứa các tế bào nhu

mô lưu trữ nước Tốc độ thoát hơi nước của lá và tán của dứa thấp hơn so với

hầu hết các loại cây trồng Những đặc điểm hình thái và giải phẫu này là sự thích nghi với sự thoát hơi nước thấp (Carr Mike K.V., 2012)

Cây dứa có thể chịu được hạn hán ở một mức độ nhất định; tuy nhiên hạn hán kéo dài có thể ảnh hưởng xấu đến tăng trưởng và năng suất đáng kể (Bartholomew và cs., 2002)

2.3 PHƯƠNG PHÁP ƯỚC TÍNH TRỮ LƯỢNG NƯỚC

2.3.1 Xác định nhu cầu nước cho cây trồng

Sự khan hiếm nguồn nước ngọt và nước sạch ngày càng gia tăng, đây được xem là một trong những vấn đề quan trọng nhất mà nền văn minh loài người phải đối mặt Nhưng hiện nay, khả năng đánh giá và dự đoán chính xác nguồn nước, sử dụng và cân bằng lượng nước toàn cầu vẫn còn hạn chế và gặp nhiều khó khăn (Simonovic, 2003; FAO, 2013) Việc tính toán tài nguyên nước đáng tin cậy là cơ sở để thiết lập bất kỳ chỉ số về nước liên quan, thiếu nó làm hạn chế sự kiểm soát thuỷ văn phù hợp Từ đó, hạn chế việc thiết kế tối ưu và vận hành cơ sở hạ tầng và phân bổ nguồn nước (Fekete và Stakhiv, 2014) Birendra và cs., (2010) đã chứng minh được rằng, sự cải tiến quản lý nước trong nông nghiệp có liên quan chặt chẽ đến sản xuất lương thực toàn cầu Vì vậy, việc quản lý nước và sử dụng tài nguyên nước hiệu quả là chìa khóa để đảm bảo sản xuất lương thực Cách đánh giá chính xác tài nguyên nước giúp các nhà quản lý xây dựng những chính sách thúc đẩy phát triển bền vững hơn Theo AgriMoon (2016), nhu cầu nước là lượng nước cần thiết cho cây trồng

sử dụng để tăng trưởng, phát triển và tạo ra các bộ phận cây Nhu cầu này được đáp ứng một cách tự nhiên bởi lượng mưa hoặc tưới Do đó, nhu cầu nước bao gồm tất cả các tổn thất như:

a) Thoát hơi nước qua lá (T)

b) Thoát qua bề mặt đất (E)

c) Lượng nước thực vật sử dụng (WP) cho các hoạt động trao đổi chất của nó, ước tính ít hơn 1% tổng lượng nước hấp thụ

d) Các tổn thất khác như mất do vận chuyển, mất dòng chảy, v.v., (WL)

e) Nước cần thiết cho các mục đích khác (WSP) như làm đất, cày xới, rửa trôi, kiểm soát cỏ dại, để hòa tan phân bón và hóa chất,

Do đó, nhu cầu về nước được biểu thị một cách tượng trưng là:

những dữ liệu đó với thông tin kinh tế xã hội phân bố theo không gian, chẳng hạn như nguồn tài nguyên nước tái tạo hàng năm ở cấp quốc gia và lưu vực sông (Fekete và Stakhiv, 2014)

+ Mô hình WorldWater cũng được nhiều chuyên gia xây dựng và sử dụng để đánh giá tài nguyên nước toàn cầu bằng cách sử dụng phương pháp động lực

hệ thống Simonovic (2003), sử dụng mô hình WorldWater để chuyển đổi thành mô hình vùng CanadaWater nhằm đưa ra các giải pháp cho vấn đề nước

ở cấp khu vực và các công trình Kết quả ban đầu cho thấy, mô hình CanadaWater có thể xác định các vấn đề nước liên quan đến ưu tiên quốc gia

và hỗ trợ các nhà hoạch định chính sách trong việc đánh giá các giải pháp bền vững cho vùng gặp khó khăn về nước của Canada

+ Mô hình CROPWAT đã được sử dụng để tính toán nhu cầu nước tưới cho nông nghiệp CROPWAT là phần mềm tính toán nhu cầu nước cho cây trồng được phát triển bởi FAO Mô hình này có khả năng thực hiện tính toán lượng bốc thoát hơi chuẩn, nhu cầu nước tưới của cây trồng theo phương pháp Penman-Monteith để xây dựng kế hoạch tưới cho các điều kiện quản lý và cung cấp nước khác nhau CROPWAT có thể đưa ra các đề xuất cải thiện thực tiễn tưới, kế hoạch tưới và đánh giá sản phẩm theo các điều kiện mưa hay độ thiếu hụt nước tưới (Vũ Ngọc Dương, Nguyễn Đăng Mai, Hà Văn Khối, 2014)

+ Mô hình CROPWAT (FAO, 2006) đánh giá chủ yếu liên quan đến việc ước tính các thay đổi tiềm năng trong các phản ứng sinh lý của cây trồng (năng suất, bốc hơi nước và nhu cầu tưới tiêu) theo tác động kết hợp của biến đổi khí hậu, đặc biệt là nhiệt độ cao hơn và các mô hình mưa biến đổi liên quan đến điều kiện khí hậu hiện tại

+ Mô hình CROPWAT bao gồm mô hình cân bằng nước đơn giản cho phép

mô phỏng các điều kiện đáp ứng nước cây trồng và ước tính giảm năng suất dựa trên các phương pháp được thiết lập tốt để xác định lượng bốc hơi (FAO, 2001) và phản ứng năng suất với nước Mô hình này sử dụng cơ sở dữ liệu đất, cây trồng và thời tiết để mô phỏng kết quả nhiều năm của các kịch bản biến đổi khí hậu và các chiến lược quản lý cây trồng khác nhau Mô hình cũng cho phép đưa ra các khuyến cáo để cải thiện các hoạt động tưới tiêu

Theo Koei Consultants (2003), đã dự báo nhu cầu nước tưới dùng cho nông nghiệp vùng ĐBSCL qua các bước tiến hành như sau: (1) Thu thập số liệu và thông tin; (2) Ước tính diện tích đất canh tác và đất trồng trọt dựa trên các tài liệu tham khảo hiện có; (3) Lập mô hình canh tác dựa trên các tài liệu tham khảo; (4) Ước tính diện tích tưới dựa trên các tài liệu tham khảo; (5) Nghiên cứu mức độ bay hơi có thể (ETo, mm/tháng) tại các khu vực tương ứng dựa

trên bản đồ ATLAS khí tượng thuỷ văn Việt Nam, 1994; (6) Ước tính hệ số mùa vụ (Kc) dựa trên các tài liệu tham khảo;(7) Ước tính nhu cầu nước cho cây trồng (CWR); (8) Mức độ tiêu dùng nước cho cây trồng (CUW); (9) Ước tính lượng mưa hữu hiệu (Peff); (10) Tính toán yêu cầu tưới thực (NIR, mm/10 ngày; (11) Ước tính hiệu quả tưới (Ep); (12) Ước tính yêu cầu tưới tổng (GIR, mm/10 ngày; và (13) Ước tính nhu cầu nước tưới (IWD)

Kết quả báo cáo từ Koei và Consultants (2003) cho thấy yêu cầu nước tưới tổng GIR (năm có lượng mưa trung bình) ở lưu vực sông vùng ĐBSCL giảm dần theo thời gian 19,600 m3/năm/ha (2001); 17,100 m3/năm/ha (2010) và ước tính giảm còn 15,100 m3/năm/ha vào năm 2020 Trong khi đó, nhu cầu nước thủy lợi cho sản xuất nông nghiệp (IWD) ước tính nhu cầu nước m3/năm 29,140 (2001); 32,290 (2010); và 33,940 (2020) do diện tích tăng tương ứng 1,487,000; 1891,000 và 2,242,000 ha

Đối với nguồn nước ngầm, phương pháp sử dụng các phép tính mức nước ngầm từ các giếng quan sát là nguồn cung cấp thông tin chính về các áp lực bất lợi về thủy văn tác động lên các tầng nước ngầm và cách thức các áp lực bất lợi này ảnh hưởng đến việc bổ sung, lưu trữ và xả nước ngầm ra sao Về lâu dài, hệ thống đo đạc mức nước cung cấp dữ liệu cần thiết để đánh giá các thay đổi về tài nguyên theo thời gian, phát triển các mô hình nước ngầm và dự đoán xu hướng, thiết kế, thực hiện và giám sát hiệu quả của các chương trình quản lý và bảo vệ nước ngầm (Ha Kyoochul và cs., 2015)

Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn Thiết và ctv., (2015), sử dụng phương pháp

mô hình hóa để tính toán nhu cầu nước cho cây trồng và sử dụng thuật toán nghịch đảo khoảng cách có trọng số để mô phỏng phân bố không gian nhu cầu nước của cây và xây dựng bản đồ nhu cầu về nước cho một số cây trồng ở đồng bằng sông Hồng Kết quả mô phỏng cho thấy nhu cầu nước của cây phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, loại đất, mùa vụ và các giai đoạn sinh trưởng của cây trồng Trong đó, nhu cầu nước của cây lúa là cao nhất, dao động từ 4,700

m3/ha đến 6,700 m3/ha, tiếp theo là cây ngô từ 900 m3/ha đến 2,900 m3/ha, cây lạc và đậu tương từ 300 m3/ha đến 1,700 m3/ha

2.3.2 Phương trình xác định nhu cầu nước cho cây trồng

Nguyên lý và phương trình cơ bản trong tính toán nhu cầu nước cho cây trồng:

Hình 2.4: Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến nhu cầu nước cây trồng (FAO, 2001)

Phương trình cân bằng nước xuất phát từ định luật bảo tồn khối lượng, có thể định nghĩa ngắn ngọn “Hiệu số tổng lượng nước đi vào và đi ra của khối lượng đất đang xem xét nào đó trong một thời đoạn nhất định bằng sự thay đổi lượng nước trữ trong khối đất đó” (Lê Anh Tuấn, 2009) Thực chất lượng nước tưới cho cây trồng được tính dựa vào công thức sau đây:

I = (ET + R0 + S0 + DP + L) – (P + Ri + Si + GW) + Hr (θ2 – θ1)

 I: lượng nước tưới (cm)

 ET: thoát hơi nước (cm)

 Ro: lượng nước chảy tràn đi ra vùng rễ (cm)

 Si và So: lượng nước ngấm ngang đi ra vùng rễ (cm)

 DP: lượng nước thấm lậu (cm)

 L: nước rò rỉ khỏi vùng rễ (cm

 Ri: lượng nước chảy tràn đi vào vùng rễ (cm)

 Si: lượng nước ngấm ngang đi vào vùng rễ (cm)

 GW: lượng nước ngấm lên từ mực nước ngầm (cm)

 Hr: chiều sâu đất vùng rễ đang xem xét (cm)

 θ2, θ1: ẩm độ đất của thời điểm cuối và đầu trong thời đoạn (%)

Nếu trong điều kiện cho phép, việc nghiên cứu thu thập tất cả các chỉ tiêu trên

để đánh giá nhu cầu sử dụng nước của cây trồng sẽ có độ chính xác cao Tuy nhiên, trong nghiên cứu này chỉ áp dụng phương pháp đơn giản theo FAO (2001) cho hai đối tượng nghiên cứu chính là cây lúa và cây trồng cạn

2.3.3 Việc tính toán nhu cầu nước trong vùng

2.3.3.1 Xác định lượng bốc hơi mặt ruộng

Có nhiều phương pháp tính toán nhu cầu nước cho các loại cây trồng, nhưng phương pháp sử dụng phổ biến, được Tổ chức Lương nông Thế giới (FAO)

qua nhiều hội thảo đã đề nghị tính toán nhu cầu nước cho cây trồng theo lượng bốc hơi tiềm năng (ETo) và hệ số sinh trưởng của cây trồng (Kc) theo công thức:

ETc = Kc*ETo

Hệ số cây trồng Kc: Dựa vào kết quả thực nghiệm và nghiên cứu của FAO cho vùng Đông Nam Á (có xét tới các điều kiện khí hậu: nắng, gió, độ ẩm, số giờ nắng) với từng loại cây trồng, từng giai đoạn sinh trưởng

Bảng 2.3: Hệ số cây trồng Kc theo kết quả thực nghiệm của FAO (FAO, 2001)

Tên cây

trồng

Thời kỳ sinh trưởng Bắt đầu Phát triển Giữa vụ Cuối vụ Thu hoạch

2.3.3.2 Tính toán lượng bốc hơi nước tiềm năng ETo

Có thể tính toán lượng bốc hơi nước tiềm năng theo nhiều công thức, được các tác giả trong và ngoài nước đưa ra dựa trên các số liệu khí hậu (Bức xạ, độ ẩm không khí, nhiệt độ, tốc độ gió …v.v) trong khu vực Tính theo phương pháp Blaney – Crridle

ETo = p (0,48T + 8)

Trong đó: p hệ số (xem Bảng 1, phụ chương), T (oC): nhiệt độ trung bình ngày

Có một số phương pháp giúp xác định lượng ETo được sử dụng phổ biến và cũng được khuyến cáo bởi FAO (2001) Các phương pháp có thể kể đến là:

 Phương pháp Thủy tiêu kế (Lysimeter)

 Phương pháp bốc hơi chậu A (Phương pháp bốc hơi Pan)

 Phương pháp Blaney – Crriddle

Tuy nhiên, trong nghiên cứu này chọn phương pháp thủy tiêu kế Đây là phương pháp dễ áp dụng, hơn nữa cũng đáp ứng và phù hợp với dữ liệu mà nghiên cứu có được

Phương pháp thủy tiêu kế (Lysimeter):

Thuỷ tiêu kế (Lysimeter) là một thiết bị dùng để xác định giá trị ETo của một cây trồng theo một điều kiện tưới chủ động Bằng cách đo thể tích nước hay trọng lượng ta có thể xác định lượng bốc thoát hơi dựa vào phương trình cân bằng nước (Lê Anh Tuấn, 2005) Bên cạnh đó, nhiệt độ cũng được đo bằng nhiệt kế

Thủy tiêu kế có dạng là một thùng hình trụ tròn được đổ đầy đất như loại đất canh tác bình thường Đáy thùng có chỗ để nước thoát ra nhằm đo lượng thâm sâu Bên cạnh đó, có bố trí thùng đo mưa để theo dõi lượng mưa Mặt trên của thùng, cây trồng được gieo cấy đều dặn giống như môi trường bên ngoài (Hình 2.5)

Bằng cách đo lượng mưa rơi trong khu vực (R), lượng tưới (I) và lượng thấm sâu xuống đất (P), lượng bốc thoát hơi (ETo) sẽ được xác định theo:

Hình 2.5: Mô hình đo ETo cho cây trồng (Lê Anh Tuấn, 2009)

Ghi chú: (1) thiết bị đo mưa; (2) thiết bị đo độ thấm của nước trong đất và (3) đo lượng nước thấm

2.3.3.3 Xác định nhu cầu nước mặt ruộng

Trên cơ sở phương trình cân bằng nước tại mặt ruộng đã được các tổ chức lương thực thế giới (FAO) và Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) sử dụng, việc tính toán được thực hiện thông qua phương pháp mô phỏng xác định các thành phần trong phương trình cân bằng nước mặt ruộng

 Wng: Lượng nước tổn thất do ngấm xuống tầng sâu trong giai đoạn tính toán (m³/ha)

 Wbh: Lượng nước tổn thất do bốc hơi trong giai đoạn tính toán (m³/ha)

 Wtr: Lượng nước tràn mặt chảy xuống kênh tiêu trong giai đoạn tính toán khi mực nước vượt quá khả năng trữ của ruộng (m³/ha)

Với lúa nước, hệ số tưới thay đổi phù hợp với lớp nước nhỏ nhất và lớn nhất trên mặt ruộng như công thức tưới tăng sản theo tập quán canh tác Hiện tại giống lúa ngắn ngày được sử dụng chủ yếu trong vùng với thời gian sinh trưởng 100 ngày theo hình thức gieo sạ Trong giai đoạn làm đất, lớp nước lấy vào ruộng là 30 mm Một ngày sau khi gieo sạ, nước trong ruộng được tháo ra

Ba ngày sau lại đưa nước vào trong ruộng một vài giờ với độ sâu 30 mm Sau

đó cấp nước theo chiều cao cây với công thức nông sâu kết hợp (30 mm÷60

mm, 30 mm÷90 mm)

Lượng bốc hơi mặt ruộng ETc tương đương với nhu cầu nước cây trồng, được tính theo hệ số cây trồng Kc và lượng bốc thoát hơi nước tiềm năng ETo Lượng nước chảy tràn đi khi ruộng quá khả năng dự trữ (quá trình này chỉ xảy

ra khi có mưa lớn) và lúc này lượng nước tưới bằng 0, chỉ có quá trình thẩm thấu và giả thiết với lúa nước luôn bằng hệ số ngấm ổn định K=1,8 mm/ngày đêm, với hoa màu chỉ lấy bằng giới hạn ẩm tối đa

2.4 HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NƯỚC VÀ BỐ TRÍ MÙA VỤ CHO CANH TÁC NÔNG NGHIỆP

2.4.1 Hiệu quả sử dụng nước cho canh tác nông nghiệp

Hồng Minh Hoàng (2016), chỉ ra rằng lượng nước tưới cho cây hành tím được xác định qua mô hình tính toán nhu cầu nước cho cây trồng (CROPWAT), cho thấy kỹ thuật tưới phun mưa tự động có thể tiết kiệm 25% - 69% lượng nước tưới và 80 - 90% thời gian tưới, nhưng vẫn đảm bảo năng suất so với kỹ thuật canh tác truyền thống của người dân

Để đánh giá hiệu quả sử dụng nước Heng và cs., (2014) đã tiến hành thí nghiệm kiểm tra lượng nước sử dụng theo mùa của cây có múi được tưới bằng

hệ thống nhỏ giọt ở trạm Agafay ở miền trung Morocco Hệ thống Eddy covariance sử dụng trạm khí tượng và thông lượng kế, cùng với các phép đo

độ ẩm và nhiệt độ đất được thực hiện liên tục trong suốt thời gian thí nghiệm Đồng vị oxy 18 được sử dụng để phân chia luồng bốc hơi nước và “keeling plot” với dữ liệu từ 5 lớp trong vườn được tạo ra để đánh giá thông lượng (dòng thay đổi liên tục) đồng vị Kết quả lấy mẫu trong tháng 07.2009 cho thấy, sự bốc hơi nước là không đáng kể Tuy nhiên, tổn thất do thẩm lậu quan trọng hơn, một lượng lớn nước đã bị mất đi do thẩm lậu, rò rỉ và thoát đi nơi khác Do đó, nông dân nên cân nhắc lại cả lượng nước đã sử dụng và thời gian tưới tiêu để giảm thiểu những tổn thất đó

Theo Trần Thọ Đạt, Võ Thị Hoài Thu (2012), thì các biện pháp thích ứng về sinh kế của các hộ gia đình ven biển trước tác động của biến đổi khí hậu chủ yếu được người dân đúc kết từ các kinh nghiệm hiện có và điều này đã góp phần tích cực trong việc giảm khả năng bị tổn thương về sinh kế Ví dụ, người dân có thể tính toán cẩn thận về lịch thời vụ của các hoạt động sinh kế trong năm để giảm thiểu khả năng bị tổn thương trước các rủi ro khí hậu, chẳng hạn như cân nhắc thời gian gieo trồng và thu hoạch,… hoặc chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích hợp với điều kiện thời tiết và tình trạng đất đai,… Tuy nhiên, người dân thường chỉ có thể lập kế hoạch để ứng phó với những hiện tượng mang tính lặp lại thường xuyên (ví dụ thu hoạch mùa vụ trước mùa lũ, di dời tài sản, ), trong khi các hiện tượng nắng nóng, khô hạn, thiếu nước, mưa bão, ngày càng diễn ra thường xuyên và phức tạp Vì vậy, việc dự báo trước

và xây dựng lịch thời vụ phù hợp là điều rất cần thiết giúp cho người dân ứng phó với các hiện tượng bất thường của thời tiết khí hậu

2.4.2 Đánh giá ố trí mùa vụ

Theo Trần Hồng Thái (2013), cần đa dạng hoá cây trồng, đặc biệt là vùng ven biển và đệm ven biển Bên cạnh biện pháp tích cực ngăn mặn, tiếp ngọt để duy trì sản xuất nông nghiệp, thì việc bố trí cây trồng phù hợp và cập nhật kỹ thuật canh tác cũng là một biện pháp rất hữu hiệu, linh hoạt có thể áp dụng nhanh, ít tốn kém và mọi người dân có thể tham gia Tiến hành bố trí lại mùa vụ để né mặn, như thu hoạch sớm hơn để tránh mặn cuối vụ hoặc xuống giống muộn hơn để tránh mặn đầu vụ có thể được thực hiện bằng cách chọn giống cây trồng hoặc vật nuôi có chu kỳ sinh trưởng ngắn phù hợp với điều kiện mùa vụ mới Nghiên cứu chọn giống kháng mặn: Chọn canh tác những loại cây trồng hoặc vật nuôi có khả năng kháng mặn để khi mặn có tăng cao sẽ ít bị thiệt hại Một số loại cây trồng chịu mặn tốt như bông vải (7,7 dS/m), bo bo (6,8 dS/m),

bí rợ (3,9 dS/m), đậu nành (5 dS/m), đậu đũa (4,9 dS/m)… Bên cạnh đó có thể thay đổi hệ thống canh tác: mô hình lúa - tôm sú, lúa - cá nước lợ

Theo đề tài nghiên cứu “Tác động của BĐKH đến sản xuất nông nghiệp tỉnh Bến Tre” của Đặng Thị Bé Thơ (2013), đối với lúa giảm diện tích vụ Xuân Hè (hay còn gọi là Hè Thu sớm) vì đây là vụ lúa dễ lưu truyền mầm mống sâu bệnh cho vụ Hè Thu Chuyển đổi những cây sử dụng nhiều nước qua trồng các cây trồng cạn, sử dụng ít nước và có khả năng chịu hạn hay chịu ngập úng Nghiên cứu trồng các cây rau, màu trên bờ líp vuông tôm (trong mùa mưa) để làm thức ăn chăn nuôi Mở rộng, hoàn thiện mô hình lúa - tôm sú, lúa - tôm càng xanh; đa dạng hóa các loài thủy sản

2.5 ỨNG DỤNG GIS (Geographical Information System)

Quản lý nước đòi hỏi sự hiểu biết tốt về không gian địa lý và thông tin không gian liên quan như nguồn nước, bề mặt địa hình, lưu vực sông, lớp phủ thực

vật, quy hoạch sử dụng đất, lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm, điều kiện đất đai, địa chất, điều kiện khí quyển, các hoạt động của con người và dữ liệu về môi trường, Cách lý tưởng để quản lý tất cả những vấn đề này là phải có một cơ

sở dữ liệu với thông tin được liên kết với các vị trí địa lý tương ứng và có các công cụ để thực hiện việc xử lý cần thiết hoặc tương tác với các mô hình quản

lý, quy hoạch và GIS (Geographical Information System) là công cụ có thể hỗ trợ để giải quyết vấn đề này (Hatzopoulos, 2002)

GIS là một công cụ quen thuộc và phổ biến để quản lý và ra quyết định về tài nguyên nước cho các mục đích nông nghiệp và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên Cách tiếp cận về không gian như GIS đặc biệt phù hợp để xử lý các dữ liệu không gian trong quản lý thủy lợi Công nghệ GIS đã được sử dụng hiệu quả trong nhiều kế hoạch quản lý tài nguyên nước trên toàn thế giới GIS được thiết kế để thu thập, lưu trữ, thao tác, phân tích, quản lý và trình bày tất cả các loại dữ liệu địa lý (Nandi và cs., 2016) Nó là một công cụ mạnh mẽ trong việc

hỗ trợ hoạch định chính sách và đưa ra các quyết định (Heinemann và cs., 2002) Việc ứng dụng GIS trở nên phổ biến trong việc quản lý nguồn tài nguyên nước do sự linh động trong việc kết hợp dữ liệu và hiển thị kết quả của

nó Kỹ thuật GIS cho hiệu quả về thời gian và chi phí cao hơn các kỹ thuật hiện trường thông thường và có thể được sử dụng để xây dựng một kế hoạch quản lý hiệu quả hơn do nó liên kết dữ liệu một vùng đất bao phủ cả về dữ liệu địa hình và các thông tin khác có liên quan (Nandi và cs., 2016)

GIS đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển mô hình phân bố thủy văn và nâng cao hiểu biết của chúng ta về các khía cạnh không gian của sự phân bố

và vận động của nước trong các cảnh quan khác nhau Nó cũng ảnh hưởng lớn đến nghiên cứu về tác động của việc sử dụng đất đến tài nguyên nước GIS cho phép các cơ quan chính phủ và các tổ chức tư nhân mở rộng việc phân phối dữ liệu của họ sang bản đồ số và hỗ trợ các dạng tìm kiếm không gian khác nhau cho các dữ liệu có liên quan (Wilson và cs., 2000)

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công nghệ dùng để thu thập, xử lý thông tin địa lý Nhờ có công nghệ GIS, việc đánh giá tiềm năng du lịch bằng thang điểm định lượng được tự động hóa nên kết quả được xử lý nhanh chóng

và chính xác hơn Trên cơ sở đó, đề ra những định hướng về tổ chức lãnh thổ

du lịch ở tỉnh Kiên Giang Nghiên cứu góp phần khai thác các nguồn tài nguyên và bảo vệ môi trường du lịch ở địa bàn có nhiều tiềm năng này (Đào Ngọc Cảnh, 2014)

Nandi và cs (2016), cho rằng GIS có nhiều lợi ích khi so với các hệ thống thông tin khác, bao gồm:

+ Phân tích dữ liệu không gian trong một môi trường phức tạp

+ Khả năng tích hợp các cơ sở dữ liệu khác nhau thành một

+ Khả năng hiển thị và quản lý dữ liệu không gian trong một phạm vi không gian nhất định

+ Tạo nhanh các bản đồ chuyên dụng

+ Hiển thị phân tích không gian phức tạp

+ Tiết kiệm chi phí do hiệu quả cao hơn

+ Thông tin địa lý tốt hơn và lưu giữ được các kết quả

+ Quản lý được thông tin địa lý

Đến nay, GIS đã được ứng dụng để quản lý nước cũng như các tài nguyên khác ở nhiều nơi trên thế giới và mang lại nhiều lợi ích Heinemann và cs., (2002), đã sử dụng GIS để xác định nhu cầu nước ở cấp quận và khu vực tại Brazil, kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng các mô hình mô phỏng cây trồng kết hợp với GIS có thể là một công cụ quan trọng hỗ trợ cho việc ra quyết định của các nhà hoạch định chính sách và những người lập kế hoạch của khu vực Bên cạnh đó, GIS cũng được ứng dụng trong việc xác định nhu cầu về tưới tiêu của khu vực (Nandi và cs., 2016) Lawrence (2013), đã nghiên cứu ứng dụng GIS và viễn thám để lập kế hoạch cho vùng đầu nguồn lưu vực sông Maumee, qua nghiên cứu này đã cung cấp thông tin cho các hoạt động giáo dục và thông tin liên lạc với các dự án, các nhà quản lý tài nguyên khác

Cơ sở dữ liệu GIS được cung cấp theo yêu cầu cho các bên khác nhau để chuẩn bị cho các nghiên cứu đầu nguồn, đánh giá nhanh, kiểm kê cây trồng,

mô hình trầm tích và đối phó với lũ lụt tại lưu vực sông Maumee Như vậy có thể thấy, GIS và các công nghệ liên quan ngày càng được công nhận là công

cụ hữu ích để nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên, nghiên cứu kiểm kê và quản

lý nhờ khả năng kết hợp các nguồn dữ liệu và hỗ trợ phân tích, giải thích các

dữ liệu đó

Phạm Thị Thanh Hòa (2014), nghiên cứu ứng dụng GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu và bản đồ chất lượng môi trường Nghiên cứu đã xây dựng được cơ sở dữ liệu nền địa lý và cơ sở dữ liệu chuyên đề môi trường của khu vực Đồng thời góp phần cung cấp những thông tin quan trọng về một số lĩnh vực của hiện trạng môi trường khu vực hạ lưu sông Cầu, góp phần thiết thực phục vụ công tác quản lý môi trường một cách hiệu quả Mô hình SWAT đánh giá tác động của thay đổi sử dụng đất năm 2005 và năm 2010 đến lưu lượng dòng chảy trên lưu vực sông Vu Gia đã được Hồng và cs., (2014) thực hiện Kết quả đã chứng minh việc tích hợp GIS và mô hình SWAT trong đánh giá tác động của thay đổi sử dụng đất đến lưu lượng dòng chảy trên lưu vực sông Vu Gia, tỉnh Quảng Nam là phù hợp Nhờ đó, có thể hỗ trợ hữu hiệu cho công tác quản lý, quy hoạch sử dụng đất trên phạm vi lưu vực sông vừa đảm bảo nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, vừa cân bằng yêu cầu bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên (đất, nước, rừng)

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

3.1.1 Thời gian và địa điểm

Thời gian: Thí nghiệm được thực hiện từ tháng 4 năm 2018 đến hết tháng 8 năm 2019

Địa điểm được chọn để khảo sát gồm 4 huyện: Châu Thành, Giồng Riềng, Gò Quao, Tân Hiệp thuộc tỉnh Kiên Giang

3.1.2 Đối tượng nghiên cứu

Nước ngọt: Các nguồn nước chảy đến tiểu vùng Tây sông Hậu: nước mặt, nước mưa

Cây trồng: lúa, khóm

3.1.3 Phương tiện

- Hệ thống đo mưa, độ thấm đất (thiết kế mẫu theo Mỹ)

- Bộ ring lấy mẫu đất thuộc hãng Eijkelkamp, Hà Lan gồm: cây khoan, búa, ring (dung tích 98cm3)

- Khoan lấy mẫu đất do thành phần cơ giới thuộc hãng Eijkelkamp, Hà Lan

- Tủ sấy Ecocell 55, Model: LIS-B2V/EC55, Hãng sản xuất: EU

- Giấy, bút

- Túi nylon chứa mẫu đất

- Phần mềm MapInfo15.0 (lập bảng đồ số và chồng lấp các bản đồ đơn tính để thể hiện nhu cầu sử dụng nước và mức độ đáp ứng của hiện trạng tài nguyên nước ngọt đối với cây trồng theo không gian và thời gian)

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1 Ước lượng trữ lượng nước trong vùng

Do kinh phí và giới hạn về mặt kỹ thuật, đề tài đã nhờ sự hỗ trợ của Viện Quy hoạch Tài nguyên Nước Miền Nam chạy mô hình tính toán lượng nước tiềm năng của vùng Tây Sông Hậu, thuộc tỉnh Kiên Giang

Tỉnh Kiên Giang có 3 nguồn nước mặt chính gồm nguồn nước sông, nguồn nước mưa và nguồn nước trữ

3.2.1.1 Nguồn nước sông

Tài nguyên nước sông là thành phần chủ yếu và quan trọng nhất, được sử dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất Sử dụng mô hình toán thủy lực mô phỏng dòng chảy và xâm nhập mặn (phần mềm VRSAP) để mô phỏng tính toán cho mùa lũ năm 2015 và mùa khô năm 2016 Mô hình được tính toán cho toàn ĐBSCL sau đó trích xuất kết quả tính toán như mực nước, lưu lượng, xâm nhập mặn cho vùng nghiên cứu là tỉnh Kiên Giang

Từ đó phân tích đánh giá nguồn nước vào và ra trên vùng nghiên cứu Lượng nước ngọt trên sông được tính bằng lưu lượng của các sông kênh không bị nhiễm mặn chảy vào vùng nghiên cứu nhân với thời gian

3.2.1.2 Nguồn nước mưa

Nguồn nước mưa được xác định dựa vào số liệu mưa thực đo và diện tích canh tác cụ thể như sau:

Tổng lượng mưa (m3) = Lượng mưa trung bình các trạm (mm = 10 m3/ha) * Diện tích canh tác (ha)

3.2.1.3 Nguồn nước trữ

Nguồn nước trữ được xác định bằng thể tích hình học của các khu trữ như sông kênh, khu bảo tồn, khu rừng, ô ruộng, …ứng với các độ sâu trữ Nguồn nước trữ chỉ tính toán với những khu vực ranh mặn không vượt quá ngưỡng cho phép

3.2.1.4.Tổng lượng nước ngọt tiềm năng: Tổng cả 3 nguồn trên

3.2.2 Điều tra thực trạng hiệu quả sử dụng nước của nông dân

3.2.2.1 Mục tiêu:

Xác định lượng nước tiêu thụ thực tế người dân sử dụng cho từng loại cây trồng

Thực trạng sử dụng nước của nông dân trong sản xuất nông nghiệp

Từ đó, so sánh với lượng nước thực tế nông dân sử dụng và nhu cầu của cây dựa trên lý thuyết

3.2.2.2 Phương pháp chọn nông dân:

Dựa trên tư vấn của phòng NN và PTNT về kỹ thuật tưới tiêu của nông dân để chọn vùng đại diện cho 2 nhóm cây trồng (lúa, khóm), tiêu chí nông dân có thâm niên canh tác tối thiểu 5 năm trên một loại cây trồng 30 nông dân trên mỗi loại cây trồng (2 loại cây trồng: lúa, khóm) được chọn ngẫu nhiên trong danh sách để điều tra Tổng số nông dân điều tra = 30 hộ/loại cây x 2 loại cây/vùng = 60 hộ Mẫu được chọn theo mô hình chọn mẫu ngẫu nhiên đơn giản cho 02 loại cây trồng, mỗi loại cây trồng với số lượng 30 hộ Đối với lúa thông tin thu thập gồm: chiều cao mực nước lúc dừng bơm (m) x diện tích ruộng (m2) x số lần bơm trong từng vụ Cây trồng cạn tưới tay: lượng nước tưới/lần x thể tích dụng cụ tưới x số lần sử dụng (phụ chương 1)

Tính lượng nước sử dụng cho cả lúa, cây trồng cạn khi dùng máy bơm: Thu thập tất cả các thông tin từ các hợp tác xã dịch vụ bơm nước cụ thể: công suất, hiệu suất làm việc, số lượng máy bơm, lịch theo dõi vận hành

Thời gian thực hiện từ : 08/2018 đến 12/2019

3.2.3 Xác định nhu cầu nước cho cây trồng

Đánh giá nhu cầu nước của cây trồng (FAO, 2001) hai nhóm đối tượng cây trồng được đưa vào tính toán là cây lúa và khóm

3.2.3.1 Xác định nhu cầu tưới cho cây trồng lúa

Để tính được nhu cầu nước cho cây lúa vùng TSH, đề tài thực hiện gồm các bước được trình bày theo trình tự ở Bảng 3.1

Bảng 3.1: Xác định nhu cầu nước cây lúa

Các ước Cách tính/xác định chỉ tiêu Phương pháp thu thập (PP)

Bước 1: xác định bốc

thoát hơi cây tham chiếu

(ETo) PP Blaney - Crridle

ETo = p (0,48T + 8)

Hệ số p trong phụ chương 2 kết hợp GPS thực địa

T: nhiệt độ trung bình ngày

Thu tại các trạm đo tại trạm Thành phố Rạch Giá (*)

Bước 2: Xác định hệ số

Kc

Dựa trên bảng 3.2 (FAO, 2001) Bước 3: tính nhu cầu nước

Bước 5: xác định lượng

nước mất do thấm lậu, rò

rỉ: PERC

sét: PERC = 4 mm/ngày đất cát: PERC = 8 mm/ngày sét pha: PERC = 6 mm/ngày

Phân tích Sa cấu,

Robinson Bước 6: Xác định lượng

Pe = 0,6 P - 10 nếu p < 75 mm/tháng

P = lượng mưa (mm/tháng)

Thu tại các trạm đo của Trạm khí tượng trong huyện khảo sát

Bước 8: Tính toán lượng

có sự khác biệt lới giữa trạm tại Tp Rạch giá so với đường đẳng nhiệt của vùng TSH được vẽ dựa trên

số liệu về nhiệt độ ở các tỉnh An Giang, Kiên Giang, Cần Thơ, Hậu Giang và Bạc liệu Do đó đề tài

sử dụng số liệu nhiệt độ tại Tp Rạch giá để đưa vào tính toán

Tùy theo loại cây, giai đoạn sinh trưởng và điều kiện khí hậu có hệ số Kc khác nhau Khoảng giá trị Kc và giai đoạn sinh trưởng của lúa được thể hiện ở bảng 3.2

Bảng 3.2: Khoảng giá trị Kc và tương ứng với các giai đoạn sinh trưởng của lúa

(FAO, 2001)

Giai đoạn Giai đoạn đầu

(gieo hạt)

Giai đoạn phát triển

Giai đoạn ra hoa, kết trái

Giai đoạn thu hoạch

Thời gian

Ghi chú: Tùy loại giống sử dụng được điều chỉnh lại thời gian của từng giai đoạn

Tổng lượng nước tưới cho cả vụ = tổng lượng tưới của các giai đoạn sinh trưởng

3.2.3.2 Thí nghiệm xác định nhu cầu tưới cho cây khóm

(a) Thu mẫu thực tế động ruộng, phân tích và tính toán để xác định lượng nước cần tưới tại một thời điểm

Vùng Tây sông Hậu gồm các nhóm đất phù sa, đất phèn (đất phèn hoạt động sâu, đất phèn hoạt động nông), đất phèn mặn (đất phèn hoạt động nông mặn, đất phèn hoạt động sâu mặn, đất phèn tiềm tàng nông mặn, đất phèn tiềm tàng)

I = (β đồng ruộng - β héo cây)*γk*D (Lê Anh Tuấn, 2009)

Trong đó:

 I: Lượng nước cần tưới (cm)

 βđồng ruộng độ ẩm thủy dung ngoài đồng (%)

 βhéo cây độ ẩm héo cây (%)

 γk: dung trọng đất khô (g/cm3);

 D: chiều sâu đất cần tưới (cm)

* Phương pháp thu mẫu đất và tính toán:

Dung trọng đất: Sử dụng ring (98 cm3) chuyên dụng lấy mẫu tươi tại đồng, ở hai tầng đất (chiều cao hai ring) sấy khô 1050C trong tủ sấy đến khi hai lần cân không đổi và cân trọng lượng khô

Hình 3.1: Bản đồ đất tỉnh Kiên Giang (Phân Viện quy hoạch thiết kế miền Nam,

bCoef =- 3,14-0,00222 * clay^2-0,00003484 * sand^2 * clay

Clay, sand được phân tích bằng phương pháp ống hút Robinson (tính trung bình 02 tầng đất 0-20 và 20-40 cm Phương pháp thu mẫu đất để phân tích sa cấu: chọn vùng đại diện loại đất, lấy 05 điểm bằng khoan đất ở hai tầng 0-20

cm và 20-40cm, mỗi tầng khoảng 1kg* Chiều sâu tầng đất (D) cần tưới: 40 cm Phương pháp tính nhu cầu tưới dựa trên công thức của Mladen Todorovic (2016):

CSWC = PSWC + EP + IRR – ETc – DP

Các loại đất tiểu vùng TSH, tỉnh Kiên Giang