Thành lập bản đồ nhu cầu và trữ lượng tài nguyên nước cho sản xuất nông nghiệp tại tiểu vùng tứ giác long xuyên kiên giang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP – TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NHU CẦU VÀ TRỮ LƯỢNG TÀI NGUYÊN NƯỚC CHO SẢN XUẤT

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

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG

THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NHU CẦU

VÀ TRỮ LƯỢNG TÀI NGUYÊN NƯỚC CHO SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TẠI TIỂU VÙNG TỨ GIÁC LONG XUYÊN - KIÊN GIANG

ĐỖ HÀ THÀNH

AN GIANG, 12/2018

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

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG

THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NHU CẦU

VÀ TRỮ LƯỢNG TÀI NGUYÊN NƯỚC

CHO SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TẠI TIỂU VÙNG TỨ GIÁC LONG XUYÊN - KIÊN GIANG

CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG

Luận văn “Thành lập bản đồ nhu cầu và trữ lượng tài nguyên nước

cho sản xuất nông nghiệp tại tiểu vùng Tứ giác Long Xuyên – Kiên Giang”, do học viên Đỗ Hà Thành thực hiện dưới dự hướng dẫn của TS

Phạm Văn Quang Tác giả đã báo cáo kết quả nghiên cứu và được Hội đồng Khoa học và Đào tạo thông qua ngày …………

Thư ký

TS.Nguyễn Hữu Thanh

Giáo viên hướng dẫn

TS.Phạm Văn Quang

Chủ tịch hội đồng

TS.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Quý Thầy Cô giảng dạy lớp Cao học Khoa học Cây trồng khóa 01 đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm thực tiễn quí báo

Quý Thầy Cô cùng các anh chị tập thể khoa Nông Nghiệp - Tài Nguyên Thiên Nhiên đã quan tâm, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Các bạn và các anh chị tập thể lớp Cao học Khoa học Cây trồng khóa 01 luôn nhiệt tình quan tâm, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và làm luận văn tại trường

Kính gửi lòng biết ơn sâu sắc đến Ba, Mẹ và người thân đã động viên nhắc nhở con trong suốt quá trình học tập và tạo mọi điều kiện tốt nhất để con có kết quả ngày hôm nay

Xin chân thành cảm ơn!

Đỗ Hà Thành

LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu trong nghiên cứu này có xuất xứ rõ ràng Những kết luận mới về khoa học của công trình nghiên cứu này chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

An Giang, ngày tháng 12 năm 2018

Người thực hiện

Đỗ Hà Thành

TÓM TẮT

Tiểu vùng Tứ giác Long Xuyên thuộc tỉnh Kiên Giang trong nhiều năm qua đã chịu ảnh hưởng nặng nề của biến đổi khí hậu, đặc biệt là hạn và xâm nhập mặn Vì vậy, việc thành lập bản đồ nhu cầu và trữ lượng tài nguyên nước ngọt cho cây trồng tại tiểu vùng là rất cần thiết Nghiên cứu nhằm mục tiêu ước tính trữ lượng nước tiềm năng (nước sông và nước mưa, nước trữ), ước lượng nhu cầu

sử dụng nước và đánh giá mức độ đáp ứng lượng nước ngọt để phục vụ cho canh tác các loại cây trồng chính Nghiên cứu sử dụng phương pháp GIS chồng lấp các bản đồ đơn tính bản đồ trữ lượng nước ngọt, nhiệt độ, bản đồ hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp và bản đồ phân loại đất nhằm xây dựng bản đồ đáp ứng nước cho

2 loại cây trồng lúa và khóm Nghiên cứu còn tiến hành thí nghiệm xác định nhu cầu tưới cho cây khóm trên 2 loại đất phèn hoạt động nông mặn (Sj1M), phèn hoạt động sâu (Sj2M) Bên cạnh đó, nghiên cứu thực hiện điều tra các hộ nông dân trồng lúa và khóm nhằm đánh giá thực trạng hiệu quả sử dụng nước Kết quả nghiên cứu cho thấy, tổng lượng nước tiềm năng ước tính đạt 18.246 triệu m3, trong đó lượng nước trong mùa mưa khoảng 4000 triệu m3

và khoảng 500 triệu

m3 trong mùa khô Tổng lượng nước nông dân sử dụng tưới cho hai vụ lúa Đông Xuân và Hè Thu lần lượt là 9185 và 8732 m3/ha Trong khi đó, tổng lượng nước tưới sử dụng cho cây khóm khoảng 5400 m3/ha Bên cạnh đó, kết quả xây dựng bản đồ nhu cầu nước tưới của tiểu vùng cho thấy tháng 3 và 4.2016 cần bổ sung nước tưới tối thiểu là 2000 m3/ha với khoảng 23% đến 30% tổng diện tích canh tác của vùng bị ảnh hưởng

Từ khóa: Đáp ứng nước, nhu cầu tưới, Tứ Giác Long Xuyên,

ABSTRACT

The Long Xuyen quadrangle in Kien Giang province has endured seriously because of climate change, especially drought and saline intrusion Therefore, establishing the map of freshwater resource needs for plants in the sub-region is essential The study aims were to estimates the potiental water resources (river water, rain water, and storagewater), water use requirements, and to assess freshwater response to cultivation of major crop The GIS method was used for covering the mono maps, such as fresh water resources map, temperater map, landuse map and soil map in order to create a water supply map for rice and pineapple cultivation The research also carried out experiments to determineirrigation water requirement for pineapple on two types of shallow saline acid sulphate soils (Sj1M), deep acid sulphate soils (Sj2M) Besides, the rearch conducted a survey of farmers with experiences in rice and pineapple cultivation to assess the reality of effectively using water The research results show that the sum total potentiality of water sources is estimated at 18.246 milion

m3, of which rainfall in the wet season is about 4000 milion m3 and about 500m3

in the dry season The total amount of water which farmers uses to irrigate for the Winter-Spring and Summer-Autumn is 9185 and 8732 m3/ha respectively Meanwhile, total irrigation water for pineapple is arround 5400 m3/ha In addition, the results the water supply map of the sub-region show that the lack of irrigation water in March and April 2016 is remarkable with about 23% to 30% of the total cultivated area of vulnerable local with the least water need is 2000

m3/ha

Key word: Provide enough water; irrigated demand; Long Xuyen

quadrangle

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

1.2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

1.2.1.Mục tiêu tổng quát 2

1.2.2.Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu 2

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 3

1.5.1.Ý nghĩa về mặt khoa học 3

1.5.2.Ý nghĩa về mặt thực tiễn 3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

2.1.ĐIỀU KIỆN ĐỊA BÀN NGHIÊN CỨU 5

2.1.1.Đặc điểm tự nhiên địa bàn nghiên cứu 5

2.1.2 Tình hình sản xuất nông nghiệp tại địa bàn nghiên cứu 7

2.1.3 Tình hình sử dụng nước phục vụ sản xuất nông nghiệp tại địa bàn nghiên cứu 9

2.2 LƯỢC KHẢO VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 10

2.2.1 Nguồn tài nguyên nước và chuyển biến dự trữ nguồn tài nguyên nước 10

2.2.2 Ý nghĩa, vai trò của nước đối với cây trồng 16

2.2.3 Ước tính trữ lượng nước 18

2.2.4 Xác định nhu cầu nước cho cây trồng 19

2.2.5 Xác định nhu cầu nước tưới cho cây trồng 23

2.2.6 Đánh giá nhu cầu và hiệu quả sử dụng nước cho canh tác nông nghiệp 27

2.2.7 Đánh giá tính phù hợp lịch thời vụ của mô hình sản xuất nông nghiệp dưới thời biến đổi khí hậu 29

2.2.8 Ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên nước phục vụ sản xuất nông nghiệp 29

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

3.1 ĐỊA BÀN VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 34

3.1.1 Địa bàn nghiên cứu 34

3.1.2 Thời gian nghiên cứu 34

3.2 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 34

3.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

3.3.1 Ước lượng lượng nước trong vùng 35

3.3.2 Điều tra thực trạng hiệu quả sử dụng nước của nông dân 36

3.3.3.Tính toán và thí nghiệm xác định nhu cầu nước cho cây trồng 36

3.3.4 Xây dựng bản đồ 42

3.3.5 Phương pháp thu mẫu và phân tích số liệu 44

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45

4.1 ƯỚC TÍNH TRỮ LƯỢNG NƯỚC NGỌT (NƯỚC TIỂM NĂNG) TẠI TIỂU VÙNG TỨ GIÁC LONG XUYÊN THUỘC TỈNH KIÊN GIANG 45

4.2 ƯỚC LƯỢNG NHU CẦU SỬ DUNG NƯỚC CỦA HỆ THỐNG CÂY TRỒNG CHÍNH 46

4.2.1.Hiện trạng canh tác tại vùng TGLX 46

4.2.2 Diễn biến lượng mưa, nhiệt độ vùng 48

4.2.3 Nhu cầu nước và lượng nước tưới cho các giai đoạn sinh trưởng cây trồng chính49 4.2.4 Kết quả thu được từ thí nghiệm trên cây khóm 54

4.3.ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ĐÁP ỨNG NƯỚC PHỤC VỤ CHO CANH TÁC CÂY TRỒNG CHÍNH 58

4.3.1.Lịch canh tác lúa vùng TGLX 58

4.3.2.Đánh giá mức độ đáp ứng nước phục vụ cho canh tác cây trồng chính 58

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

5.1 Kết luận 66

5.2 Kiến nghị 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 2

DANH SÁCH BẢNG

2.1 Bảng tra hệ số p trong công thức Blaney-Criddle 22 2.2 Khoảng giá trị Kc và giai đoạn sinh trưởng của lúa 26 4.1 Hiện trạng sử dụng đất các mô hình canh tác tại vùng TGLX

thuộc tỉnh Kiên Giang theo thời vụ

47

4.2 Đặc tính đất tại vùng TGLX 54 4.3 Hiện trạng thừa thiếu nước qua các tháng tại vùng TGLX 61

DANH SÁCH HÌNH

2.1 Bản đồ khu vực tiểu vùng Tứ giác Long Xuyên, Kiên Giang 6 2.2 Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến nhu cầu nước cây trồng 20 2.3 Hệ số Kc qua các giai đoạn phát triển khác nhau của cây trồng 21 2.4 Mô hình bố trí chi tiết thiết bị Thủy tiêu kế Lysimeter 23 2.5 Một phần lượng mưa bị mất do chảy tràn và thấm sâu 24 3.1 Phương pháp xác đinh tỷ lệ lắng theo kích thước hạt của FAO 38 3.2 Lắp đặt thí nghiệm theo mô hình Lysimeter xác đinh ET0 40 3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm trên cây khóm 40 3.4 Bản đồ các loại đất của tỉnh Kiên Giang 2014 42 3.5 Chồng lấp các bản đồ đơn tính 44 4.1 Ước lượng trữ lượng nước ngọt từ sông, mưa, trữ … 45 4.2 Bản đồ Hiện trạng canh tác các mô hình sản xuất nông nghiệp 46 4.3 Thay đổi lượng mưa hữu hiệu và nhiệt độ theo thời gian tại Kiên

DANH SÁCH HÌNH

4.16 Bản đồ mức độ thừa/thiếu nước vùng TGLX tháng 03.2016 59 4.17 Bản đồ mức độ thừa/thiếu nước vùng TGLX tháng 04.2016 60 4.18 Bản đồ mức độ thừa/thiếu nước vùng TGLX tháng 05.2016 60 4.19 Bản đồ mức độ thừa/thiếu nước vùng TGLX tháng 06.2016 60 4.20 Khả năng đáp ứng nhu cầu nước cho khóm và thời vụ lúa … 62

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

LVS Lưu vực sông

GIS Geographical Information System

BĐKH Biến đổi khí hậu

IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change (Uỷ ban

Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu ) UNDP United Nations Development Programme (Chương trình

Phát triển Liên hợp quốc) TGLX Tứ giác Long Xuyên

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Biến đổi khí hậu đã và đang là một trong những thách thức lớn mà con người phải đối mặt hiện nay, vì những tác động tiêu cực của nó lên đời sống một cách rõ ràng (FAO, 2016) Sự gia tăng các rủi ro từ biến đổi khí hậu là một trong những áp lực làm tăng khả năng bị tổn thương của những sinh kế dựa vào các nguồn tài nguyên thiên nhiên tại các cộng đồng (Trần Thọ Đạt và Cs, 2012) Trong đó tài nguyên nước là một tài sản sinh kế quan trọng, đặc biệt đối với người nghèo vùng nông thôn sống phụ thuộc vào nông nghiệp (Castillo và Cs, 2007)

Ảnh hưởng trực tiếp nhất của biến đổi khí hậu đối với tài nguyên nước như

sự biến đổi gia tăng hay giảm lượng mưa, nhiệt độ cao hơn và các sự kiện thời tiết cực đoan liên quan như hạn hán và lũ lụt trong trung hạn đến dài hạn, biến đổi khí hậu sẽ ảnh hưởng đến tài nguyên nước và giảm tính sẵn có hoặc độ tin cậy của nguồn nước ở nhiều nơi đã bị khan hiếm nước (FAO, 2013) Theo UNDP (2004),

sự khan hiếm nước là một vấn đề to lớn của nhiều nước đang phát triển trong đó

có Việt Nam Tương tự tình trạng chung của thế giới, nông nghiệp tưới tiêu ở ĐBSCL đang đối diện vấn đề thiếu nước ngọt nghiêm trọng với nhiều nguyên nhân khác nhau.Tính đên năm 2010, đã có 12 hồ chứa nước được xây dựng cho mục đích sản xuất điện với tổng thể tích nước lên đến 15,77 km3 Bên cạnh đó, nhiều dự án tưới tiêu và hàng trăm đập đang trong kế hoạch xây dựng ở thượng nguồn lưu vực sông Mekong (MRC, 2011) Về mặt lý thuyết, hồ chứa sẽ tăng dòng chảy vùng hạ lưu vào mùa khô, tuy nhiên những năm khô hạn nặng, các hồ nước này lại giảm xả nước Thêmvào đó, hạn kéo dài cộng với việc khai thác nhiều nước ngầm cũng là nguyên nhân dẫn đến hiện tượng xâm nhập mặn trong mùa khô tại vùng ven biển của ĐBSCL (Veerman, 2013) tác động tiêu cực đến sản xuất nông nghiệp bao gồm lúa, cây ăn trái, thủy sản.Ước tính thiệt hại khoảng

345 triệu USD trong năm 2016 (NDPC, 2016)

Trong đó tỉnh Kiên Giang nằm ở hạ nguồn hệ thống sông Mekong, cũng chịu ảnh hưởng nặng nề của vấn đề biến đổi khí hậu mà đặc biệt là hạn và xâm nhập mặn trong nhiều năm qua, điển hình năm 2016 vừa qua Nhận thức sự tác động của biến đổi khí hậu, chính quyền đã quy hoạch tổng thể tài nguyên nước

mặt cho toàn tỉnh Tuy nhiên, quy hoạch này 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, và đặc biệt các bản đồ, số liệu chưa thể hiện về mặt không gian và thời gian Về mặt lý thuyết, mỗi tiểu vùng khác nhau sẽ có những đặc điểm về khí hậu, đất đai không giống nhau dẫn đến cùng loại cây trồng sẽ có nhu cầu nước khác nhau tại một thời điểm xác định Trong đó tiểu vùng Tứ giác Long Xuyên thuộc tỉnh Kiên Giang mang có đặc thù

có các nhóm đất phèn, đất phèn nặng thậm chí có một số vùng thuộc nhóm đất phèn mặn cùng với mực nước sông có xu hướng thấp hơn các vùng thuộc Tây sông Hậu vào mùa khô nên xuất hiện tình trạng xâm nhập măn gây khó khăn rất lớn cho công tác quy hoạch quản lý (Viện Kỹ Thuật Biển, 2012) Do đó, việc xác định tình trạng nhu cầu nước cho cây trồng theo mặt không gian và thời gian ở giai đoạn thiếu nước từ đó có những can thiệp kịp thời bảo đảm năng suất cây trồng là việc làm cần thiết Bên cạnh đó, nó cũng làm cơ sở cho việc quy hoạch

sử dụng đất, chuyển dịch cơ cấu cây trồng và cải thiện hệ thống tưới tiêu.Để làm được việc này, việc ứng dụng GIS để phân tích, lưu trữ và thể hiện thông tin đa chiều là chọn lựa phù hợp

Trước thực trạng đó, đề tài “Thành lập bản đồ nhu cầu và trữ lượng tài

nguyên nước cho sản xuất nông nghiệp tại tiểu vùng Tứ giác Long Xuyên –

Kiên Giang” được nghiên cứu với mục đích góp phần giải quyết vấn đề thực tiễn

đặt ra trong sản xuất nông nghiệp ở Kiên Giang nhằm đánh giá phân tích và đưa

ra dự đoán, khuyến cáo giúp người dân định hướng và sử dụng nguồn nước hợp

lý, tăng hiệu quả kinh tế, đảm bảo nguồn nước sử dụng cho người dân sức khỏe người dân trên cơ sở phát triển nông nghiệp bền vững

1.2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.2.1.Mục tiêu tổng quát

Xây dựng bản đồ số các nguồn đến và đánh giá nhu cầu nước của cây trồng nhằm quản lý và sử dụng tài nguyên nước một cách hiệu quả phục vụ cho hoạt động sản xuất nông nghiệp bền vững tại tiểu vùng Tứ Giác Long Xuyên thuộc tỉnh Kiên Giang

1.2.2.Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu

- Ước tính trữ lượng nước tiềm năng (nước sông và nước mưa, nước trữ) đến địa bàn tại khu vực Tứ Giác Long Xuyên thuộc tỉnh Kiên Giang;

- Ước lượng được nhu cầu sử dụng nước của hệ thống cây trồng chính;

- Đánh giá mức độ đáp ứng lượng nước ngọt để phục vụ cho canh tác hệ

thống cây trồng chính

1.3.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.3.1.Đối tượng nghiên cứu

- Nguồn nước ngọt (gồm nước từ sông, nước mưa, nước trữ) phục vụ cho

sản xuất lúa và khóm (Thuật ngữ “nước sông” trong nghiên cứu này, được nhắc

đến bao hàm ý nghĩa gồm nguồn nước từ các con sông, kênh và rạch)

1.3.2.Phạm vi nghiên cứu

- Thời gian: từ tháng 2 đến tháng 11 dương lịch

- Không gian/khu vực: khu vực đất liền, vùng thuộc tiểu vùng Tứ giác Long Xuyên thuộc tỉnh Kiên Giang

1.4.NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Ước tính trữ lượng nước ngọt (nước mưa, nước sông, nước trữ) theo thời

gian (từ tháng 7.2015 đến tháng 6.2016 dương lịch) tại tiểu vùng Tứ giác Long Xuyên thuộc tỉnh Kiên Giang

- Đánh giá nhu cầu nước và hiệu quả sử dụng nước của hệ thống cây trồng

đại diện là lúa, khóm, mía tại địa bàn nghiên cứu

- Đánh giá tính phù hợp lịch thời vụ của hệ thống cây trồng này dưới thời

biển đổi khí hậu trong 1 năm

- Lập bản 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 áp dụng công nghệ GIS

- Khuyến nghị sử dụng nước một cách hiệu quả

Tứ giác Long Xuyên nói riêng và cho tỉnh Kiên Giang nói chung Giúp cho công tác quản lý sử dụng và hoạch định chính sách cho nguồn tài nguyên này ngày càng tốt hơn nhằm phục vụ hiệu quả hơn cho hoạt động sản xuất nông nghiệp của vùng

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1.ĐIỀU KIỆN ĐỊA BÀN NGHIÊN CỨU

2.1.1.Đặc điểm tự nhiên địa bàn nghiên cứu

Kiên Giang nằm về phía Tây Nam của Việt Nam, là một trong 4 tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm đồng bằng sông Cửu Long, phía Bắc giáp Campuchia với đường biên giới đất liền dài 56,8 km; phía Nam giáp với tỉnh Cà Mau và tỉnh Bạc Liêu; phía Đông và Đông Nam giáp với tỉnh An Giang và Cần Thơ; phía Tây giáp với vịnh Thái Lan Có diện tích tự nhiên là 6.348 km², trong đó có 72,5% là đất sản xuất nông nghiệp, 13,5% là đất lâm nghiệp, với hơn 206 km bờ biển với 137 hòn, đảo lớn nhỏ, trong đó lớn nhất là đảo Phú Quốc diện tích 567 km² được xem

là đảo lớn nhất Việt Nam (Tổng cục thống kê, 2015)

Kiên Giang có địa hình khá đa dạng với đồng bằng, đồi núi và biển đảo, địa hình phần đất liền tương đối bằng phẳng Vùng biển hải đảo chủ yếu là đồi núi nhưng vẫn có đồng bằng nhỏ hẹp; có hệ thống sông, ngòi, kênh, rạch rất thuận lợi cho việc phát triển nông nghiệp, lưu thông hàng hóa và tiêu thoát nước lũ theo các sông chính (sông Cái Lớn, sông Cái Bé, sông Giang Thành) và mạng lưới kênh rạch dày đặc, với tổng chiều dài khoảng 2.054km Kiên Giang có tuyến đê biển dài 206 km, với cao trình từ 2 đến 2,5m, chiều rộng mặt đê từ 4 đến 6m, bị chia cắt bởi 60 cửa sông, kênh nối ra biển Tây, dọc theo nó là dải rừng phòng hộ ven biển diện tích khoảng 2.947,7 ha

Theo Cục Thống kê tỉnh Kiên Giang (2015), tỉnh có 15 đơn vị hành chánh (01 thành phố Rạch Giá trực thuộc trung ương, 01 thị xã Hà Tiên, 11 huyện và 02 huyện đảo) trong đó:

- Tiểu vùng tứ giác Long Xuyên (Hình 2.1) có diện tích khoảng 2.365,8 km² chiếm 37,3% diện tích toàn tỉnh, bao gồm các Huyện, Thị như: Hòn Đất, Hà Tiên, Rạch Giá, Kiên Lương, Giang Thành Ven biển Rạch Giá - Hà Tiên có rải rác các đồi núi thấp cặp với quốc lộ 80 tạo nên 1 bờ viền ngăn nước Đây là vùng tập trung thoát lũ chính của tỉnh, là khu vực sẽ chuyển một phần diện tích đất sản xuất lúa kém hiệu quả sang nuôi trồng thủy sản và các loại cây trồng khác; canh tác lúa 2 vụ, 2 vụ lúa- 1 vụ màu; chăn nuôi gia súc và gia cầm, trong đó chú trọng phát triển đàn bò;

Hình 2.1: Bản đồ khu vực tiểu vùng Tứ giác Long Xuyên thuộc Kiên Giang

Đặc điểm đất đai vùng đa phần đất thuộc nhóm đất phèn, đất mặn, đất phèn mặn và phần ít các loại đất còn lại Trong đó diện tích đất phèn mặn là nhóm đất mang tính chất đặc thù của vùng chiếm diện tích khá lớn trong vùng Vùng đất có nhóm đất này thường xảy ra cả 2 quá trình phèn hóa và mặn hóa, đơn

vị đất này chịu ảnh hưởng sâu sắc của địa hình, địa hình thấp khó thoát nước, dễ xâm nhập của nước biển, nhiều trường hợp chịu ảnh hưởng do bốc phèn, mặn về mùa khô sự hình thành trong đất một lượng SO42-, xác bã thực vật hữu cơ phân giải trong điều kiện yếm khí dưới tác động của vi sinh vật biển thành các sản phẩm: CH4, H2S … các chất này về mùa khô bị oxy hoá mạnh biến thành H2SO4 Đất phèn mặn thường phân bố ở vành đai bị nhiễm mặn thuộc các huyện: An Biên, An Minh, Hòn Đất, Kiên Lương, Hà Tiên, Vĩnh Thuận Quá trình khai thác

và đưa vào sử dụng trong những năm qua đất phèn mặn được người dân khai thác

và đưa vào sử dụng sản xuất nông – lâm nghiệp, nhưng vẫn còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện thiên nhiên như nhiều khu vực tại vùng Tứ Giác Long Xuyên điển hình huyện Hòa Đất (Viện Kỹ Thuật Biển, 2012)

Nguồn tài nguyên nước ngọt trên các con sông thuộc vùng Tứ giác Long Xuyên có đặc điểm mực nước bình quân thấp hơn phía Tây sông Hậu (TSH) nên dòng chảy có xu hướng chảy từ sông Hậu ra vịnh Rạch giá, cuối mùa khô nước kênh bị nhiễm mặn, mùa mưa nước ngọt từ sông Hậu chảy qua dồi dào Vùng này nguồn nước sinh hoạt chủ yếu là nước kênh, cùng việc trữ nước mưa để hỗ trợ cho sinh hoạt (Viện Kỹ Thuật Biển, 2012)

Khí hậu - thủy văn mang đặc tính của cả tỉnh Kiên Giang có nền nhiệt độ vào loại cao nhất ở nước ta, trên đất liền và cả ngoài hải đảo, nhiệt độ trung bình năm 2015 vào khoảng 28oC Trên phạm vi lãnh thổ Kiên Giang có sự tương đối đồng nhất về các đặc trưng yếu tố khí hậu như: nhiệt độ, độ ẩm và nắng; Độ ẩm trung bình 80% Lượng bốc hơi trung bình năm ở các khu vực khoảng 1.000- 1.500 mm Lượng bốc hơi cao xảy ra ở những tháng mùa khô; Mực nước biển trung bình tại Phú Quốc là 123 cm không có sự thay đổi đáng kể so với số liệu ở năm 2014 (Tổng cục thống kê, 2015) Về khí hậu, Kiên Giang thường nhiều dông hơn ở các tỉnh khác ở miền Tây Nam bộ, trung bình thì hàng năm có tới 25- 30 ngày dông, mùa dông cũng như mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11

Qua những yếu tố đã phân tích ở trên cho thấy vùng thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mưa nhiều; Có nền nhiệt cao, không phân hoá theo mùa, khí hậu vùng có những thuận lợi cơ bản mà các tỉnh khác ở phía Bắc không có được như không có rét, không có bão đổ bộ trực tiếp, ánh sáng và nhiệt lượng dồi dào nên rất thuận lợi cho phát triển du lịch Tuy nhiên, sự biến động thất thường trong chế độ mưa thường gây trở ngại lớn cho sản xuất và đời sống là những yếu

tố bất lợi của điều kiện tự nhiên tại vùng; Chế độ thuỷ văn của vùng bị chi phối bởi 3 yếu tố: chế độ thủy triều ở vịnh Thái Lan, chế độ thủy văn ở sông Hậu, chế

độ mưa nội đồng Ba yếu tố này kết hợp tác động làm cho chế độ thủy văn của vùng có 2 mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa kiệt cạn

2.1.2 Tình hình sản xuất nông nghiệp tại địa bàn nghiên cứu

Theo Báo cáo của UBND tỉnh Kiên Giang (2017), tình hình sản xuất nông nghiệp của tỉnh có một số nổi bật như: Giá trị sản xuất nông, lâm, thủy sản (theo giá so sánh 2010) đạt 56.431,64 tỷ đồng, tăng 4,6% so cùng kỳ Trong đó:

- Nông nghiệp: năm 2017 Tỉnh đã đạt được những kết quả bước đầu trong triển khai đề án cơ cấu lại ngành nông nghiệp theo hướng nâng cao giá trị sản xuất theo chuỗi giá trị; nâng cao chất lượng giống Tổng diện tích gieo trồng 735.266 ha Năng suất thu hoạch bình quân ước đạt 5,6 tấn/ha, giảm 0,11 tấn/ha

so cùng kỳ Sản lượng thu hoạch lúa cả năm ước đạt 4.056.126 tấn, giảm 2,54%

so năm 2016 Diện tích sản xuất lúa chất lượng cao chiếm trên 70% tổng diện tích sản xuất lúa Thực hiện sản xuất lúa theo hướng VietGAP phát triển mạnh, có 169 cánh đồng lớn, diện tích 62.539 ha

- Gieo trồng được 1.532 ha khoai lang, 650 ha khoai mỳ; 1.410 ha dưa hấu, 275 ha ngô và 8.950 ha rau, đậu màu các loại, góp phần tăng thêm thu nhập cho bà con nông dân Riêng cây công nghiệp, cây ăn quả, cây lâu năm tiếp tục duy trì phát triển ổn định như: tiêu, khóm, mía

- Tình hình chăn nuôi trong tỉnh tiếp tục ổn định, đã chủ động phòng chống dịch bệnh, kiểm dịch, kiểm soát giết mổ, được quan tâm thực hiện; bệnh cúm gia cầm được kiểm soát chặt chẽ, không để phát sinh dịch bệnh nghiêm trọng

và lây lan ra diện rộng

- Về lâm nghiệp, công tác chăm sóc và bảo vệ rừng được ngành chức năng thường xuyên phối kết hợp với các địa phương tuyên truyền giáo dục, vận động nhân dân bảo vệ rừng, tích cực tuần tra, kiểm soát để ngăn chặn hành vi xâm hại đến diện tích rừng, xử lý kịp thời các vụ việc chặt phá rừng trái phép Tỷ lệ che phủ của rừng đạt 10,96%

- Tổng sản lượng khai thác và nuôi trồng thủy sản 765.275 tấn, tăng 6,83% (tăng 48,90 ngàn tấn) so cùng kỳ Trong đó, khai thác đạt 548.234 tấn, tăng 5,61%; diện tích nuôi trồng thủy sản đạt 240.630 ha, sản lượng thu hoạch 217.041 tấn, tăng 10,02% Riêng tôm nuôi nước lợ thả nuôi được 119.488 ha, tăng 12,08%, sản lượng đạt 65.190 tấn, tăng 3,48% (Báo Nông nghiệp Việt Nam, 2018)

- Về kinh tế tập thể đã thành lập mới 50 hợp tác xãvà 106 tổ hợp tác Toàn tỉnh hiện có 339 hợp tác xã và 2.215 tổ hợp tác Để phát triển sản xuất - kinh doanh, nhiều hợp tác xã, trang trại đã tăng cường đầu tư, đổi mới thiết bị công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao năng lực quản trị và hiệu quả hoạt động Từng bước hình thành liên kết sản xuất giữa các doanh nghiệp với hộ nông dân, tổ hợp tác, hợp tác xã theo chuỗi giá trị từ sản xuất đến tiêu thụ

Tuy nhiên, ngành nông nghiệp Kiên Giang vẫn còn tồn tại một số hạn chế như công nghệ bảo quản hải sản sau thu hoạch còn hạn chế (tổn thất từ 20-30%); chưa quy hoạch, định hình được chăn nuôi tập trung và sản xuất rau màu công nghệ cao (Báo Nông nghiệp Việt Nam, 2018) Bên cạnh đó, tình hình sản xuất nông nghiệp năm 2017 gặp khó khăn do biến đổi khí hậu, hạn, mặn, lũ lụt, mưa

muộn kéo dài và dịch bệnh,… Diện tích lúa vụ Đông Xuân bị muỗi hành gây hại tương đối nhiều, ảnh hưởng mưa trái mùa làm lúa bị đỗ ngã, ngập úng cục bộ.Bên cạnh đó, trời se lạnh có sương mù vào buổi sáng tạo điều kiện thuận lợi cho sâu - bệnh phát triển nên năng suất, sản lượng thu hoạch lúa bị giảm đáng kể

Theo định hướng sắp tới của UBND tỉnh, năm 2018, Kiên Giang sẽ tiếp tục đẩy mạnh tái cơ cấu ngành nông nghiệp theo hướng tập trung, hiện đại, nâng cao chất lượng, gắn với thị trường tiêu thụ.Theo đó, mục tiêu sản xuất lúa đạt 4,25 triệu tấn, tỷ lệ lúa chất lượng cao chiếm trên 80% diện tích gieo trồng Thủy sản đạt 784.000 tấn, trong đó riêng tôm nuôi nước lợ là 69.000 tấn.Trồng mới 676

ha rừng, khoanh nuôi tái sinh 659 ha, trồng cây phân tán 500.000 cây

2.1.3 Tình hình sử dụng nước phục vụ sản xuất nông nghiệp tại địa bàn nghiên cứu

Nguồn nước mặt vùng Bán đảo Cà Mau hiện tại chủ yếu phục vụ nuôi trồng thủy sản tưới tiêu nông nghiệp, giao thông vận tải Trong đó, nguồn nước mặt đang được khai thác với quy mô lớn nhất là phục vụ nuôi trồng thủy sản (Viện nghiên cứu NTTS, 2013) Tuy nhiên, tài nguyên nước vùng Bán đảo Cà Mau nói chung, Kiên Giang nói riêng chứa nhiều yếu tố kém bền vững Trong khi nhu cầu nước không ngừng tăng lên thì nhiều dòng sông bị suy thoái, ô nhiễm nước sạch ngày càng khai hiếm Hạn hán, thiếu nước diễn ra thường xuyên, nghiêm trọng An ninh về nước cho phát triển bền vững và bảo vệ môi trường không được đảm bảo (Phong và Cường, 2017) Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Kiên Giang, cho biết diện tích sản xuất nông nghiệp toàn Tỉnh cần đảm bảo nguồn nước ngọt hàng năm, gồm: gần 800.000 ha diện tích gieo trồng lúa, hơn 4.000 ha cây trồng cạn luân canh trên đất lúa; các diện tích rau màu, cây

ăn quả, cây công nghiệp và hơn 221.500 ha nuôi trồng thủy sản các loại (Hải, 2017)

Từ năm 2001, Kiên Giang luôn nằm trong những tỉnh dẫn đầu cả nước về sản lượng lúa, chiếm khoảng 10,1% sản lượng lúa cả nước Tuy nhiên, trong 2 năm trở lại đây, do biến đổi khí hậu, hạn hán, mặn xâm nhập làm cho diện tích, năng suất và sản lượng lúa của tỉnh giảm dần: năm 2016, diện tích giảm 3.431 ha, năng suất giảm 0,6 tấn/ha, sản lượng giảm 481.206 tấn; năm 2017, diện tích giảm 41.222 ha, năng suất dự kiến giảm 0,12 tấn/ha so với cùng kỳ, sản lượng ước 4.051.896 tấn, bằng 97,36% so với cùng kỳ (Hoàng, 2017) Cụ thể, Kiên Giang là một trong 2 tỉnh bị thiệt hại nặng nề nhất trong đợt hạn, mặn lịch sử vừa qua Năm 2015, toàn Tỉnh có 86.082 ha lúa bị thiệt hại do nắng hạn và nhiễm mặn,

ước tổng giá trị thiệt hại là 2.350 tỷ đồng, với 32.481 hộ nông dân bị ảnh hưởng (Chánh, 2016) Tuy nhiên, hiện nay việc đầu tư xây dựng công trình ngăn mặn trên các tuyến xâm nhập mặn chính của tỉnh Kiên Giang còn chưa đồng bộ khép kín Xâm nhập mặn từ các tuyến này dẫn vào rất nhiều kênh nhỏ trong hệ thống thủy lợi Do vậy, trong mùa khô hàng năm nhất là các năm gặp hạn hán kéo dài, nước đầu nguồn kém, việc thiếu nước ngọt dẫn đến triều cường xâm nhập mặn sâu, độ mặn cao ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp (Hải, 2017)

Bên cạnh hạn mặn làm thiếu nước ngọt trong sản xuất nông nghiệp thì lũ cũng gây ảnh hưởng đến nông nghiệp của vùng Tứ giác Long Xuyên của tỉnh, cụ thể là ở huyện Hòn Đất Tính đến 28/8/2017, huyện Hòn Đất có 9.338,9 ha lúa hè thu bị thiệt hại do thiên tai và dịch bệnh; 168,4 ha diện tích rau màu bị ngập úng Đợt lũ xuất hiện sớm hơn trung bình nhiều năm, diễn biến phức tạp khiến khoảng 3.213 ha lúa hè thu và thu đông 2017 có nguy cơ bị ảnh hưởng do bờ bao chưa hoàn chỉnh và địa hình trủng, thấp (Phương, 2017)

Có thể thấy hiện nay, sản xuất nông nghiệp Kiên Giang đang phải đối mặt với nhiều vấn đề về nguồn nước: 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 trời mưa (Hoàng, 2017) Bên cạnh đó, tác động của biến đổi khí hậu ngày càng hiện hữu và để lại hậu quả hết sức nặng nề Do đó chính quyền địa phương cần phải rà soát lại quy hoạch, tiến hành điều tra xác định từng tiểu vùng có điều kiện sinh thái gần giống nhau, đặc biệt là điều kiện về nguồn nước tưới, ảnh hưởng mặn, thời gian mặn… để bố trí cơ cấu mùa vụ cây trồng thích hợp (Chánh, 2016)

2.2 LƯỢC KHẢO VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.2.1 Nguồn tài nguyên nước và chuyển biến dự trữ nguồn tài nguyên nước

Tài nguyên nước là nguồn nước mà con người sử dụng hoặc có thể sử dụng vào những mục đích khác nhau như nông nghiệp, công nghiệp, cho sinh hoạt của con người Nước trên trái đất là nguồn tài nguyên hữu hạn, nhưng có thể tái tạo Khoảng 97% lượng nước trên thế giới là nước mặn nằm trong các đại dương vàbiển Chỉ có 2,5% nguồn nước của thế giới là nước ngọt, trong tổng lượng nước ngọt này khoảng 69% được lưu trữ trongbăng rất khó khai thác,30% được giữ trong nước ngầm, vàdưới 1% lượng nước ngọt còn lại lưu trữ trên sông

và hồ,…(Shiklomanov, 1993) Lượng nước được sử dụngcủa con người có 69% được sử dụng cho nông nghiệp, 23% cho công nghiệp,và 8% đối với cấp nước sinh hoạt (Viện Tài nguyên Thế giới, 1992)

Nước có khả năng tái tạo là do quy trình bốc thoát hơi nước từ các thảm thực vật và lượng bột hơi nước từ diện tích nước mặt tại các ao, hồ, sông, suối, tạo thành mưa bổ sung lại lượng lớn nước ngọt cho trái đất Có khoảng 110.000 km3 nước bốc hơi tạo mưa rơi trở lại các lục địa mỗi năm.Trong đó, khoảng 50.000 km3 xuất hiện từ thảm thực vật bản địa; 20.000 km3 bắt nguồn từ cây trồng thủy lợi và bốc hơi từ bề mặt hồ chứa; 12,000 km3 được sử dụng bởi con người cho mục đích công nghiệp và trong nước; 20.000 km3

được trả lại đối với biển trong lũ lụt không thể phục hồi được; và 8.000 km3

là không có sẵn cho các nhu cầu xã hội vì vị trí (Postel và Cs, 1996) Việc lượng nước mưa rơi trở lại trái đất còn phụ thuộc tính chất không gian và thời gian biến đổi liên tục không ổn định do hiện tượng biến đối khí hậu ngày càng phức tạp dẫn tới có năm mưa nhiều gây lũ lục có năm lại mưa ít gây hạn hán ảnh hưởng rất lớn đến công tác quản lý nguồn nước cho nông nghiệp

Trong một thế kỉ qua nhu cầu sử dụng nước toàn cầu đã tăng lên gấp 6 lần

và tiếp tục tăng đều đặn với tỷ lệ khoảng 1% mỗi năm (Wada et al., 2016) Nhu cầu nước toàn cầu đương đại đã được ước tính khoảng 4.600 km3/năm và dự kiến

sẽ tăng 20% - 30% từ 5.500 đến 6.000 km3/năm đến năm 2050 (Burek và Cs, 2016).Trong đó nhu cầu nước sử dụng cho nông nghiệp toàn cầu chiếm khoảng 70% tổng dự trữ tài nguyên nước ngọt của thế giới và dự kiến sẽ tăng khoảng 60% và 80% cho đến năm 2025 (Alexandratos và Bruinsma, 2012; OECD, 2012), những điều này cho chúng ta thấy nhu cầu nước cho nông nghiệp sẽ tăng trong những năm tới khiến cho áp lực về nước ngọt tăng cao đòi hỏi con người phải có cách tiếp cận và quản lý tốt hơn về nguồn tài nguyên này

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 tái nạp 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 sự hồi phục nước trong đất do cây trồng và thực vật tự nhiên sử dụng nhiều nước dẫn đến sự cạn kiệt nhanh chóng độ ẩm của đất 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 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 (Pachauri, 2012; FAO, 2013) Các tác động cục bộ của biến đổi khi hậu chắc chắn ảnh hưởng xấu đến các nhóm

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)

Cùng với hiện tượng nóng lên của khí hậu trên toàn cầu kèm với nó là sự gia tăng của chu trình thuỷ văn, điều này sẽ dẫn đến sự thay đổi trong tổng lượng mưa, các biểu hiện thời tiết phân phối theo mùa kéo theo tần suất và cường độ cũng thay đổi Cùng với sự thay đổi trong sự bốc hơi,điều kiện có thể trực tiếp ảnh hưởng đến cường độ và thời gian của dòng chảy,cường độ lũ lụt và hạn hán

và tác động đáng kể đến tài nguyên nước khu vực, ảnh hưởng đến cả nước mặt và cung cấp nước ngầm cho sử dụng trong gia đình và công nghiệp, thủy lợi, phát điện, điều hướng, các hệ sinh tháitrong dòng và giải trí dựa vào tài nguyên nước(UN-Water, 2003)

Do hậu quả của mực nước biển dâng cao, một ảnh hưởng có thể xác đinh được là xâm nhập mặn sẽ di chuyển vào sâu trong nội địa, có thể có tác động đáng kể đến sự phát triển và cuộc sống của người dân ở các vùng ven biển và các hòn đảo nhỏ Hầu hết các mô hình mô phỏng số cho thấy rằng sự biến thiên liên tục của chu trình thủy văn sẽ không đơn giản dẫn đến sự biến động một cách bình thường những điều kiện mới, mà là sẽ có kết hợp với sự biến đổi gia tăng của lượng mưa ở các thời gian khác nhau (các sự kiện bão lan, theo mùa, đơn lẻ) Như vậy, biến đổi khí hậu sẽ phải được tính đến trong việc quản lý thời gian tính đa dạng của tài nguyên nước, và trong việc quản lý rủi ro liên quan đến nước thiên tai (lũ lụt và hạn hán) (UN-Water, 2003)

Nhưng một thực tế cho thấy rằng diễn biến chu trình tái tạo nước trên toàn cầu đang ngày càng phức tạp do sự nóng lên toàn cầu, ở các vùng không khí ẩm thì thường trở nên ẩm hơn và ở những vùng khô thì ngày càng trở nên khô hơn (IPCC, 2014) Những sự thay đổi toàn cầu này cho thấy sự cần thiết phải lập kế hoạch nhanh chóng và thực hiện chiến lược, hợp lý và hiệu quả quản lý và biện pháp đối phó chống lại sự xấu đi an ninh nước ngọt (Burek và Cs, 2016)

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 Khu vực cần nước tưới gia tăng 1% mỗi năm và nhu cầu nước tưới sẽ tăng 13,6% đến năm 2025 Mặt khác 8-15% nguồn cung nước ngọt sẽ chuyển hướng từ nông nghiệp sang

công nghiệp, hơn nữa hiệu quả sử dụng nước cho cây trồng rất thấp, chỉ khoảng 55% nước được sử dụng bởi cây trồng (Chartzoulakis và Cs, 2014) Trong điều kiện nguồn nước hạn chế, để sử dụng nước hiệu quả, 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)

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 hai trong 5 nguy cơ lớn do tác động của biến đổi khí hậu hiện nay Trong khi nông nghiệp 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 nghiêm trọng (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 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 Cs, 2012)

Tổng lượng dòng chảy hàng năm trung bình từ giai đoạn năm 1977-2008 của tất cả các sông trên lãnh thổ Việt Nam khoảng 837,7 km3, trong đó 514,6 km3 (61,4%) từ các nước lân cận chảy vào và 323,1 km3 (38,6%) được hình thành trên lãnh thổ nước ta (được gọi là dòng chảy nội địa) (Trần Thanh Xuân, 2011) Trong đó đồng bằng sông Cửu Long là vùng thuộc hạ lưu sông Mekong có

vị trí địa lý tự nhiên đặc thù nên có khoảng 60% lưu lượng nước tập trung về đây.Mùa khô ở nước ta thường khắc nghiệt, lượng nước trong thời gian này chỉ bằng khoảng 20 - 30% lượng nước của cả năm Tổng lượng nước mặt của các lưu vực sông (LVS) trên lãnh thổ Việt Nam khoảng 830 - 840 tỷ m3/năm, nhưng chỉ

có khoảng 310 - 315 tỷ m3 (37%) là nước nội sinh, còn 520 - 525 tỷ m3 (63%) là nước chảy từ các nước láng giềng vào lãnh thổ Việt Nam Với dân số gần 88 triệu người, Việt Nam có tổng lượng nước bình quân đầu người theo năm đạt khoảng 9.560 m3/người, thấp hơn chuẩn 10.000 m3/người/năm của quốc gia có tài nguyên nước ở mức trung bình theo quan điểm của Hiệp hội Nước quốc tế (IWRA) Tính theo lượng nước nội sinh thì Việt Nam hiện mới đạt khoảng 4.000 m3/người/năm,

và đến năm 2025 có thể bị giảm xuống còn 3.100 m3 Đặc biệt, trong trường hợp các quốc gia thượng nguồn không có sự chia sẻ công bằng và sử dụng hợp lý nguồn nước trên các dòng sông liên quốc gia, thì Việt Nam chắc chắn sẽ phải đối mặt với nguy cơ khan hiếm nước, có khả năng sẽ xảy ra khủng hoảng nước, đe

dọa đến sự phát triển ổn định về kinh tế, xã hội và an ninh lương thực Mực nước

và lưu lượng trung bình cao nhất và thấp nhất trên các con sông trong giai đoạn từ năm 2006 đến nay có xu hướng giảm, điều này càng minh chứng rõ hơn cho các nhận định trên (Bộ tài nguyên và Môi trường, 2012)

Những năm gần đây, do nhiều nguyên nhân, ở hạ lưu hầu hết các LVS, tình trạng suy giảm nguồn nước dẫn tới thiếu nước, khan hiếm nước không đủ cung cấp cho sinh hoạt, sản xuất đang diễn ra ngày một thường xuyên hơn, trên phạm vi rộng lớn hơn và ngày càng nghiêm trọng, gây tác động lớn đến môi trường sinh thái các dòng sông, gia tăng nguy cơ kém bền vững của tăng trưởng kinh tế, xóa đói giảm nghèo và phát triển xã hội Thêm vào đó, tài nguyên nước trên các LVS ở Việt Nam đang bị suy giảm và suy thoái nghiêm trọng do nhu cầu dùng nước tăng cao trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, nuôi trồng thủy sản, thủy điện, làng nghề và do khả năng quản lý yếu kém Các hệ sinh thái rừng

tự nhiên duy trì nguồn sinh thủy từ thượng nguồn các lưu vực cũng bị suy giảm trên diện rộng do nạn phá rừng, do canh tác nôngnghiệp, khai khoáng và xây dựng cơ sở hạ tầng

Xét lượng nước vào mùa khô thì nước ta thuộc vào vùng phải đối mặt với thiếu nước, một số khu vực thuộc loại khan hiếm nước.Chưa bao giờ tài nguyên nước lại trở nên quý hiếm như những năm gần đây, khi nhu cầu nước không ngừng tăng lên mà nhiều dòng sông lại bị suy thoái, ô nhiễm, nước sạch ngày một khan hiếm.Hạn hán, thiếu nước diễn ra thường xuyên, nghiêm trọng.An ninh về nguồn nước cho thấy sự phát triển bền vững và bảo vệ môi trường đang không được bảo đảm ở nhiều nơi, nhiều vùng ở nước ta

Theo đánh giá, nước mặt sử dụng cho tưới tiêu lên đến hơn 66.000 triệu

m3/năm, chiếm trên 82% tổng lượng nước sử dụng ước tính ở Việt Nam LVS Mekong có chỉ số sử dụng nước tưới trên đầu người ở nông thôn lớn nhất (trên 2.000 m3/người/năm) trong khi hầu hết các lưu vực còn lại đều có con số dưới 1.000 m3/người/năm Tuy vậy, diện tích thực tưới thấp hơn nhiều so với diện tích thiết kế (chỉ đạt 68% tổng diện tích được tưới), chứng tỏ hiệu quả sử dụng nước cho nông nghiệp chưa cao Việc khai thác các hồ chứa thủy lợi cũng đang gây ra nhiều vấn đề về điều tiết nước trên lưu vực, cấp nước và duy trì dòng chảy môi trường ở hạ lưu, vì các công trình này hầu hết không có nhiệm vụ thiết kế để xả nước xuống hạ lưu trong mùa cạn

Biến đổi khí hậu đã và đang diễn ra và gây những biến động mạnh mẽ thông qua các hiện tượng thời tiết cực đoan, dị thường như nhiệt độ tăng, bão

mạnh, mưa lớn, lũ lụt, hạn hán và nước biển dâng Các biểu hiện của biến đổi khí hậu như tăng nhiệt độ, gia tăng mực nước biển, cường độ và số đợt không khí lạnh, bão và các hiện tượng thời tiết cực đoan diễn ra ngày càng thường xuyên và trở nên phổ biến hơn Suy giảm nguồn nước cũng chịu ảnh hưởng của xu thế suy thoái do tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu Nhiệt độ không khí có xu thế ngày một tăng lên và kịch bản có thể chấp nhận là đến năm 2070, nhiệt độ ở các vùng ven biển có khả năng tăng thêm +1,50C, vùng nội địa tăng +2,00C Việc này kéo theo lượng hơi nước bốc lên tăng khoảng 7,7% - 8,4%, nhu cầu tưới tăng lên, lượng dòng chảy nước mặt sẽ giảm đi tương ứng khi lượng mưa không đổi và thậm chí giảm Tính trung bình trong cả nước, lượng mưa năm trong 50 năm qua (1958 - 2007) đã giảm khoảng 2%

Tình trạng suy giảm, khan hiếm nước ở hạ lưu các dòng sông xảy ra thường xuyên.Số liệu điều tra cơ bản 5 năm gần đây ở 40 trạm quan trắc cho thấy nguồn nước mưa trung bình lãnh thổ nước ta khoảng 585 tỷ m3 (xấp xỉ trung bình nhiều năm là 592 tỷ m3) và thường tập trung vào một vài tháng mùa mưa Tuy nhiên, do các ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, trong giai đoạn gần đây, mùa mưa thường kết thúc sớm hơn bình thường, mùa khô thường kéo dài hơn với hàng tháng không mưa hoặc mưa nhỏ không đáng kể

Nước biển dâng xâm nhập mặn đe dọa đời sống con người Theo tính toán đến năm 2020 mực nước biển sẽ tăng thêm 9 cm so với 3 năm trước đó, và sẽ dâng lên 33 – 45 cm vào năm 2050 và có thể tiếp tục tăng thêm Điều này đe dọa

14 triệu dân ĐBSCL sẽ bị ảnh hưởng Theo chương trình phát triển Liên hiệp quốc (UNDP, 2015) Việt Nam là nước chịu ảnh hưởng mạnh thứ 2 thế giới chỉ sau Bangladesh Một loạt các biến đổi khí hậu (BĐKH) ảnh hưởng trực tiếp đến nông nghiệp, ảnh hưởng đến mùa vụ gieo trồng Đặc biệt là ĐBSCL sẽ hứng chịu thiên tai rất nhiều, cùng với cảnh báo về diện tích đất canh tác có khả năng bị thu hẹp (Lê Huy Bá, 2017)

Nếu xét mức độ vùng lưu vực sông Mekong, các dữ liệu về khí hậu cho thấy xu hướng gia tăng lượng mưa hàng năm khoảng 5% Mùa mưa sẽ có lượng nước mưa lớn hơn, mùa khô cũng sẽ có nhiều mưa hơn ở khu vực thượng nguồn

Dự báo về lưu lượng dòng chảy trung bình hàng năm sông Mekong sẽ tăng từ 13% vào mùa mưa và 10-30% vào mùa khô, do biến đổi khí hậu và ảnh hưởng của tuyết tan ở thượng nguồn Dòng chảy tăng giúp tăng lượng nước vào mùa khô, tuy nhiên cũng làm tăng nguy cơ lũ lụt vào mùa mưa Các khu vực bị ảnh hưởng bởi lũ lụt, ước tính tăng 9%, cường độ lũ cũng ngày càng gia tăng (MRC,

4-2009) Viễn cảnh về nguồn nước ngọt ở ĐBSCL có xu hướng không đồng bộ so với vùng Mekong, một số kịch bản biến đổi khí hậu dự kiến ở Việt Nam, vào giữa thế kỷ 21, lượng mưa sẽ tăng từ 3,35% lên 3,56% trong mùa lũ và giảm 0,73% xuống -1,35% vào mùa khô Khi nguồn cung cấp nước giảm đi, có thể gặp khó khăn hơn trong việc đáp ứng nhu cầu nước cho cây trồng (Dang và Cs, 2014) Theo Nguyễn Thọ Đạt và Cs (2012), những ảnh hưởng cụ thể đối với sản xuất nông nghiệp bao gồm: mất diện tích đất nông nghiệp do nước biển dâng, mặn hóa các vùng đất canh tác do sự xâm nhập của nước biển, tăng cường lũ lụt và hạn hán, gia tăng dịch bệnh do sự thay đổi của nhiệt độ và lượng mưa, từ đó ảnh hưởng đến năng suất và sản lượng nông nghiệp, làm giảm cơ hội việc làm, đẩy giá lương thực lên cao và đe dọa đến vấn đề an ninh lương thực Theo Nguyên (2011) cho biết, nguồn nước từ sông Mekong ở Việt Nam đã sử dụng hoàn toàn cho nhiều mục đích kinh tế, môi trường và xã hội, bao gồm cả chống xâm nhập mặn Do vậy, việc mở rộng mức độ tưới từ các con sông hiện tại bị hạn chế, hơn nữa hiện nay do dòng chảy mùa khô không đủ khiến nhiều nơi khan hiếm nước ngọt trong mùa khô

Sự thay đổi bất thường về lượng mưa và thời gian xâm nhập mặn trong tương lai sẽ ảnh hưởng đáng kể đến nguồn nước cung cấp cho sản xuất lúa của người dân vùng ven biển ĐBSCL (Hồng Minh Hoàng và Cs, 2014)

2.2.2 Ý nghĩa, vai trò của nước đối với cây trồng

Nước có ý nghĩa quan trọng đối với các quá trình xảy ra trên bề mặt Trái Đất, nước đã tham gia vào mọi quá trình xảy ra trên mặt Trái Đất Nước đã tham gia vào quá trình địa mạo, địa hoá Nước đã làm rửa trôi bề mặt Trái Đất, tạo thành các khe suối, sông ngòi, đồng bằng bồi tích có độ phì nhiêu lớn và làm trơ trọi các vùng đồi núicó độ phì nhiêu kém Nước đã tham gia vào việc tạo ra các tầng nước ngầm nằm sâu trong lòng Trái Đất Nước trong khí quyển đựơc xem như lớp áo giáp bảo vệ quả đất của chúng ta khỏi bị giá lạnh trong những thời kỳ bức xạ mặt trời giảm đi Nước trong khí quyển còn đảm bảo tưới cho bề mặt lục địa và làm cho khí hậu trên quả đất điều hoà hơn

Đối với mọi quá trình sinh học xảy ra trên bề mặt Trái Đất nước lại càng

có ý nghĩa đặc biệt Trong quá trình sản xuất lâu đời cha ông ta đã có câu: "Nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống", đã cho ta thấy vai trò to lớn của nước Nước

có tác dụng hoà tan chất dinh dưỡng, muối khoáng trong đất làm cho cây có thể hút được đồng thời làm cho cây vận chuyển chất dinh dưỡng để nuôi cây, nước tham gia vào quá trình quang hợp của cây Không có nước cây sẽ bị chết, trong

quá trình phát triển của mình cây cần một lượng nước đáng kể lượng nước này phụ thuộc vào các loại cây Theo kết quả nghiên cứu của Viện khoa học thuỷ lợi, trường Đại học Nông nghiệp I biết được lượng nước cần dùng cho một vụ là rất lớn đối với các loại cây, đối với cây lúa 4000-6500 m3/ha, cây ngô 1900-2300

m3/ha, khoai lang 1200-1500 m3/ha, bắp cải 3000-4500 m3/ha Theo kết quả nghiên cứu của Suicho Yôsiđa (1981) ở Viện nghiên cứu lúa thế giới (IRRI - Philippin) bình quân mỗi tháng lúa cần dùng lượng nước 200m3/ha Ta biết để tạo thành một gam chất khô của các loại cây khác nhau cũng cần một lượng nước khác nhau rất lớn Lúa mì cần 410g nước cho một gam lúa mì khô, tiểu mạch 380 gam nước cho một gam tiểu mạch (Nguyễn Thanh Sơn, 2005)

Nước giúp cho cây trồng thực hiện các quá trình vận chuyển các khoáng chất trong đất giúp điều kiện quang hợp, hình thành sinh khối tạo nên sinh trưởng của cây trồng Trong bản thân cây trồng, nước chiếm tỷ lệ lớn, từ 60% đến 90% trọng lượng Tuy nhiên tổng lượng nước mà cây trồng hút lên hằng ngày chủ yếu

là để thoát ra ngoài ở dạng thoát hơi qua lá, nước chỉ giữ lại cho bản thân cấu trúc của cây trồng chỉ chừng 0,5-1,0% (Lê Anh Tuấn,2009)

Nước tham gia vào các phản ứng sinh hóa trong tế bào: Nước vừa là môi trường cho các phản ứng vừa tham gia trực tiếp vào các phản ứng của cây Chẳng hạn nước cung cấp điện tử và H+ cho việc khử CO2 trong quang hợp, tham gia oxi hóa nguyên liệu hô hấp, tham gia váo các phản ứng thủy phân,… Nước là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và các chất khoáng tạo dòng vận chuyển đến các cơ quan cần thiết trong toàn cơ thể và tích lũy vào cơ quan dự trữ Có thể nói nước là mạch máu lưu thông đảm bảo khâu điều hòa và phân phối vật chất trong cây, quyết định việc hình thành năng suất cây trồng Nước có vai trò điều hòa nhiệt trong cây Khi nhiệt độ cao, quá trình bay hơi nước sẽ làm giảm nhiệt độ, đặc biệt

là của bộ lá, đảm bảo hoạt động quang hợp và các chức năng sinh lý khác tiến hành thuận lợi Đồng thời quá trình thoát hơi nước ở lá là động lực quan trọng nhất để hút nước và chất khoáng từ đất cung cấp cho các bộ phận của cây trên mặt đất Nước là yếu tố cấu trúc quan trọng nên chất nguyên sinh: Nước chiếm trên 80% khối lượng chất nguyên sinh và nó quyết định tính ổn định của keo nguyên sinh và quyết định trạng thái của keo nguyên sinh Khi đủ nước, chất nguyên sinh ở trạng thái sol có hoạt động sống mạnh mẽ đối với cây trồng Nếu mất nước thì hệ keo nguyên sinh chất có thể chuyển sang trạng thái coaxecva hay gel làm giảm mức độ hoạt động sống của tế bào và cây Nước còn quyết định tính chống chịu của cây: Các loại thực vật chịu hạn như các thực vật mọng nước có

thể sống trong điều kiện khô hạn ở sa mạc, các đồi cát, đồi trọc thiếu nước,…do hàm lượng nước liên kết trong thực vật nầy rất cao, quyết định khả năng chống chịu của chúng đối với điều kiện bất thuận, nhất là chịu nóng và hạn.Nước tạo nên sức trương trong tế bào nên cây có tư thế vươn trong không gian, tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động sinh lý của cây Ngược lại, nếu thiếu nước thì sức trương tế bào giảm xuống, gây nên hiện tượng héo cho cây Như vậy, nước là thành phần cấu trúc nên cơ thể thực vật, vừa tham gia các phản ứng hóa sinh và các hoạt động sinh lý của cây, cũng như quyết định quá trình sinh trưởng phát triển, khả năng chống chịu của cây nên quyết định đến năng suất cây trồng (Nguyễn Kim Thanh, 2005)

2.2.3 Ước tính trữ lượng nước

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 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 sẽ 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 nước và phân bổ nguồn nước (Fekete và Cs, 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 Các đánh giá chính xác tài nguyên nước sẽ giúp các nhà quản lý xây dựng những chính sách thúc đẩy phát triển bền vững hơn

Có nhiều phương pháp để ước tính trữ lượng nước trên thế giới, trong đó,

có thể kể đến một số phương pháp như:

- Phương pháp truyền thống, việc tính toán tài nguyên nước được thực hiện thông qua các khảo sát thống kê (ví dụ FAO-AQUASTATS) Đây là một bước tiến quan trọng trong việc triển khai thu thập dữ liệu thủy văn có độ phân giải cao cùng với hệ thống thông tin địa lý để đánh giá tài nguyên nước và kết nối 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 Cs, 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 đầu tiên 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 nước gặp khó khăn của Canada

- 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 stress thủy văn tác động lên các tầng nước ngầm và cách thức stress ảnh hưởng đến việc tái nạp, 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 và ctv 2015)

2.2.4 Xác định nhu cầu nước cho cây trồng

Nhu cầu về nước của cây trồng dựa vào khả năng hút nước của rễ và khả năng thoát hơi nước của phần thân lá trên mặt đất của cây trồng (Phạm Hồng Cúc

và cs, 2001)

Theo Lê Anh Tuấn (2009) lượng nước thoát hơi từ cây trồng phụ thuộc vào tổng diện tích lá (lá rộng, lá hẹp), cấu trúc lá (dạng phẳng, xoăn, cuốn,…), hướng lá (về phía tia bức xạ mặt trời nhiều hay ít), sự phân bố rễ của cây (rễ dày,

rễ thưa) Trong phạm vi cây trồng lượng nước thoát hơi lớn hơn rất nhiều (có thể lên đến 90% tổng lượng nước tưới) so với sự bốc hơi từ mặt đất

Cây trồng hút nước từ đất thông qua bộ rễ để tồn tại và phát triển Phần lớn lượng nước này không được giữ hoàn toàn lại ở trong cây mà thoát ra môi trường không khí dưới dạng hơi nước thông qua bộ lá và thân cành Tiến trình này được gọi là thoát hơi nước và chủ yếu xảy ra vào ban ngày (Brouwer and Heibloem 1986) Nước chuyển sang thể hơi cũng xảy ra trên bề mặt thoáng (bề mặt nước và đất) Tiến trình này được gọi là sự bay hơi (Hình 2.2)

Hình 2.2: Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến nhu cầu nước của cây trồng

Vì thế, nhu cầu nước của cây trồng có thể xem là lượng nước mà các loại cây trồng khác nhau cần sử dụng trong suốt chu kỳ sống để sinh trưởng và phát triển một cách tối ưu Lượng này có thể xác định tương đương bằng tổng lượng thoát hơi từ cây trồng và lượng bay hơi từ bề mặt thoáng và được gọi là bốc thoát hơi nước (ETc) và thường được biểu diễn bằng mm/ngày, mm/tháng hoặc mm/mùa (Brouwer and Heibloem 1986)

Nhu cầu nước của cây trồng chủ yếu phụ thuộc vào 3 yếu tố: điều kiện khí hậu, loại cây trồng, và các giai đoạn sinh trưởng Lượng nước cần thiết này có thể được cung cấp thông qua mưa hoặc tưới (Brouwer and Heibloem 1986)

Các yếu tố khí hậu chính ảnh hưởng đến ETc bao gồm: số giờ nắng, nhiệt

độ không khí, độ ẩm và vận tốc gió Ảnh hưởng của khí hậu đến nhu cầu nước của cây trồng thường được xét đến thông qua nhu cầu nước tham chiếu (ETo), mà cây trồng tham chiếu là loại cây thân cỏ (cánh đồng cỏ) Đối với ảnh hưởng của loại cây và thời gian sinh trưởng được biểu diễn dựa trên hệ số cây trồng Kc (Hình 2.3), và mối quan hệ giữa ETo và Kc được thể hiện qua công thức: ETo×Kc = ETc (Brouwer and Heibloem 1986)

Hình 2.3: Hệ số Kc qua các giai đoạn phát triển khác nhau của cây trồng (Allen

et al 1998)

Có 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

 Phương pháp Penman – Monteith

Tuy nhiên, trong nghiên cứu này 2 phương pháp được chọn cho việc xác định lượng ETo, đó là phương pháp Blaney – Criddle và phương pháp thủy tiêu

kế Đây là các phương pháp dễ áp dụng, hơn nữa cũng đáp ứng và phù hợp với dữ liệu mà nghiên cứu có được

Phương pháp Blaney – Criddle

Đây là phương pháp đơn giản, sử dụng dữ liệu nhiệt độ không khí ghi nhận được để ước lượng ETo thông qua công thức sau:

T: Nhiệt độ trung bình ngày (oC)

p: Tỷ lệ phần trăm số giờ chiếu sáng trung bình năm đối với các ngày của tháng trong một chu kỳ tưới giá trị của p phụ thuộc vào vĩ độ địa lý nơi xem xét

và thời gian tính toán cho một thời vụ trồng (Bảng 2.1)

Bảng 2.1: Bảng tra hệ số p trong công thức Blaney-Criddle

(Nguồn của Brouwer và Heibloem, 1986)

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

Hình 2.4: Mô hình bố trí chi tiết thiết bị Thủy tiêu kế Lysimeter (Lê Anh Tuấn, 2005)

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 nươcs 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 2.4)

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:

2.2.5 Xác định nhu cầu nước tưới cho cây trồng

Một cách tổng quát, nhu cầu tưới là hiệu số giữa nhu cầu nước của cây trồng và lượng mưa hữu hiệu Nhu cầu tưới cần tính toán để làm cơ sở cho việc xác định lịch tưới và thiết kế hệ thống tưới (Brouwer and Heibloem 1986) Đây là lượng nước thiết yếu cần đáp ứng cho cây trồng trong mỗi thời điểm tưới

Lượng nước tưới thực sự được xác định dựa trên phương trình cân bằng nước như sau:

(2.c)

I: lượng nước tưới (cm)

ET: thoát hơi nước (cm)

Ri và Ro: lượng nước chảy tràn đi vào và ra vùng rễ (cm)

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

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

DP: lượng nước thấm lậu (cm)

L: nước rò rỉ khỏi vùng rễ (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 (%)

Lượng mưa hữu hiệu: không phải tất cả lượng mưa được cây trồng sử dụng, mà có một phần bị mất đi do thấm sâu hoặc chảy tràn (Hình 2.5) Phần nước mưa được trữ lại trong tầng rễ sẽ hữu dụng cho cây trồng được gọi là lượng mưa hữu hiệu và có thể được xác định dựa vào tham khảo tài liệu của FAO (2001):

Re = 0,6xR nếu R < 75 mm/tháng; Re = 0,8xR nếu R > 75 mm/tháng; trong đó Re là lượng mưa hữu hiệu, R là lượng mưa thực tế

Hình 2.5: Một phần lượng mưa bị mất do chảy tràn và thấm sâu (Lê Anh Tuấn, 2005)

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

Trong nghiên cứu này, hai đối tượng cây trong chính là hằng niên và cây lúa sẽ được tính theo phương pháp riêng:

a Xác định nhu cầu tưới cho cây trồng cạn gồm các bước sau (Tuấn, 2016):

Trong đó: γk: dung trọng đất khô (g/cm3);

D: chiều sâu đất cần tưới (cm),

β1: độ ẩm thủy dung ngoài đồng (%)

β2: độ ẩm héo cây (%)

Chỉ tiêu theo dõi:

a.2 Xác định chu kỳ tưới:

- Ngày tưới là ngày ẩm độ đất giảm xuống thấp nhất βhéo cây

- Chu kỳ tưới là khoảng thời gian giữa hai lần tưới

- Viết phương trình cân bằng giữa hai lần tưới

n: số ngày tưới; ET=Kc*ETo (Kc: hệ số theo FAO; ETo = p (0,48T + 8); p: tra bảng 1 phụ lục; R: lượng mưa thực đo (mm); ∆β: chênh lệch ẩm độ ở đầu

và cuối thời đoạn suy ra ∆β = 0

a.3 Thời gian tưới

Trong đó, I: lượng nước tưới mm/ngày; q: hệ số tưới, l/s.ha

a.4 số lần tưới: số lần tưới x số ngày/lần

a.5 Tổng lượng tưới: Tổng lượng tưới cho cả vụ = tổng lượng tưới cho

từng kỳ tưới

b Xác định nhu cầu nước tưới cây lúa

I + R = nET + ∆β

n = (I + R)ET

t = I8,64 ∗ q

Theo FAO (2001) thì cây lúa là một đặc thù ngoại lệ do bộ rễ sinh trưởng ngập trong nước nên để tính toán lượng nước tưới cho cây lúa không chỉ xác định nhu cầu của cây lúa mà còn cần xác định lượng nước cần bảo hòa trong đất, xác định lượng nước thấm lậu, rò rỉ và lượng nước cần hình thành mực thủy cấp thích hợp với cây lúa vì vậy xác định nhu cầu nước tưới cây lúa gồm:

Bước 1: Xác định bốc thoát hơi nước tham chiếu ET0 của cây lúa

Bước 2: Xác định hệ số cây trồng Kc

Bước 3: Tính toán nhu cầu nước của cây lúa ETcrop = ETo × Kc

Bước 4: Xác định lượng nước bảo hòa đất lúc chuẩn bị đất trồng: SAT Bước 5: Xác định lượng nước mất do thấm lậu, rò rỉ: PERC

Bước 6: Xác định lượng nước cần hình thánh mực thủy cấp: WL

Bước 7: Xác đinh lượng mưa hiệu quả: Pe

Bước 8 : Tính toán lượng nước cần tưới cho cây lúa : IN = ETcrop + SAT + PERC + WL - Pe

Tùy theo giai đoạn sinh trưởng của cây lúa sẽ có hệ số Kc khác nhau thể hiện bảng sau :

Bảng 2.2: Khoảng giá trị Kc và giai đoạn sinh trưởng của lúa và khóm (FAO, 2001)

(gieo hạt)

Giai đoạn phát triển

Giai đoạn ra hoa, kết trái

Giai đoạn thu hoạch