Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng đường đặc trưng ẩm của đất (PF) phục vụ xác định chế độ tưới hợp lý cho cây trồng cạn tại vùng khô hạn Nam Trung Bộ
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TRƯNG ẨM
CỦA ĐẤT (PF) PHỤC VỤ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ TƯỚI HỢP LÝ CHO
CÂY TRỒNG CẠN TẠI VÙNG KHÔ HẠN NAM TRUNG BỘ
ThS. Trần Thái Hùng, PGS.TS Võ Khắc Trí, GS.TS Lê Sâm
Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam
Tóm tắt: Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng đường đặc trưng ẩm của đất (pF) tại vùng khô hạn
Nam Trung Bộ cho kết quả tương quan khá chặt chẽ (R2 từ 0,96÷0,99). Kết quả tính toán khả
năng trữ nước của đất cho thấy, tỷ lệ giữa lượng trữ nước tích lũy hữu dụng so với lượng trữ
nước tích lũy ở điểm thủy dung trong đất tương đối cao, từ 56,91% (tầng đất 0÷10cm) đến
64,64% (tầng đất 0÷60cm); lượng nước dễ hữu dụng của một số cây trồng cạn, trong đó ba loại
cây với bộ rễ hoạt động 0÷40cm thì cây nho có lượng nước dễ hữu dụng thấp nhất, lần lượt kế
đến là thanh long và mía, cây táo với bộ rễ hoạt động 0÷60cm có lượng nước dễ hữu dụng ở
mức trung bình, riêng hành, tỏi và các loại rau với bộ rễ hoạt động 0÷20 hoặc 30cm có lượng
nước dễ hữu dụng khá thấp. Các kết quả thực nghiệm và tính toán này rất quan trọng, để ứng
dụng xác định động thái ẩm của đất phục vụ thiết lập chế độ tưới hợp lý cho các loại cây trồng
cạn phổ biến tại vùng khô hạn Nam Trung Bộ.
Từ khóa: Cây trồng cạn, đường đặc trưng ẩm (pF), lượng nước hữu dụng, lượng nước dễ
hữu dụng, vùng khô hạn.
Summary: The correlation result of the experimental research on establisment of the soil water
retention curves (pF) at the droughty region of the South Central Vietnam has been closely (R2
from 0,96÷0,99). The calculated results of soil water capacity show that the rate of total
available soil water compared with field capacity is fairly high, from 56,91% (layer 0÷10cm) to
64,64% (layer 0÷60cm); Readily available soil water (RAW) of some dry crops are as follows:
with active roots from 0÷40cm, RAW of vine is the smallest, the next are in turn dragon and
sugar-cane, RAW of jujubetree with active roots from 0÷60cm is medium, RAW of onion, garlic
and vegetables with active roots from 0÷20 or 30cm are fairly small. These calculated and
experimental results are very important in order to apply in determining soil moisture process
for establishment of suitable irrigation schedule for popular dry crops at the droughty region of
the South Central Vietnam.
Keywords: Available soil water, Droughty region, Dry crops, Readily available soil water, Soil
water retention curves (pF).
1. ĐẶT VẤN ĐỀ *
đã tăng độ chính xác trong việc chuẩn đoán
nhu cầu nước, vừa tiết kiệm nước tưới, vừa
nâng cao năng suất cây trồng, vì trong quá
trình canh tác sẽ xác định được mức tưới ứng
với độ ẩm đất hợp lý, đồng thời có thể xác
định được lượng nước tổn thất do truyền ẩm
xuống tầng đất sâu trong trường hợp độ ẩm đất
vượt quá độ ẩm tối đa đồng ruộng. Vì vậy, các
Đường đặc trưng ẩm (pF - Retention curve) là
một đặc tính cơ bản và quan trọng của tính
chất đất – nước, sử dụng đường đặc trưng ẩm
Ngày nhận bài: 07/2/2017
Ngày thông qua phản biện: 13/2/2017
Ngày duyệt đăng: 28/2/2017
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 37 - 2017
1
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
nghiên cứu có liên quan đến tính chất của Theo tác giả Brook & Corey (1966) [9], áp lực
nước trong đất đều ứng dụng nó [1], [2], [5], hút ẩm thực tế, ψ, như sau:
[6], [7], [8], [9], [10], [12], [13], [16].
Trong điều kiện đất ở trạng thái chưa bão hòa,
tại cùng một giá trị độ ẩm, các loại đất khác
nhau thì áp lực ẩm của chúng cũng khác nhau.
Do đó, đường đặc trưng ẩm của mỗi loại đất
được xây dựng để biểu thị mối liên quan giữa
độ ẩm và áp lực ẩm của loại đất đó. Cho đến
nay, có 3 phương pháp để xây dựng đường đặc
trưng ẩm: phương pháp lý thuyết [9], [12],
[16], phương pháp thực nghiệm [1], [2], [5],
[6], [7] và phương pháp bán thực nghiệm [8],
[10], [13].
(1)
Trong đó: ψa: Áp lực khe rỗng;
λ: Chỉ số phân bố kích thước lỗ rỗng
Độ bão hòa nước hữu ích, Se, được xác định
như sau:
(2)
Trong đó:
θs: Độ rỗng;
Vùng khô hạn thuộc hai tỉnh Bình Thuận và
Ninh Thuận có diện tích đất canh tác khá lớn
với đặc trưng thổ nhưỡng tương đối giống
nhau (đất cát mịn) (Ninh Thuận khoảng
10.807ha, Bình Thuận khoảng 117.487ha).
Hiện nay, người dân đang canh tác nho, táo,
thanh long, mía, rau (măng tây, cà tím, cà
chua, hành, tỏi, ớt, đậu phộng)... tại các vùng
đất này, việc tưới nước cho các loại cây trồng
chủ yếu bằng phương pháp tưới truyền thống
rất lãng phí nước. Ngay cả trong trường hợp
khu vực canh tác được lắp đặt hệ thống tưới
tiết kiệm nước (tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa)
thì cũng vẫn xảy ra tình trạng lãng phí nước
tưới [15] do người dân chưa có thông tin về
chế độ tưới (chu kỳ, lượng nước và thời gian
tưới) đối với từng loại cây trồng, đặc biệt là
lượng nước dễ hữu dụng trong đất để cây trồng
có thể sử dụng được. Vì vậy, việc nghiên cứu
thực nghiệm xác định đường đặc trưng ẩm
(pF) và lượng nước dễ hữu dụng của đất là rất
cần thiết, giúp phục vụ nghiên cứu chế độ tưới
tiết kiệm nước hợp lý cho cây trồng cạn và
nâng cao hiệu quả sử dụng nước, đặc biệt là
đối với vùng khô hạn.
θr: Độ ẩm dư;
θ: độ ẩm thực tế
Theo tác giả Van Genuchten (1980) [16], hàm
số đặc trưng hút ẩm như sau:
(3)
Trong đó: α, gn và gm: các hệ số thực
nghiệm;
Phương trình (1) và (3) được làm phù hợp chỉ
với các dữ liệu tương ứng những áp lực ở phía
dưới giá trị điểm ngưỡng ψx (minh họa trong
hình 1).
Hình 1. Biểu thị 3 biểu thức khác nhau của
đường đặc trưng ẩm dùng trong các phạm vi
khác nhau của đất cát. Giá trị pF tương
đương với logarit của áp lực hút nước,
biểu thị bằng cm
2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT, MỤC TIÊU, NỘI
DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU
2.1 Cơ sở lý thuyết
a) Đường đặc trưng ẩm của đất (pF)
2
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 37 - 2017
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
Quan hệ giữa độ ẩm và áp lực phía trên điểm
ngưỡng này được giả định là logarit.
(mm)
(7)
Trong đó: i= 1 → n:số gia của độ sâu tầng đất.
TAW (Total Available Soil Water): Tổng
trữ lượng nước hữu dụng của đất ở độ sâu
dz (mm).
ψx < ψ < ψwilt
(4)
Trong đó: θx: độ ẩm tại điểm áp lực ngưỡng
vào ψx;
Về mặt lý thuyết, rễ cây có thể hút nước từ
khi đất được tưới t ới khi độ ẩm đất giảm
xuống điểm héo của cây, tuy nhiên khi hàm
lượng nước trong đất giảm, các lực hút
nước của đất tăng lên sẽ làm cho rễ cây
khó hút được nước trong đất. Tới 1 điểm
ngưỡng, mặc dù chịu một lực hút của các
rễ cây nhưng nước trong đất vẫn khó vận
chuyển đủ nhanh về phía gốc cây (khu vực
bộ rễ hoạt động) để đáp ứng nhu cầu nước
phục vụ quang hợp của cây. Có thể gọi
điểm ngưỡng này là điểm st rees nước của
cây (hay điểm thấp nhất của giới hạn độ ẩm
tối ưu cho cây trồng), khi độ ẩm đất giảm
xuống dưới giá trị điểm này (θStress) sẽ
gây tác động lớn tới sự tăng trưởng và phát
triển cây trồng, làm giảm năng suất và chất
lượng sản phẩm.
θwilt: độ ẩm tại điểm cây héo, giá trị áp lực
15.848cm cột nước, ψwilt;
Ở đoạn gần tới bão hòa, từ θs tới θm, một biểu
thức tuyến tính được dùng mô tả sự tương
quan giữa độ ẩm (θ) và áp lực nước (ψ).
ψs < ψ < ψmat
(5)
Trong đó:ψmat: áp lực tương ứng độ ẩm θs - θm;
b) Trữ lượng nước hữu dụng của đất và lượng
nước dễ hữu dụng cho cây trồng
Theo FAO [11], khả năng trữ nước hữu dụng
trong đất được tính toán giữa hàm lượng nước
trữ ở điều kiện thủy dung ngoài đồng (Field
capacity) và tại điểm héo (Wilting point).
Như vậy, trữ lượng nước hữu dụng AW
(Available Soil Water) trong tầng đất ở độ
sâu dz như sau:
Áp dụng hệ số p phản ánh hiện tượng bốc
thoát hơi nước thực tế (ETa) không nhỏ hơn
bốc thoát hơi nước cực đại (ETm) để tính
lượng nước dễ hữu dụng cho cây trồng RAW
(Readily Available Soil Water). Hệ số p càng
cao thì lượng nước dễ hữu dụng cho cây trồng
càng lớn (gọi độ ẩm tại điểm p tương ứng là θp
hay θStress). Giá trị p tùy thuộc vào loại cây
trồng, các giai đoạn phát triển khác nhau của
cây trồng, độ lớn của sự bốc thoát hơi nước tối
đa và sa cấu đất.
(mm) (6)
Trong đó:
AW: Trữ lượng nước hữu dụng
trong đất ở độ sâu dz (mm).
θasw: Hàm lượng nước (ẩm độ) hữu dụng
(m3/m3 hay cm3/cm3).
θ fc: Hàm lượng nước (ẩm độ) tại điểm thủy
dung (m3/m3 hay cm3/cm3).
θwp: Hàm lượng nước (ẩm độ) tại điểm héo
(mm)
(8)
(m3/m3 hay cm3/cm3).
Trong đó: RAW: Lượng nước dễ hữu dụng
cho cây trồng ở độ sâu dz (mm).
dz: Độ dày của tầng đất nghiên cứu (m).
Tổng trữ lượng nước hữu dụng của các tầng
đất được tính toán như sau:
p: Hệ số bình quân của tổng lượng nước hữu
dụng trong đất giúp cây có thể hút dễ dàng.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 37 - 2017
3
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
Xây dựng đường đặc trưng ẩm (pF), xác định
trữ lượng nước hữu dụng tích lũy của đất và
lượng nước dễ hữu dụng cho cây trồng;
2.4 Cách tiếp cận và phương phápnghiên cứu
Tiếp cận lý thuyết và thực tiễn một cách toàn
diện, kế thừa chọn lọc các nghiên cứu liên
quan;
Thí nghiệm trên đồng ruộng và trong phòng,
phân tích các chỉ tiêu cơ lý đất theo TCVN và
chất lượng đất theo phương pháp phân tích đất
của Lê Văn Khoa [4];
Hình 2: Biểu đồ diễn biến độ ẩm của đất
Ghi chú:
- tFC: Thời gian để giá trị độ ẩm đất giảm từ
điểm bão hòa xuống điểm thủy dung;
Phương pháp tương quan để xác định mối
quan hệ giữa độ ẩm đất và áp lực ẩm, bằng
cách lấy mẫu đất hiện trường sử dụng bình hút
chân không với các áp lực hút khác nhau để
xác định các điểm của đường cong đặc trưng
ẩm thực nghiệm;
- tWP: Thời gian để giá trị độ ẩm đất giảm từ
điểm bão hòa xuống điểm héo;
2.2 Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng đường đặc trưng ẩm (pF) và xác
định độ ẩm dễ hữu dụng của đất giúp phục vụ
nghiên cứu chế độ tưới tiết kiệm nước hợp lý
cho cây trồng cạn và nâng cao hiệu quả sử
dụng nước, đặc biệt là đối với vùng khan hiếm
nước (vùng khô hạn).
Tổng hợp, xử lý và phân tích kết quả thực
nghiệm. Thiết lập đường đặc trưng ẩm của đất
phục vụ xây dựng chế độ tưới thích hợp cho cây
trồng làm cơ sở nhân rộngphạm viứng dụng.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
2.3 Nội dung nghiên cứu
Mô tảphẫu diện đất;
3.1. Mô tả phẫu diện đất và kiểm tra các
đặc tính lý - hóa của đất
Lấy mẫu đất hiện trường và thí nghiệm các chỉ
tiêu cơ, lý và hóa tính của đất trong phòng;
a) Mô tả phẫu diện đất
Đào phẫu diện và mô tả các tầng đất tại 2 khu
vực: trồng cây và không trồng cây với độ sâu
phẫu diện từ 0-60cm.
Thí nghiệm nén ép mẫu trong thiết bị đo áp lực
hút nước của đất;
Bảng 1: Mô tả phẫu diện đất từ 0 ÷ 60cm
Khu vực không trồng cây
Khu vực trồng cây
Đặc điểm tầng đất
T
T
Tên
tầng
Độ sâu
Độ sâu
(cm)
Đặc điểm tầng đất
(cm)
1
Tầng 0 ÷ 1,5 Đất cát mịn có màu xám 0 ÷ 2,0 Đất cát mịn có màu xám nâu,
1
nâu, trong đất có lẫn một ít
mùn cỏ, tơi xốp.
trong đất có lẫn một ít mùn cỏ
và cây nho, phân bò khô đã tơi
rã, đất tơi xốp.
2
Tầng 1,5 ÷
Đất cát mịn có màu xám 2 ÷ 20 Đất cát mịn có màu xám nâu,
2
20
nâu, trong đất có rễ cỏ cây,
tơi xốp giảm so với tầng đất
mặt.
trong đất có rễ cỏ và cây nho
lá, tơi xốp giảm so với tầng đất
mặt.
4
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 37 - 2017
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
Khu vực không trồng cây
Độ sâu
(cm)
Khu vực trồng cây
Đặc điểm tầng đất
T
T
Tên
tầng
Độ sâu
(cm)
Đặc điểm tầng đất
3
Tầng 20 ÷ 40 Đất cát mịn có màu xám 20 ÷ 40 Đất cát mịn có màu xám vàng,
3
vàng, trong đất không lẫn rễ
cỏ cây, đất chặt hơn so với
tầng đất 0÷20cm.
trong đất có rễ cây nho lá ăn
sâu, đất chặt hơn so với tầng
đất 0÷20cm.
4
Tầng 40 ÷ 60 Đất cát mịn có màu xám 40 ÷ 60 Đất cát mịn có màu xám vàng,
4
vàng, trong đất không lẫn rễ
cỏ cây, đất chặt hơn so với
tầng đất 0÷40cm.
trong đất không lẫn rễ cây, đất
chặt hơn so với tầng đất 0÷40
cm.
Hình 3: Phẫu diện đất khu vực không trồng cây và trồng cây
b) Các đặc tính lý - hóa của đất
40÷60cm thuộc nhóm đất rất chua; hàm lượng
chất hữu cơ (hàm lượng mùn) tầng 0÷10cm ở
cấp độ nghèo, 2 tầng còn lại ở cấp độ rất
nghèo; các yếu tố đạm tổng số và dễ tiêu, lân
và kali tổng số trong cả 3 tầng đất thuộc cấp
độ rất nghèo, lượng lân và kali dễ tiêu ở mức
trung bình, trong tầng đất mặt (0÷20cm) cao
hơn 2 tầng đất phía dưới [4]. Hàm lượng các
chất N, P, K trong tầng đất 0÷20cm cao hơn 2
tầng phía dưới được xác định do phân bón
cho cây trồng còn tồn dư. Song song với chế
độ tưới để duy trì độ ẩm thường xuyên, cần
bón bổ sung vôi, phân hữu cơ và thúc bằng
phân N-P-K hợp lý nhằm cải tạo đất và cung
cấp chất dinh dưỡng cho cây, đảm bảo ổn
định và tăng năng suất cây trồng.
Theo chú dẫn bản đồ đất tỉnh Bình Thuận [3],
đất khu vực thực nghiệm là loại đất cát biển
đã sử dụng, có tính chua (Dystri Haplic
Arenosols÷ARh.d theo phân loại của
FAO/UNESCO). Các chỉ tiêu Vật lý đất được
phân tích trong phòng thí nghiệm bao gồm:
dung trọng sử dụng ống lấy mẫu hình trụ
(ring), sa cấu đất được phân tích theo phương
pháp ống hút Robinson và được phân cấp
theo USDA/Soil Taxonomy [14]. Kết quả
phân tích các chỉ tiêu cơ lý của đất cho thấy
sa cấu đất là cát mịn, tơi xốp, giúp rễ cây hút
nước và ôxy dễ dàng. Các chỉ tiêu hóa tính
của đất như sau: tầng đất mặt (0÷10cm) bị
chua nặng, 2 tầng có độ sâu 20÷40cm và
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 37 - 2017
5
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
Bảng 2: Kết quả phân tích lý tính của mẫu đất
Phân t ích thành ph ần h ạt
Đặc tính vật lý
Độ
Chỉ
số
rỗng
Sét
(% )
Tỷ
bão
Độ
rỗng
Cát (%)
Bụi (%)
Dung trọng
trọng
hòa
Lớp đất
(c m)
Trung bình
Mịn
Thô
Mịn
Ướt
Khô
gd
2,0
÷
0,85
0,85 ÷
0,425
0,425 ÷
0,25
0,25 0,106 ÷ 0,075 ÷
÷0,106 0,075
0,01
÷0,005
<
gw
D
S (%) n (%)
8,86 40,99
13,30 42,70
15,70 38,66
eo
0,01
0,40
0,50
0,46
0,005 (g/ cm 3 ) (g/cm 3)
0÷20
20÷40
40÷60
4,30
3,50
3,80
47,60
47,40
48,20
41,50 1,70
36,10 6,40
35,20 6,10
0,50
0,50
0,50
4,00
5,60
5,74
1,60
1,56
1,68
1,56
1,51
1,62
2,65
2,63
2,64
0,69
0,75
0,63
Bảng 3: Kết quả phân tích hóa tính của mẫu đất
SO42
-
N
P2O5
dt
P2O5
Lớp đất pHH2 O pHKCl TSMT
Cl-
Ca2 + Mg2+ FeT S K20 dt
Al3 ++ H+ NTS
K20 ts Mùn
dt
ts
(c m)
(1:5 )
(1:5 )
mg/100g
meq/100g
%
0÷20
20÷40
40÷60
4,88
4,15
4,02
4,15
3,75
3,58
61,0
17,5
16,2
8,6 23,6 13,2
4,3
2,9
2,6
14,2
8,9
12,1
7,5
0,94
0,86
0,78
29,6
7,5
5,7
6,9
7,0
0,06
0,03
0,02
0,05
0,02
0,01
0,32
0,18
0,12
1,04
0,63
0,47
2,1
2,0
4,5
4,3
3,2
3,0
8,2
6,1
6,4
3.2 Đường cong đặc trưng ẩm (đường đặc diễn theo tỉ lệ logarit giữa thủy lực h (kPa) và
tính nước của đất - pF)
hàm lượng nước thể tích (cm3/cm3), sự tương
quan là khá chặt chẽ (hệ số tương quan R2 từ
0,96÷0,99). Đường đặc trưng ẩm (pF) của 6 tầng
đất được xác định là điển hình cho loại đất có sa
cấu cát mịn với hình dáng của các đường cong
khá đồng nhất và có độ dốc ngang.
Ứng dụng mô hình của Van Genuchten (1980)
[16] thiết lập đường đặc trưng ẩm (đường cong
pF) của p hẫu diện đất canh tác để ứng dụng
trong việc xác định động thái ẩm đất theo không
gian và thời gian. Kết quả đường cong được biểu
H = -0,0 00 4 w3 + 0, 02 84 w2 - 0, 70 69 w + 7,3 07 2 R² = 0, 98 35
H = -0,0 00 3 w3 + 0, 02 06 w2 - 0, 51 06 w + 5,8 26 1 R² = 0, 97 47
H = -0,0 00 4 w3 + 0, 02 71 w2 - 0, 60 98 w + 6,1 49 8 R² = 0, 97 94
H = -0,0 00 8 w3 + 0, 04 5 w2 - 0 ,8 89 1 w + 7, 43 91 R² = 0 ,9 86 1
6
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 37 - 2017
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
H = -0,0 00 5 w3 + 0, 03 01 w2 - 0, 62 66 w + 6,0 09 9 R² = 0, 98 38
H = -0,0 00 5 w3 + 0, 03 16 w2 - 0, 63 82 w + 5,9 62 R² = 0 ,9 82 8
Hình 4: Biểu đồ đường đặc trưng ẩm theo các tầng đất
3.3. Hàm lượng nước trong đất ở điểm bão pF4,2 từ 3,48÷4,28%TT;
hòa, điểm thủy dung và điểm héo
Tầng đất 20÷30cm: độ ẩm bão hòa tại pF0 từ
Khảnăngtrữ nước của đất chịu ảnh hưởng bởi trạng 33,4÷36,3%TT, độ ẩm thủy dung ngoài đồng
thái tự nhiên của khối đất, sa cấu, cấu trúc và chất tại pF2 từ 10,7÷15,2%TT, độ ẩm cây héo tại
hữu cơ trong đất. Tầng đất mặt (0÷10cm) có hàm pF4,2 từ 4,29÷6,26%TT;
lượng nước thểtích cao nhất ở giá trịpF0 đến giá trị
Tầng đất 30÷40cm: độ ẩm bão hòa tại pF0 từ
pF2, hàm lượngnước của các tầngđất bên dưới tầng
30,6÷33,6%TT, độ ẩm thủy dung ngoài đồng
mặt giảm dần, thấp nhất là tầng đất ở độ sâu từ
tại pF2 từ 10,3÷11,8%TT, độ ẩm cây héo tại
50÷60cm, điều này được lý giải rằng do hàm lượng
pF4,2 từ 3,14÷5,38%TT;
chất hữu cơởtầng mặt cao hơn các tầngđấtbên dưới
Tầng đất 40÷50cm: độ ẩm bão hòa tại pF0 từ
và đất càngnằm dướisâu càng bịnén chặt.
30,9÷34,9%TT, độ ẩm thủy dung ngoài đồng
Tầng đất 0÷10cm: độ ẩm bão hòa tại pF0 từ
tại pF2 từ 10,7÷11,4%TT, độ ẩm cây héo tại
37,8÷40,8%TT, độ ẩm thủy dung ngoài đồng
pF4,2 từ 3,26÷3,56%TT;
tại pF2 từ 10,7÷15,2%TT, độ ẩm cây héo tại
Tầng đất 50÷60cm: độ ẩm bão hòa tại pF0 từ
pF4,2 từ 4,29÷6,26%TT;
30,3÷33,5%TT, độ ẩm thủy dung ngoài đồng
Tầng đất 10÷20cm: độ ẩm bão hòa tại pF0 từ
tại pF2 từ 10,4÷10,9%TT, độ ẩm cây héo tại
33,2÷38,6%TT, độ ẩm thủy dung ngoài đồng
pF4,2 từ 3,19÷3,29%TT;
tại pF2 từ 10,8÷13,3%TT, độ ẩm cây héo tại
Bảng 4: Kết quả đo (trung bình các mẫu đất) đường cong lực giữ nước trong đất (pF)
Lực
h (pF)
h (cm)
h (bar)
Độ sâu (cm)
0÷10
Ẩm độ thể tích (%) tại
0,0
0,0
0,0
0,4
2,5
1,0
1,5
31,6
0,031
1,8
63,1
0,062
2,0
2,5
316,2 15848,9
0,310 15,543
Đo trên pF Box
4,2
STT
10,0
100,0
0,098
0,002 0,010
Đo trên hộp cát (Sand Box)
1
2
3
4
5
6
39,10 35,00 33,90
35,93 31,33 29,23
35,10 31,57 29,80
31,60 29,57 28,07
33,00 30,43 28,57
32,23 30,03 27,87
23,40
21,33
21,33
20,23
20,20
19,63
13,70
12,40
11,77
11,43
11,43
10,97
12,93
12,10
11,30
11,00
10,97
10,63
11,30
11,67
10,70
10,27
10,30
10,20
5,57
3,76
3,82
4,61
3,39
3,23
10÷20
20÷30
30÷40
40÷50
50÷60
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 37 - 2017
7
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
Hình 5: Thí nghiệm xác định áp lực hút nước của đất
3.4 Khả năng trữ nước hữu dụng của đất và Đối với tầng đất 0÷20cm (cho những cây trồng có
lượng nước dễ hữu dụng cho cây trồng
bộ rễ hoạt động ngắn), tổng lượng nước tích lũy ở
điểm thủy dung là 25,03mm, tổng lượng nước hữu
dụng 15,70mm (chiếm 62,73% lượng trữ nước ở
điểm thủy dung). Đối với tầng đất 0÷40cm, tổng
lượngnước tích lũy ởđiểm t hủy dung là47,33mm,
tổng lượng nước hữu dụng 29,58mm (chiếm
62,49% lượngtrữ nước ở điểm thủy dung). Trong
cả tầng đất thựcnghiệm 0÷60cm,tổng lượng nước
tích lũy ở điểm thủy dung là 68,93mm, tổng lượng
nước hữu dụng là 44,56mm (chiếm 64,64% tổng
lượngtrữ nước ởđiểm thủy dung).
a) Lượng trữ nước hữu dụng của đất
Kết quả tính toán cho thấy khả năng trữ nước
hữu dụng của đất cao nhất ở tầng đất 10÷20cm
là 8,34mm và thấp nhất ở tầng đất 30÷40cm là
6,39mm, tầng đất mặt 0÷10cm là 7,36mm, các
tầng đất 20÷30cm và 40÷60cm ở mức trung
bình. Như vậy, tỷ lệ lượng nước cây trồng
không sử dụng được của các tầng đất từ
30÷45% lượng trữ nước ở điểm thủy dung.
Bảng 5: Trữ lượng nước hữu dụng của đất
θfc
Wfc
TWfc
θwp
Wwp
TWwp
θasw
AW
TAW
θ70%FC W70%FC
dz
Tầng
đất
Độ sâu
(c m)
(c m 3 /
cm 3 )
(mm
nước)
(c m 3 /
(mm
nước)
(mm
nước)
(c m 3 /
(mm
nước)
(mm
nước)
(c m 3 /
(mm
nước)
(mm
nước)
(mm )
cm 3 )
cm 3 )
cm 3 )
(1)
1
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
7,36
8,34
7,48
6,39
7,58
7,40
(12)
7,36
(13)
(14)
9,05
8,47
7,91
7,70
7,68
7,44
0 ÷ 10
100
100
100
100
100
100
0,1293
0,1210
0,1130
0,1100
0,1097
0,1063
12,93
12,10
11,30
11,00
10,97
10,63
12,93
25,03
36,33
47,33
58,30
68,93
0,0557
0,0376
0,0382
0,0461
0,0339
0,0323
5,6
3,8
3,8
4,6
3,4
3,2
5,57
0,0736
0,0834
0,0748
0,0639
0,0758
0,0740
0,0905
0,0847
0,0791
0,0770
0,0768
0,0744
2
10 ÷ 20
20 ÷ 30
30 ÷ 40
40 ÷ 50
50 ÷ 60
9,33
15,70
23,19
29,58
37,16
44,56
3
13,15
17,76
21,14
24,37
4
5
6
8
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 37 - 2017
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
Ghi chú:
Bình Thuận và Ninh Thuận với đặc điểm khí
tượng bốc thoát hơi nước ETc khá lớn, thổ
nhưỡng có sa cấu chủ yếu là đất cát. Các loại
cây trồng cạn chủ yếu gồm: nho, thanh long,
táo, rau màu (măng tây, cà tím, cà chua, hành,
tỏi, ớt, đậu phộng, sắn, ngô)... Lựa chọn hệ số
p tương ứng với một số cây trồng cạn có giá trị
kinh tế cao hoặc được trồng phổ biến trong
vùng [11] để tính toán lượng nước dễ hữu
dụng cho cây, hệ số p của các cây: Nho: 0,35;
- Wfc: Lượng nước trong đất ở điểm thủy dung
- TWfc: Tổng lượng nước tích lũy trong đất ở
điểm thủy dung
- Wwp: Lượng nước trong đất ở điểm héo
- TWwp: Tổng lượng nước tích lũy trong đất ở
điểm héo
- θ70%FC: Ẩm độ của đất ở điểm 70 % FC
- W70%FC: Lượng nước trong đất ở điểm 70 thanh long: 0,6 (là cây thuộc họ xương rồng
% FC
chịu hạn tốt); táo: 0,5 (giống chiết cành có bộ
rễ hoạt động nông từ 50-60cm); mía: 0,65; các
loại rau: 0,4; hành, tỏi: 0,3.
b) Lượng nước dễ hữu dụng cho cây trồng cạn
Vùng khan hiếm nước (vùng khô hạn) hai tỉnh
Bảng 6: Lượng nước dễ hữu dụng của đất cho một số cây trồng chính vùng khô hạn
AW
(m m
nước)
(4 )
Hệ
số
θRAW
(cm3/
cm3 )
(6 )
RAW
(m m
nước)
(7 )
TRAW
(m m
nước)
(8 )
So sánh
TRAW/
T Wfc (%)
(9 )
θp
Wp
(m m
nước)
(1 1 )
T Wp
(m m
So sánh
θp/θ fc
(%)
Độ sâu
θasw
Lo ại cây trồ ng
(cm3/
cm3 )
(1 0 )
(cm )
(cm3/cm3 )
P
nước)
(1 2 )
(1 )
(2 )
(3 )
(5 )
(1 3 )
0 ÷ 1 0
10 ÷ 20
20 ÷ 30
30 ÷ 40
0 ÷ 1 0
0,0 73 6
0,0 83 4
0,0 74 8
0,0 63 9
0,0 73 6
0,0 83 4
0,0 74 8
0,0 63 9
0,0 73 6
0,0 83 4
0,0 74 8
0,0 63 9
0,0 75 8
0,0 74 0
0,0 73 6
0,0 83 4
0,0 74 8
0,0 63 9
0,0 73 6
0,0 83 4
0,0 74 8
0,0 73 6
0,0 83 4
7,3 6
8,3 4
7,4 8
6,3 9
7,3 6
8,3 4
7,4 8
6,3 9
7,3 6
8,3 4
7,4 8
6,3 9
7,5 8
7,4 0
7,3 6
8,3 4
7,4 8
6,3 9
7,3 6
8,3 4
7,4 8
7,3 6
8,3 4
0,3 5 0,0 25 8
0,3 5 0,0 29 2
0,3 5 0,0 26 2
0,3 5 0,0 22 4
0,6 0 0,0 44 2
0,6 0 0,0 50 1
0,6 0 0,0 44 9
0,6 0 0,0 38 3
0,5 0 0,0 36 8
0,5 0 0,0 41 7
0,5 0 0,0 37 4
0,5 0 0,0 32 0
0,5 0 0,0 37 9
0,5 0 0,0 37 0
0,6 5 0,0 47 8
0,6 5 0,0 54 2
0,6 5 0,0 48 6
0,6 5 0,0 41 5
0,4 0 0,0 29 4
0,4 0 0,0 33 4
0,4 0 0,0 29 9
0,3 0 0,0 22 1
0,3 0 0,0 25 0
2,5 8
2,9 2
2,6 2
2,2 4
4,4 2
5,0 1
4,4 9
3,8 3
3,6 8
4,1 7
3,7 4
3,2 0
3,7 9
3,7 0
4,7 8
5,4 2
4,8 6
4,1 5
2,9 4
3,3 4
2,9 9
2,2 1
2,5 0
2,5 8
19, 92
21, 96
22, 34
21, 87
34, 14
37, 64
38, 29
37, 49
28, 45
31, 36
31, 91
31, 24
31, 87
32, 32
36, 99
40, 77
41, 48
40, 62
22, 76
25, 09
25, 53
17, 07
18, 82
0,1 03 6 10, 36
10, 36
19, 54
28, 22
36, 98
8,5 2
80, 08
75, 87
76, 82
79, 67
65, 86
58, 63
60, 27
65, 15
71, 55
65, 52
66, 89
70, 95
65, 44
65, 19
63, 01
55, 18
56, 95
62, 24
77, 24
72, 42
73, 51
82, 93
79, 31
5,5 0
0,0 91 8
0,0 86 8
0,0 87 6
0,0 85 2
0,0 70 9
0,0 68 1
0,0 71 7
0,0 92 5
0,0 79 3
0,0 75 6
0,0 78 1
0,0 71 8
0,0 69 3
0,0 81 5
0,0 66 8
0,0 64 4
0,0 68 5
0,0 99 9
0,0 87 6
0,0 83 1
9,1 8
8,6 8
8,7 6
8,5 2
7,0 9
6,8 1
7,1 7
9,2 5
7,9 3
7,5 6
7,8 1
7,1 8
6,9 3
8,1 5
6,6 8
6,4 4
6,8 5
9,9 9
8,7 6
8,3 1
Cây n ho
8,1 2
10, 35
4,4 2
Câ
T h an h 10 ÷ 20
20 ÷ 30
9,4 2
15, 61
22, 42
29, 59
9,2 5
Lon g
13, 91
17, 75
3,6 8
30 ÷ 40
0 ÷ 1 0
10 ÷ 20
7,8 5
17, 18
24, 74
32, 55
39, 72
46, 65
8,1 5
Táo
20 ÷ 30
chiết
11, 59
14, 79
18, 58
22, 28
4,7 8
(g iố
càn h )
30 ÷ 40
40 ÷ 50
50 ÷ 60
0 ÷ 1 0
10 ÷ 20
20 ÷ 30
30 ÷ 40
10, 21
15, 07
19, 22
2,9 4
14, 83
21, 26
28, 11
9,9 9
Mía
Rau
0 ÷ 1 0
10 ÷ 20
20 ÷ 30
0 ÷ 1 0
(m ă
tây, cà tím,
cà chu a. .. )
6,2 8
18, 75
27, 06
10, 73
20, 32
9,2 7
2,2 1
0,1 07 3 10, 73
0,0 96 0 9,6 0
Hành , tỏi
10 ÷ 20
4,7 1
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 37 - 2017
9
KHOA HỌC
Ghi chú:
CÔNG NGHỆ
4. KẾT LUẬN
- θRAW: Ẩm độ dễ hữu dụng cho cây trồng
- θp: Ẩm độ của đất ở điểm Stress nước
- RAW: Lượng nước dễhữu dụng cho cây trồng
- TRAW: Tổng lượng nước dễ hữu dụng cho
cây trồng
Kết quả phân tích các chỉ tiêu cơ lý của đất cho
thấy sa cấu đất là cát mịn, tơi xốp , giúp rễ cây
hút nước và ôxy dễ dàng. Đất thuộc nhóm đất rất
chua và nghèo chất dinh dưỡng. Cần duy trì độ
ẩm thường xuyên, bón bổ sung vôi, phân hữu cơ
và thúc bằng phân N-P-K hợp lý nhằm cải tạo
đất và cung cấp chất dinh dưỡng cho cây, đảm
bảo ổn định vàtăng năng suất cây trồng.
- Wp: Lượng nước trong đất ở điểm Stress nước
- TWp: Tổng lượng nước tích lũy ởđiểm Stress nước
Kết quả tính toán cho thấy: Đối với cây nho,
ở tầng đất chứa bộ rễ hoạt động 0÷40cm,
tổng lượng nước dễ hữu dụng 10,35mm
(chiếm 35,0% tổng lượng trữ nước hữu dụng
Kết quả nghiên cứu thiết lập đường đặc trưng
ẩm (đường cong pF) của phẫu diện đất canh
tác vùng khan hiếm nước (vùng khô hạn) tỉnh
và 21,87% tổng lượng trữ nước ở điểm thủy Bình Thuận có sự tương quan khá chặt chẽ (hệ
dung), độ ẩm đất tại điểm Stress nước số tương quan R2 từ 0,96÷0,99), hình dáng
0,0876 cm3/cm3 hay 8,76%TT; cây thanh
của các đường cong khá đồng nhất điển hình
cho loại đất có sa cấu cát mịn, khả năng trữ
nước của đất thấp, tuy nhiên lượng trữ nước
hữu dụng trong đất so với lượng trữ nước ở
điểm thủy dung cao, từ 56,91% (tầng đất
0÷10cm) đến 64,64% (tầng đất 50÷60cm).
long, ở tầng đất chứa bộ rễ hoạt động
0÷40cm, tổng lượng nước dễ hữu dụng
17,75mm (chiếm 60,0% tổng lượng trữ nước
hữu dụng và 37,49% tổng lượng trữ nước ở
điểm thủy dung), độ ẩm đất tại điểm Stress
nước 0,0717cm3/cm3 hay 7,17%TT; cây táo,
ở tầng đất chứa bộ rễ hoạt động 0÷60cm,
tổng lượng nước dễ hữu dụng 22,28mm
(chiếm 50,0% tổng lượng trữ nước hữu dụng
Kết quả tính toán lượng nước dễ hữu dụng chỉ ra
rằng, trong ba loạicây (cây nho, thanh long và mía)
có bộ rễ hoạt động 0÷40cm thì cây nho có lượng
nước dễ hữu dụng thấp nhất, kế đến lần lượt là
và 32,32% tổng lượng trữ nước ở điểm thủy thanh long và mía. Cây táo, bộ rễ hoạt động
dung), độ ẩm đất tại điểm Stress nước 0÷60cm, có lượng nước dễ hữu dụng ở mức trung
0,0693cm3/cm3 hay 6,93%TT; cây mía, ở bình, riêng hành tỏi và các loại rau có bộ rễ hoạt
động không sâu (từ 20÷30cm), lượng nước dễ hữu
dụngkháthấp, nên rất dễ xảy ratình trạng cây trồng
bịthiếu nước nếu khôngđược tưới thường xuy ên.
tầng đất chứa bộ rễ hoạt động 0÷40cm, tổng
lượng nước dễ hữu dụng 19,22mm (chiếm
65,0% tổng lượng trữ nước hữu dụng và
40,62% tổng lượng trữ nước ở điểm thủy
dung), độ ẩm đất tại điểm Stress nước
0,0685 cm3/cm3 hay 6,85%TT; cây rau (các
loại), ở tầng đất chứa bộ rễ hoạt động
0÷30cm, tổng lượng nước dễ hữu dụng
9,27mm (chiếm 40,0% tổng lượng trữ nước
hữu dụng và 25,53% tổng lượng trữ nước ở
Như vậy, đối với mỗi loại cây trồng tại vùng đất
này, khi độ ẩm đất giảm tới điểm ngưỡngP (điểm
stress nước của cây trồng), cần tưới ngay nước
cho cây để đảm bảo cây phát triển tốt vàcho năng
suất cao. Trong điều kiện nguồn nước khô hạn, có
thểđể độ ẩm đất giảm xuống mức 65÷70% độ ẩm
thủy dung, nhưng không nên kéo dàithời gian mà
điểm thủy dung), độ ẩm đất tại điểm Stress cần tưới nước ngay để tránh cho cây bị suy kiệt
nước 0,0831 cm3/cm3 hay 8,31%TT; cây và khó hồi p hục vềtrạng thái ban đầu.
hành tỏi, ở tầng đất chứa bộ rễ hoạt động
Các kết quả thực nghiệm và tính toán này rất
0÷20cm, tổng lượng nước dễ hữu dụng
quan trọng, giúp xây dựng luận cứ xác định
4,71mm (chiếm 30,0% tổng lượng trữ nước
chế độ tưới hợp lý cho cây trồng, nâng cao
hữu dụng và 18,82% tổng lượng trữ nước ở
điểm thủy dung), độ ẩm đất tại điểm Stress
nước từ 0,096cm3/cm3 hay 9,6%TT.
hiệu quả sử dụng nước và giúp cây trồng phát
triển tốt đảm bảo hiệu quả và chất lượng sản
phẩm theo yêu cầu sản xuất.
10
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 37 - 2017
CHUYỂN GIAO
CÔNG NGHỆ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Tất Cảnh. (1999). Nghiên cứu mô hình mô phỏng động thái ẩm đất và chuẩn đoán
nhu cầu tưới cho ngô và đậu tương trên đất bạc màu Đông Anh và phù sa sông Hồng Gia
Lâm. Luận án tiến sỹ Nông nghiệp.
[2] Nguyễn Văn Dung. (1999). Nghiên cứu lượng nước cần và nhu cầu nước tưới cho cây
trồng thuộc hệ thống tưới La Khê – Hà Tây vùng đồng bằng sông Hồng. Luận án tiến sỹ
Nông nghiệp.
[3] Phạm Quang Khánh và cs. (2003). Báo cáo chú dẫn bản đồ đất tỉnh Bình Thuận. Chương
trình “Điều tra bổ sung, chỉnh lý, xây dựng bản đồ đất phục vụ công tác quy hoạch Nông -
Lâm nghiệp và thủy lợi cấp tỉnh Vùng Đông Nam bộ. Dự án cấp tỉnh.
[4] Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh (1996). Phương
pháp phân tích đất, nước, phân bón và cây trồng. Nhà xuất bản Giáo Dục.
[5] Trần Viết Ổn. (2002). Đường đặc trưng ẩm của một số loại đất chính của Việt Nam và ứng
dụng của nó. Luận án tiến sỹ kỹ thuật.
[6] Trần Kông Tấu. (1971). Những lực hút nước của đất, sự chuyển vận của độ ẩm đất và mức độ
hữu hiệu của chúng đối với cây trồng. Luận án PTS Sinh vật học, Chuyên ngànhThổ nhưỡng.
[7] Võ Khắc Trí (2002). Nghiên cứu sự chuyển vận của nước và chất hòa tan trong đất phèn
Đồng Tháp Mười. Luận án tiến sỹ kỹ thuật.
[8] Arya L.M. and Paris J.F. (1981). A Physic Empirical Model to Predict the Soil Moisture
Characteristics from Particle Size Distribution and Bulk Density Data. Journal of Soil Sci.
Soc. Am., Vol 45, p1023-1030.
[9] Brooks, R.H.; Corey, A.T. (1966). Properties of porous media affecting fluid flow. J. Irrig.
Drainage Div. 72(IR2), 61–88.
[10] De Jong R., Campbell C.A., and Nicolaichuk W. (1983). Water retention equations and
their relationship to soil organic matter and particle size distribution por distubed samples.
Canadian Journal of Soil Sci., Vol 63, p291-302.
[11] FAO/UNESCO/ISRIC. (1991). Revised Legend.
[12] Haverkamp R. and Parlange J.Y. (1986). Prediction the water-retetion curve from particle-
size distribution: sandy soil without organic matter. The Journal on Soil and Soil Plant
Problems, Vol 142 (6).
[13] Rawls W.J., and Brakensiek D.L. (1998). Estimating soil water characteristics from soil
properties. Journal of Irrigation and Drainage Div., ASCE, Vol 108 (IR2), p166-171.
[14] Soil survey staff. (1998). Keys to soil taxonomy. Eight edition. United State Department of
Agriculture and Natural Resources Conservation service. USA.
[15] Thai Hung Tran , Khac Tri Vo , Sam Le. (2016). Research on Infiltration Spread in Soil of
Drip Irrigation Technique for Grape Leaves at the Water Scarce Region of Vietnam.
International Journal of Agricultural Science and Technology (IJAST). DEStech
Publications, Inc. USA. Vol 4, No. 2 – August 2016, pp. 45-54.
[16] Van Genuchten, M.T. (1980). A closed-form equation for predicting the hydraulic
conductivity of unsaturated soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 44, 892–898.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 37 - 2017
11
11 trang
13/01/2024
20100
Free
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng đường đặc trưng ẩm của đất (PF) phục vụ xác định chế độ tưới hợp lý cho cây trồng cạn tại vùng khô hạn Nam Trung Bộ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_thuc_nghiem_xay_dung_duong_dac_trung_am_cua_dat_p.pdf
