Hệ thống tưới nhỏ giọt là một phương pháp tưới được ứng dụng phổ biến hiện nay nhờ những ưu điểm nổi bật như tiết kiệm nước nhưng vẫn đạt hiệu suất tối ưu. Tuy nhiên, việc ứng dụng hệ thống tưới nhỏ giọt không chỉ đơn thuần là lắp đặt ống dẫn nước mà còn đòi hỏi chúng ta lựa chọn đầu nhỏ giọt phù hợp, tính toán khả năng phân bố nước,... Trong bài viết sau đây, bà con hãy cùng Agmin lần lượt tìm hiểu các vấn đề này.
1. Hệ thống tưới nhỏ giọt là gì?
Tưới nhỏ giọt (Drip Irrigation) là hệ thống tưới có nguồn gốc từ Israel, giúp tiết kiệm nước và phân bón bằng cách cho nước tưới nhỏ giọt từ từ vào vùng rễ của cây hoặc là nhỏ lên bề mặt của đất (gần vị trí của cây).
Nước nhỏ giọt từ từ vào gốc cây.
Hệ thống tưới nhỏ giọt thường bao gồm các thiết bị như: van, dây ống dẫn nước, đầu nhỏ giọt (dripper) hoặc béc nhỏ giọt được lắp dọc theo chiều dài ống nước,... Hệ thống tưới nhỏ giọt sử dụng nước ở áp suất thấp với một hàm lượng thấp.
2. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống tưới nhỏ giọt
2.1. Ưu điểm của tưới nhỏ giọt
- Hiệu suất sử dụng nước và phân bón cao
- Hạn chế thất thoát phân bón
- Yêu cầu về năng lượng thấp hơn các hệ thống tưới khác
- Góp phần ức chế sự phát triển của cỏ dại
- Không gây xói mòn đất
- Giữ lá khô ráo, giảm nguy cơ mắc bệnh
2.2. Nhược điểm của tưới nhỏ giọt
- Chi phí đầu tư ban đầu cao
- Tuổi thọ của ống dẫn tưới có thể bị rút ngắn do ánh nắng mặt trời (trường hợp tưới nhỏ giọt trên mặt đất).
- Đầu nhỏ giọt dễ bị tắc nghẽn do rong rêu, bùn, chất cặn trong dinh dưỡng hay nguồn nước, do đó, gắn bộ lọc nước kết hợp đảm bảo chất lượng nguồn nước và sử dụng phân bón tan hoàn toàn dùng được cho tưới nhỏ giọt.
- Cần tính toán vấn đề phân bố nước trước khi lắp đặt.
3. Yêu cầu đối với đầu tưới nhỏ giọt
Đầu tưới nhỏ giọt hay còn gọi là dripper.
Đầu tưới nhỏ giọt được xem là hoạt động tốt nếu đáp ứng các tiêu chí sau:
- Lưu lượng dòng chảy thấp (0,5-8,0 L/h)
- Rủi ro bị tắc nghẽn thấp
- Chi phí sản xuất thấp
- Độ bền cao
Để đạt được lưu lượng thấp đòi hỏi phải tiêu tán áp suất lớn. Lưu lượng của đầu nhỏ giọt được xác định bởi các đặc tính vật lý và thiết kế thủy lực của nó:
- Mô hình và kích thước của dòng nước chảy qua đầu nhỏ giọt
- Áp lực nước đầu vào của đầu nhỏ giọt
Mặt cắt ngang của dòng nước càng nhỏ thì lưu lượng của đầu nhỏ giọt ở một áp suất nhất định sẽ càng thấp. Tuy nhiên, dòng nước càng hẹp thì nguy cơ tắc nghẽn do các hạt rắn lơ lửng và kết tủa hóa học càng cao.
4. Phân loại đầu tưới nhỏ giọt
Đầu tưới nhỏ giọt được phân loại theo đặc tính thủy lực, bù áp hoặc không bù áp, nội tuyến hoặc ngoại tuyến, tưới trên mặt đất hoặc tưới ngầm.
4.1. Phân loại đầu nhỏ giọt theo đặc tính thủy lực
- Đầu nhỏ giọt dạng đường dài (long path-dripper) – Nước chảy qua một ống dẫn dài, có đường kính nhỏ. Loại ống nhỏ giọt này hoạt động ở áp suất lên đến 1 atm và lưu lượng bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi áp suất.
- Đầu nhỏ giọt dạng mê cung (labyrinth) - Nước chảy dọc theo mê cung, trong đó hướng dòng chảy thay đổi đột ngột. Điều này dẫn đến dòng chảy hỗn loạn, mất năng lượng và lưu lượng nước thấp. Dòng chảy hỗn loạn cũng giúp giảm nguy cơ tắc nghẽn. Lưu lượng nước không bị ảnh hưởng nhiều bởi sự thay đổi áp suất.
4.2. Đầu nhỏ giọt bù áp và không bù áp
- Trong các đầu nhỏ giọt bù áp (PC), lưu lượng nước được cân bằng tại các vị trí khác nhau khi có sự biến thiên về áp suất. Một màng ngăn điều chỉnh đường kính của ống dẫn nước, tùy thuộc vào áp suất trong ống dẫn. Bên cạnh đó, các đầu nhỏ giọt bù áp thường được trang bị cơ chế tự xả giúp ngăn ngừa tắc nghẽn.
- Ngược lại, lưu lượng nước trong các đầu nhỏ giọt không bù áp thay đổi theo áp suất. Tức là khi áp suất thấp thì lưu lượng nước cung cấp cho cây sẽ thấp; còn khi áp suất cao thì lưu lượng nước cung cấp cho cây sẽ cao hơn. Do đó, nếu địa hình nơi đặt ống dẫn nước gập ghềnh, không bằng phẳng thì sẽ khiến cho lưu lượng ở các đầu nhỏ giọt không đồng đều với nhau. Vì vậy, nên ưu tiên sử dụng loại đầu nhỏ giọt không bù áp tại những địa hình tương đối bằng phẳng.
4.3. Đầu nhỏ giọt nội tuyến và ngoại tuyến
- Đầu nhỏ giọt nội tuyến là các đầu được gắn bên trong ống dẫn nước, nằm cách nhau một khoảng cố định dọc theo chiều dài của ống, thích hợp để sử dụng ở những khu vực có cây trồng cách đều nhau. Ưu điểm của loại đầu nhỏ giọt này là lắp đặt dễ dàng và nhanh chóng, đồng thời giảm nguy cơ hư hỏng do tác động cơ học.
- Đầu nhỏ giọt ngoại tuyến được gắn bên ngoài, dọc theo chiều dài của ống dẫn nước. Chúng ta có thể linh hoạt gắn các đầu nhỏ giọt ngoại tuyến ở những vị trí cần thiết. Đầu nhỏ giọt ngoại tuyến phù hợp sử dụng cho các loại cây trồng trong thùng chứa nhà kính, nơi cần tưới cho từng cây riêng lẻ hoặc những khu vườn có khoảng cách cây trồng không đều nhau.
4.4. Tưới nhỏ giọt bề mặt và tưới nhỏ giọt ngầm
- Tưới nhỏ giọt bề mặt là hệ thống ống dẫn nước được đặt trên mặt đất hoặc được cố định trên các thanh nhựa.
- Tưới nhỏ giọt ngầm là hệ thống ống dẫn được đặt ngầm dưới lòng đất tiếp cận từng gốc cây.
- Ưu điểm của tưới ngầm:
- Kéo dài tuổi thọ của hệ thống
- Ức chế sự phát triển của cỏ dại
- Ngừa sâu bệnh sinh sôi
- Không gây chảy tràn và bốc hơi nước trên mặt đất
- Cải thiện khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng của rễ (đặc biệt là phốt pho)
- Nhược điểm của tưới ngầm:
- Tốn nhiều chi phí lắp đặt hơn
- Tăng nguy cơ rễ bị tắc nghẽn do các hạt đất xâm nhập
- Khó giám sát tình trạng hoạt động của hệ thống
- Yêu cầu kiểm tra và bảo trì thường xuyên hơn
5. Phân bố nước trong tưới nhỏ giọt và các yếu tố ảnh hưởng
Trong tưới nhỏ giọt, vùng đất bị ướt chỉ chiếm một phần nhỏ diện tích của cả cánh đồng. Không giống như tưới phun mưa, trong trường hợp tưới nhỏ giọt ngầm thì chuyển động của nước là 2 chiều hoặc 3 chiều. Thông thường, từ đầu nhỏ giọt, nước rơi xuống đất và di chuyển theo chiều ngang, riêng tưới ngầm thì nước còn có khả năng di chuyển hướng lên trên. Chuyển động của nước bị chi phối bởi lực mao dẫn và lực hấp dẫn (hay trọng lực), trong đó sự cân bằng giữa hai lực này sẽ xác định mô hình phân bố nước.
Các yếu tố ảnh hưởng đến mô hình phân bố nước và thể tích đất bị ướt là: đặc tính của đất, lưu lượng nước của đầu nhỏ giọt, khoảng cách giữa các đầu nhỏ giọt, cũng như tỷ lệ và lượng nước tưới.
Thể tích và hình dạng của vùng đất bị ướt bởi nước từ ống nhỏ giọt được gọi là “bóng ẩm” (wet bulb).
5.1. Đặc tính của đất
Trong đất có kết cấu mịn (ví dụ: đất sét), lực mao dẫn chiếm ưu thế hơn lực hấp dẫn. Do đó, chiều ngang của bóng ẩm lớn hơn chiều sâu của nó.
Trong đất có kết cấu nhẹ (ví dụ: đất cát), nước chủ yếu chuyển động theo chiều thẳng đứng hơn là chiều ngang cho nên bóng ẩm có hình dạng củ cà rốt.
Hình dạng bóng ẩm trong các loại đất
Các yếu tố cấu trúc đất, chẳng hạn như nứt đất, hoặc thay đổi kết cấu trên mặt cắt đất, cũng ảnh hưởng đến sự phân bố nước trong đất.
5.2. Lưu lượng nước của đầu nhỏ giọt
Đối với cùng 1 loại đất và cùng 1 lượng nước được sử dụng, lưu lượng nước từ đầu nhỏ giọt càng cao thì chiều ngang của bóng ẩm càng lớn (A). Ngược lại, nếu lưu lượng nước càng thấp thì bóng ẩm càng tiến triển theo chiều dọc (B).
Lưu lượng nước ảnh hưởng hình dạng bóng ẩm.
5.3. Khoảng cách giữa các đầu nhỏ giọt
Đối với cùng 1 loại đất, tỷ lệ và thời gian tưới, khoảng cách giữa các đầu nhỏ giọt càng xa thì bóng ẩm càng rộng và nông. Ngược lại, các đầu nhỏ giọt càng nằm gần nhau thì bóng ẩm càng hẹp và sâu.
Đường kính của bóng ẩm sẽ tăng cho đến khi xảy ra sự chồng chéo giữa các bóng ẩm. Sau đó, phần lớn nước sẽ chuyển động theo chiều thẳng đứng.
Khoảng cách giữa các đầu nhỏ giọt ảnh hưởng hình dạng bóng ẩm.
5.4. Lượng nước tưới
Giả sử lưu lượng nước của đầu nhỏ giọt không đổi, nếu tăng lượng nước tưới (bằng cách tăng thời gian tưới) thì chiều sâu của bóng ẩm sẽ tăng lên. Tuy nhiên, chiều ngang của bóng ẩm bị hạn chế.
Lượng nước tưới ảnh hưởng hình dạng bóng ẩm.
6. Tích tụ muối trong hệ thống tưới nhỏ giọt
Muối hòa tan di chuyển cùng với nước. Do đó, trong tưới nhỏ giọt, muối tích tụ ở phần rìa của bóng ẩm. Đặc biệt, muối tích tụ nhiều mặt đất bởi vì hàm lượng nước tại đó thấp. Lượng muối tích tụ tạo thành các vòng màu trắng xung quanh vùng đất ẩm mà chúng ta có thể dễ dàng nhìn thấy.
Muối tích tụ tới độ sâu bao nhiêu còn phụ thuộc vào đặc tính thấm (leach) của đất.
Sự tích tụ muối không gây hại cho cây trồng bởi vì hệ thống rễ nằm trong vùng có độ mặn thấp. Do tần suất tưới cao, mức độ muối trong vùng rễ thường tương đương mức độ muối trong nước tưới.
Tuy nhiên, nước mưa có thể cuốn theo lượng muối từ mặt đất vào vùng rễ. Điều này sẽ làm cây con hoặc hạt mới nảy mầm ngộ độc mặn. Bởi vậy, để tránh thiệt hại, chúng ta nên rửa sạch đất bằng vòi phun mưa trước khi trồng hoặc cấy.
7. Tỷ lệ tưới - điều chỉnh các thông số tưới nhỏ giọt
Bởi vì trong tưới nhỏ giọt chỉ một phần đất được làm ướt, một vài thông số trong kế hoạch tưới cần được điều chỉnh.
Điều chỉnh hệ số cây trồng (ETc):
ETc được phát triển cho hình thức tưới phun mưa hoặc tưới ngập. Đối với tưới nhỏ giọt:
ETCa = ETC x [0,1(GC)0,5]
Trong đó GC là tỷ lệ che phủ đất của tán lá cây trồng.
Điều chỉnh lượng nước khả dụng (sẵn có) (RAW):
RAW = p x A x ΘAw X Zr x n
Trong đó A là diện tích đất bị ướt và n là số luống/hàng
Nếu các bóng ẩm chồng chéo lên nhau: A – diện tích luống/hàng.
Nếu các bóng ẩm không chồng lên nhau: A = πr2
Trong đó r là bán kính của bóng ẩm.
Trên đây là các thông tin liên quan đến hệ thống tưới nhỏ giọt. Hy vọng rằng bài viết sẽ giúp ích cho bà con trong quá trình thiết kế hệ thống tưới lần đầu hoặc có mong muốn thay đổi mô hình tưới cho vườn cây của mình.
Biên tập bởi Agmin.vn
