Luận án Nghiên cứu sử dụng nước lợ để tưới cho cây trồng vùng ven biển
Việt nam là quốc gia nằm bên bờ biển Đông có bờ biển dài hơn 3000 km, dọc theo bờ biển là những vùng đồng bằng châu thổ, các vùng đồng bằng duyên hải, nơi sản xuất nông nghiệp có vai trò quan trọng đối với nền kinh tế của cả nước. Ngày nay, sản xuất lương thực ở Việt Nam đang và sẽ gặp nhiều rủi ro vì những tác động của hiện tượng BĐKH. Đối phó với tình hình biến đổi khí hậu là ưu tiên hàng đầu của Chính phủ do những tác động tiêu cực của nó đến sản xuất nông nghiệp và sinh kế của người dân trong thời gian gần đây, điển hình là hạn hán ở Nam Trung Bộ; xâm nhập mặn diễn ra ở hầu hết các tỉnh ven biển, đặc biệt là các tỉnh vùng ĐBSCL,. khiến hàng chục nghìn ha đất nông nghiệp thiếu nước tưới, v.v. Theo dự báo, hạn hán sẽ tiếp tục kéo dài ở vụ Hè Thu 2016, dự kiến ở các tỉnh Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận sẽ có khoảng 40.000 ha đất lúa phải dừng sản xuất (Khánh Hòa 10.000 ha, Ninh Thuận 10.000 ha, Bình Thuận 20.000 ha). Trong đó, theo kết quả điều tra, chỉ riêng huyện Thuận Bắc, tỉnh Ninh Thuận, trong 2 năm (từ vụ hè thu 2014 đến nay) đã phải ngưng gieo trồng khoảng 12.500 ha lúa (Phòng Nông nghiệp Thuận Bắc, 2016). Một trong những nguyên nhân chính gây ra hạn hán, được xác định là do tác động của BĐKH gây nên các hiện tượng thời tiết cực đoan, sự thay đổi về chế độ mưa, nhiệt độ,. làm cho nhu cầu nước tăng cao trong bối cảnh thiếu hụt nguồn nước. Theo thống kê của các cơ quan chuyên môn, ở Nam trung Bộ, hiện tại dung tích trữ của các hồ chứa thủy lợi từ Đà Nẵng đến Phú Yên đạt từ 60-80% dung tích thiết kế (DTTK); các tỉnh Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận chỉ đạt 30-50% DTTK (Tổng cục Thủy lợi, 2016).
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu sử dụng nước lợ để tưới cho cây trồng vùng ven biển, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
LÊ VIỆT HÙNG
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NƯỚC LỢ ĐỂ TƯỚI CHO CÂY
TRỒNG VÙNG VEN BIỂN
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI, NĂM 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
LÊ VIỆT HÙNG
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NƯỚC LỢ ĐỂ TƯỚI CHO CÂY
TRỒNG VÙNG VEN BIỂN
Chuyên ngành: Tưới tiêu cho cây trồng
Mã số: 62 62 27 01
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1.PGS.TS NGUYỄN TRỌNG HÀ
2.PGS.TS NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG
HÀ NỘI, NĂM 2016
XI
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực
hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận án
Lê Việt Hùng
XI
LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành được luận án, tác giả bảy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tập thể thầy cô
hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Trọng Hà và PGS.TS Nguyễn Thị Lan Hương (Trường
Đại học Thủy Lợi) về sự hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu và viết luận
án.
Nhân dịp này, tác giả trân trọng cảm ơn Bộ môn Kỹ thuật và Quản lý tưới, Khoa Kỹ
thuật và Tài nguyên nước, Phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học, Ban Giám hiệu
Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng thí nghiệm Đất nước và Môi trường Trường Đại học
Thủy lợi đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để luận án được hoàn thành.
Tác giả trân trọng cảm ơn Ban giám đốc Công ty Tư vấn và Chuyển giao công nghệ -
Trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện tốt nhất, quan tâm giúp đỡ về mọi mặt trong
suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Tác giả trân trọng cảm ơn gia đình bác Vũ Xuân Bộ ở huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình
đã tạo điều kiện để tác giả triển khai thí nghiệm đồng ruộng. Cám ơn các thầy giáo
thuộc Trường Đại học Nông nghiệp I, Các thầy giáo thuộc Trường Đại học khoa học tự
nhiên và Viện Nghiên cứu ngô đã hướng dẫn và giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu.
Cuối cùng, tác giả xin chân thành cám ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã giúp đỡ,
khích lệ tinh thần trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Tác giả luận án
Lê Việt Hùng
XI
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU............ ....................................................................................................................... 1
1. Sự cần thiết nghiên cứu của đề tài ............................................................................................... 1
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...................................................................................... 2
3. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................................................... 2
4. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................................................... 3
5. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................................................... 3
6. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................................................... 3
7. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................................... 4
8. Những đóng góp mới của luận án................................................................................................. 4
9. Cấu trúc luận án ............................................................................................................................. 4
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NƯỚC NHIỄM MẶN ĐỂ
TƯỚI.. ........................................................................................................................... 5
1.1 Đặc điểm nguồn nước khu vực ven biển ........................................................... 5
1.1.1 Thành phần vật chất nguồn nước ven biển .................................................. 5
1.1.2 Phân loại nước mặn .................................................................................... 7
1.1.3 Tình hình sử dụng nước nhiễm mặn để tưới trên thế giới và Việt Nam ....... 7
1.1.3.1 Hoa Kì ......................................................................................... 8
1.1.3.2 Israel .......................................................................................... 10
1.1.3.3 Tunisia ....................................................................................... 10
1.1.3.4 Ấn Độ ........................................................................................ 11
1.1.3.5 Ai Cập ........................................................................................ 12
1.1.3.6 Việt Nam .................................................................................... 15
1.2 Cơ sở sử dụng nước nhiễm mặn để tưới cho cây trồng .................................... 16
1.2.1 Cở sở thực tiễn dùng nước nhiễm mặn để tưới cho cây trồng ................... 16
1.2.2 Cơ sở khoa học dùng nước nhiễm mặn để tưới cho cây trồng ................... 17
1.2.2.1 Sự hấp phụ và trao đổi Cation Na+ .............................................. 17
Cation Na
+
và Cl
-
từ nước nhiễm mặn làm tăng quá trình trao đổi ............ 18
1.2.2.2 Sự hấp thụ Na+ của thực vật ........................................................ 20
1.2.2.3 Sự rửa trôi Na+ và Cl- ................................................................ 21
1.3 Ảnh hưởng của muối đến thực vật................................................................... 22
XI
1.3.1 Ảnh hưởng của muối đến thực vật ............................................................ 22
1.3.1.1 Ảnh hưởng của muối đến sự thẩm thấu ....................................... 30
1.3.1.2 Ảnh hưởng của muối tới sự phát triển của thực vật ..................... 30
1.4 Ảnh hưởng của muối đến tính chất đất ............................................................ 32
1.4.1 Ảnh hưởng của NaCl đến tính chất lý học đất ........................................... 33
1.4.2 Ảnh hưởng của NaCl đến tính chất hóa học đất ........................................ 34
1.5 Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn đến năng suất và chất lượng sản phẩm ........ 35
1.5.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất và chất lượng sản phẩm ..... 35
1.5.2 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới nước nhiễm mặn đến năng suất cây trồng ... 36
1.6 Nhu cầu về đất, nước và phân bón của cây trồng ............................................. 38
1.6.1 Nhu cầu về đất, nước và phân bón của cây đậu tương ............................... 38
1.6.1.1 Nhu cầu về đất ........................................................................... 38
1.6.1.2 Nhu cầu về nước......................................................................... 39
1.6.1.3 Nhu cầu về phân bón .................................................................. 40
1.6.2 Nhu cầu về đất, nước và phân bón của cây ngô ........................................ 41
1.6.2.1 Nhu cầu về đất ........................................................................... 41
1.6.2.2 Nhu cầu về nước......................................................................... 41
1.6.2.3 Nhu cầu về phân bón .................................................................. 43
1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1................................................................................ 43
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................. 45
2.1 Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu.................................................... 45
2.1.1 Vị trí địa lý ............................................................................................... 45
2.1.2 Địa hình, địa mạo ..................................................................................... 45
2.1.3 Đặc điểm về đất và nước của khu vực nghiên cứu .................................... 45
2.1.3.1 Đặc điểm về đất .......................................................................... 45
2.1.3.2 Đặc điểm về nước tưới ............................................................... 54
2.1.4 Đặc điểm khí hậu ..................................................................................... 55
2.1.4.1 Mưa ........................................................................................... 55
2.1.4.2 Nhiệt độ không khí ..................................................................... 55
2.1.4.3 Số giờ nắng ................................................................................ 56
2.1.4.4 Độ ẩm không khí ........................................................................ 56
2.1.4.5 Bốc hơi ...................................................................................... 56
XI
2.1.4.6 Tốc độ gió .................................................................................. 57
2.1.4.7 Diễn biến độ mặn tại cửa sông tại huyện Kim Sơn ...................... 57
2.1.4.8 Nước ngầm khu vực nghiên cứu và khả năng tiêu thoát tại khu vực
nghiên cứu ............................................................................................... 58
2.2 Bố trí thí nghiệm đồng ruộng .......................................................................... 58
2.2.1 Mục đích nghiên cứu thí nghiệm đồng ruộng ............................................ 58
2.2.2 Cơ sở khoa học của việc chọn công nghệ tưới .......................................... 58
2.2.3 Bố trí các ô thí nghiệm ............................................................................. 59
2.2.4 Hệ thống tưới ........................................................................................... 61
2.2.5 Hệ thống đo độ ẩm đất ............................................................................. 62
2.2.6 Giống cây thí nghiệm ............................................................................... 62
2.2.6.1 Giống Ngô LVN 10 .................................................................... 63
2.2.6.2 Giống Đậu Tương DT84 ............................................................. 63
2.3 Phương pháp đo đạc, lấy mẫu và phân tích ..................................................... 64
2.3.1 Phương pháp quan trắc các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất của ngô ...... 64
2.3.1.1 Các chỉ tiêu về hình thái ............................................................. 64
2.3.1.2 Chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển ............................................... 64
2.3.1.3 Chỉ tiêu về các yếu tố cấu thành năng suất .................................. 64
2.3.2 Phương pháp quan trắc chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất của đậu tương ...... 64
2.3.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích đất, nước ............................................ 65
2.4 Phương pháp xử lý số liệu và phân tích thống kê ............................................ 65
2.4.1 Tính các đặc trưng thống kê mẫu và ước lượng cho tổng thể .................... 65
2.4.2 Kiểm định thống kê các kết quả nghiên cứu ............................................. 65
2.4.3 Sử dụng các hàm và công cụ trong Excel để tính toán .............................. 67
2.4.3.1 Tính các đặc trưng thống kê mẫu ................................................ 67
2.4.3.2 Kiểm định .................................................................................. 67
2.4.3.3 Phân tích tương quan và hồi quy ................................................. 67
2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG II ............................................................................... 69
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................................. 70
3.1 Mưa trong các giai đoạn sinh trưởng của cây ngô và cây đậu tương ................ 70
3.2 Lượng nước tưới của cây ngô và cây đậu tương qua các vụ thí nghiệm ........... 70
3.2.1 Lượng nước tưới của cây ngô ................................................................... 70
XI
3.2.2 Lượng nước tưới của cây đậu tương ......................................................... 71
3.3 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến nảy mầm của cây ngô và đậu tương ....... 71
3.4 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây ngô.......................................... 72
3.4.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây ngô vụ xuân 2012 ............. 72
3.4.1.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến sinh trưởng cây ngô ... 72
3.4.1.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất của cây ngô 77
3.4.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây ngô vụ xuân 2013 ............. 82
3.4.2.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến sinh trưởng của cây ngô 82
3.4.2.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất ngô ............... 84
3.4.3 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây ngô vụ đông 2012 ............. 86
3.4.3.1Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến chiều cao cây ngô .......... 86
3.4.3.2 Ảnh hưởng của nước tưới nhiễm mặn đến năng suất ngô đông 201289
3.4.4 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến ngô vụ đông 2013 ................... 92
3.4.4.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm măn đến chiều cao cây ngô ....... 92
3.4.4.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất cây ngô....... 94
3.5 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến đậu tương ...................................... 96
3.5.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây đậu tương vụ xuân 2012 ... 96
3.5.1.1 Ảnh hưởng của nước tưới nhiễm mặn đến chiều cao cây đậu tương 96
3.5.1.2 Ảnh hưởng của nước tưới nhiễm mặn đến năng suất cây đậu tương 97
3.5.1.3 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến NS chất khô đậu tương . 99
3.5.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây đậu tương vụ xuân 2013 . 100
3.5.2.1Ảnh hưởng của nước tưới nhiễm mặn đến chiều cao cây đậu tương100
3.5.2.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất cây đậu tương102
3.5.3 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây đậu tương vụ đông 2012 . 106
3.5.3.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến chiều cao cây ..............106
3.5.3.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất cây đậu tương108
3.5.4 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến đậu tương vụ đông 2013 ....... 111
3.5.4.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến chiều cao cây ............111
3.5.4.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất đậu tương ..113
3.5.5 Thảo luận chung về ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến sinh trưởng
và năng suất ngô và đậu tương ........................................................................... 117
3.6 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến tính chất đất................................. 121
XI
3.6.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến đất sau vụ thu hoạch thứ nhất 121
3.6.1.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến tính chất lý học đất ....121
3.6.1.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến tính chất hóa học đất .122
3.6.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến đất sau vụ thu hoạch thứ 2 .... 124
3.6.2.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến tính chất lý học đất ....124
3.6.2.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến tính chất hóa học đất .125
3.6.3 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến đất sau vụ thu hoạch thứ 4 .... 126
3.6.3.1 Ảnh hưởng tưới nước nhiễm mặn đến tính chất lý học đất ..........126
3.6.3.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến tính chất hóa học đất .127
3.6.4 Đánh giá chung về tưới nước nhiễm mặn đến tính chất đất ..................... 129
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 132
XI
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1.1 Hàm lượng trung bình của các nguyên tố vi lượng hòa tan trong nước ............ 6
Bảng 1.1 Phân loại nước mặn ......................................................................................... 7
Bảng 1.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn (6,57 dS/m) đến sinh trưởng cà chua .. 24
Bảng 1.3: Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn (6,57 dS/m) bằng phương pháp tưới nhỏ
giọt đến sinh trưởng cây cà chua .................................................................................. 24
Bảng 1.4. Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn (6.57 dS/m) đến hàm lượng các ion trong
cây cà chua .................................................................................................................. 28
Bảng 1.5: Ảnh hưởng của nước nhiễm (6,57 dS/m) bằng phương pháp tưới nhỏ giọt đến
hàm lượng các ion trong cây cà chua ............................................................................ 29
Bảng 1.6 Quan hệ giữa hàm lượng Na+ và Cl- .............................................................. 31
Bảng 1.7Ảnh hưởng của độ mặn đất đến trọng lượng củ và tỉ lệdầu trong hạt lạc ......... 36
Bảng 1.8: Năng suất cây đậu tương giảm theo độ mặn của đất ..................................... 39
Bảng 1.9: Hệ số của cây trồng Kc của đậu tương ......................................................... 39
Bảng 1.10: Năng suất cây ngô giảm theo độ mặn của đất ............................................. 41
Bảng 1.11: Ảnh hưởng của độ ẩm đất đến năng suất ngô ............................................. 42
Bảng 2.1: Tính chất lý, hóa học của đất khu thí nghiệm ............................................... 46
Bảng 2.2: Kết quả phân tích mẫu nước trước khi bố trí thí nghiệm ............................... 54
Bảng 2.4: Nhiệt độ không khí trung bình tháng trong năm ........................................... 56
Bảng 2.5: Số giờ nắng theo tháng trong năm ................................................................ 56
Bảng 2.6: Độ ẩm không khí trung bình tháng trong năm .............................................. 56
Bảng 2.7:Lượng bốc hơi trung bình tháng trong năm ................................................... 57
Bảng 2.8: Tốc độ gió trung bình tháng trong năm ........................................................ 57
Bảng 3.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến chiều cao cây ngô vụ xuân ........... 72
Bảng 3.3 Trọng lượng trung bình chất khô cây ngô vụ xuân 2012 ................................ 77
Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến các yếu tố cấu thành năng suất..... 79
Bảng 3.5: Chiều cao trung bình của cây ngô ở các công thức tưới ................................ 82
Bảng 3.6: Giá trị trung bình của chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất ngô ............ 84
Bảng 3.7: Trọng lượng chất khô cây ngô vụ xuân 2013 ở các công thức thí nghiệm ..... 86
Bảng 3.8: Chiều cao trung bình của cây ngô của các công thức thí nghiệm .................. 87
Bảng 3.9: Giá trị trung bình của các chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất ngô ...... 89
Bảng 3.10: Trọng lượng chất khô cây ngô vụ đông 2012 của các công thức ................. 90
Bảng 3.11: Chiều cao trung bình cây ngô 2013 của các công thức thí nghiệm .............. 92
Bảng 3.12: Giá trị trung bình của các chỉ tiêu cấu thành năng suấtvà năng suất ngô ..... 94
Bảng 3.13: Trọng lượng chất khô cây ngô vụ đông 2013 của các công thức ................. 95
Bảng 3.14: Ảnh hưởng của độ mặn nước tưới đến chiều cao cây đậu tương ................. 96
Bảng 3.15: Các yếu tố cấu thành năng suất của cây đậu tương trong các công thức thí
nghiệm ......................................................................................................................... 97
Bảng 3.16: Các chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất của đậu tương ..................... 98
Bảng 3.17: Năng suất chất khô cây đậu tương trong thí nghiệm .................................. 99
XI
Bảng 3.18: Ảnh hưởng của độ mặn của nước tưới đến chiều cao cây đậu tương ......... 101
Bảng 3.19: Các chỉ tiêu cấu thành năng suất của đậu tương vụ xuân 2013 ................. 102
Bảng 3.20: Các chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất đậu tương vụ xuân 2013.... 103
Bảng 3.21: Hàm lượng trung bình của năng suất chất khô cây trong thí nghiệm ......... 105
Bảng 3.22: Ảnh hưởng của độ mặn của nước tưới đến
