Kết quả nghiên cứu năng suất nước và mô hình quản lý vận hành tối ưu hệ thống tưới lúa

Bài báo này trình bày và thảo luận kết quả nghiên cứu hiện trường về năng suất nước trên hệ thống tưới lúa, ứng với các biện pháp thâm canh khác nhau. Nghiên cứu đã tiến hành đo đạc, diễn toán cho hầu hết các thành phần nước đến và nước hao tại mặt ruộng theo các biến số của phương trình cân bằng nước.

Kết hợp với số liệu theo dõi các thông số về sinh trưởng và năng suất lúa, bốc thoát hơi nước tiềm năng, năng suất nước trên hệ thống thâm canh lúa đã được xác định. Kết quả phân tích cho thấy, năng suất nước khác nhau khá nhiều giữa các biện pháp thâm canh. Trong từng thời kỳ sinh trưởng, độ nhạy cảm với nước của lúa cũng khá khác nhau giữa các biện pháp thâm canh. Ứng dụng kết quả nghiên cứu đồng ruộng và mô hình tối ưu (trên cơ sở tối đa hóa lợi nhuận) có thể giúp các cơ quan quản lý xây dựng phương án vận hành hệ thống tưới hợp lý khi nguồn nước bị hạn chế.

I. GIỚI THIỆU

Hàng năm, nước sử dụng cho sản xuất nông nghiệp luôn chiếm tỷ trọng rất lớn trong tổng lượng nước ngọt tiêu thụ trên phạm vi toàn quốc. Hiện tại, nước cung cấp cho sản xuất nông nghiệp khoảng 93 tỷ m3 (81%), công nghiệp tiêu thụ khoảng 17,3 tỷ m3 (15%), dịch vụ và sinh hoạt tiêu thụ khoảng 5,09 tỷ m3 (4%). Dự báo đến năm 2030 cơ cấu sử dụng nước sẽ có xu hướng chuyển dịch, theo đó, nông nghiệp sử dụng khoảng 75%, công nghiệp cần 16%, dịch vụ và sinh hoạt ước tính sẽ sử dụng khoảng 9% [2]. Mặc dù tỷ lệ nước sử dụng cho nông nghiệp sẽ giảm nhưng về giá trị tuyệt đối, tổng lượng nước sử dụng tăng thêm hàng năm khoảng 5%. Như vậy, lượng nước ngành nông nghiệp tiêu dùng dường như không biến động trong nhiều năm tới.

Trong bối cảnh đó, tình trạng hạn hán trên diện rộng đang ngày càng phổ biến. Ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ, hàng năm khu vực có khoảng 142.000 đến 242.000 ha/năm khó khăn về nguồn nước tưới vào vụ chiêm xuân. Các địa phương có công trình thuỷ lợi lớn cũng có khoảng 123.000 ha/năm không đủ nước tưới [3]. Như vậy tình trạng thiếu hụt nguồn nước đã hiện hữu, cạnh tranh trong sử dụng nước trong ngành nông nghiệp và giữa ngành nông nghiệp với các ngành kinh tế khác đang là một thực tế và có xu hướng ngày càng khốc liệt. Vấn đề này đỏi hỏi phải nâng cao hơn nữa hiệu quả sử dụng nước.

Liên quan đến việc cải thiện hiệu quả sử dụng, khái niệm năng suất nước đã được xem xét và công bố rộng rãi trên thế giới. Theo Tuong T.P (1999), năng suất nước là một đại lượng được biểu thị bằng khối lượng sản phẩm cây trồng (Y) thu được trên 1 đơn vị nước đến mặt ruộng (thường là tưới và mưa, W) hoặc một đơn vị nước mất đi do bốc thoát hơi (ET) [7]. Xác định được năng suất nước, người ra quyết định có thể lựa chọn phương án vận hành hệ thống sao cho lợi nhuận có được cho xã hội và tổ chức quản lý là lớn nhất. Vậy, thực tế ở Việt Nam năng suất nước và giải pháp nâng cao hiệu quả dùng nước như thế nào? Từ khái niệm trên đây và kết quả nghiên cứu hiện trường, bài báo này trình bày và thảo luận kết quả ban đầu xác định năng suất nước và ứng dụng chúng để giải quyết bài toán tối ưu vận hành hệ thống tưới lúa ở vùng đồng bằng Bắc Bộ.

II. Phương pháp nghiên cứu

2.1 Lựa chọn địa điểm và điều kiện thí nghiệm

2.2. Bố trí thí nghiệm

2.3. Phương trình xác định độ suy giảm năng suất của cây trồng, Jensen (1968)

2.4. Phương pháp phân tích số liệu

III. Kết quả và thảo luận

3.1. Kết quả thí nghiệm tưới lúa

3.2. Kết quả xác định chỉ số nhạy cảm của lúa đối với nước

3.3. Phương án vận hành tối ưu hệ thống tưới

IV. Kết luận và kiến nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Đoàn Doãn Tuấn, Trần Việt Dũng và Lê Văn Chính, 2009. Phân tích về các biện pháp thâm canh lúa tối ưu trên hệ thống thuỷ nông tưới lúa ở Việt Nam. Tuyển tập khoa học công nghệ - Viện Khoa học Thủy lọi Việt Nam. Tập I. tr. 435-447;

[2]. Nguyễn Việt Anh, 2014. Quản lý nước mặt ruộng nhằm giảm thiểu khí nhà kính tại Phú Xuyên và Long Phú, tỉnh Sóc Trăng. Tuyển tập báo cáo. Hội thảo quốc tế & họp thường niên Mạng lưới INWEPF lần thứ 11. Hà Nội, 2014;

[3]. Trần Đình Hoà, 2011. Nghiên cứu giải pháp công trình điều tiết trên hệ thống sông Hồng mùa kiệt phục vụ phát triển kinh tế đồng bằng Bắc Bộ. Báo cáo tổng hợp kết quả nghiên cứu của đề tài cấp nhà nước. Hà Nội, 3/2011;

[4]. Trần Văn Đạt, 2012. Nghiên cứu phát triển mô hình vận hành hệ thống tưới trong điều kiện hạn chế nguồn nước ở vùng đồng bằng Bắc Bộ. Luận án tiến sĩ. Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam.

[5]. Viện Khoa học Thuỷ lợi, 2005. Sổ tay kỹ thuật Thuỷ lợi - Phần 2: Công Trình Thuỷ lợi - Tập 3: Hệ Thống Tưới Tiêu. Nhà xuất bản Nông nghiệp;

[6]. Choudhry M. Rafiq, W. Clyma and M. Reddy, 2002. Calibration and application of Jensen's yield prediction model for major crops of semi arid region. Journal of Drainage and Water Management, Vol.6(2) July-Dec. 2002 / 27;

[7]. Tuong T.P, 1999. Productive water in rice production: opportunities and limitations. Journal of Crop Production 2(2), pp. 241-264.

Xem bài báo tại đây: Kết quả nghiên cứu năng suất nước và mô hình quản lý vận hành tối ưu hệ thống tưới lúa

Tác giả: TS. Trần Văn Đạt
Viện Kinh tế và Quản lý Thủy lợi

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI