Tưới nước thông minh, tiết kiệm bằng hệ thống cảm biến độ ẩm cho cây trồng ở vùng hạn hán
Tình hình khô hạn ở các tỉnh Nam Trung bộ (Ảnh minh họa:nld.com.vn)
(ĐCSVN) - Đề tài BĐKH.08/16-20: “Nghiên cứu công nghệ tưới nước thông minh, tiết kiệm bằng hệ thống cảm biến độ ẩm (Soil Moisture Sensor) cho một số loại cây trồng ở vùng hạn hán Tây Nguyên và Duyên Hải Nam Trung Bộ” của TS. Đinh Thị Nga, Bộ Tài nguyên và môi trường đã thiết kế được cảm biến độ ẩm đất xác định bằng phương pháp đo điện dung từ đó xây dựng hệ thống điều khiển từ xa và tiến hành thử nghiệm mô hình cho hai loại cây trồng ở vùng hạn hán Tây Nguyên và Duyên Hải Nam Trung Bộ giúp tưới nước chủ động và tránh lãng phí nước tưới.
Xu hướng phát triển thủy lợi của nhiều nước hiện nay là khai thác tốt hệ thống các công trình hiện có, tăng cường các phương pháp, kỹ thuật tưới theo chiều sâu để nâng cao hiệu quả kinh tế thông qua việc tăng hiệu quả sử dụng nước. Một trong những biện pháp quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế tưới nước cho các loại cây trồng là việc lựa chọn và áp dụng phương pháp, kỹ thuật tưới thích hợp vì các kỹ thuật tưới tại mặt ruộng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp, phân bố nước trực tiếp đến cây trồng và quyết định lượng nước tổn thất mặt ruộng nhiều hay ít. Với các phương pháp, kỹ thuật tưới thông thường hiện nay thì lượng nước tổn thất còn rất lớn.
Mục đích cơ bản của tưới nước là đưa đủ nước vào trong đất để đảm bảo cho cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt nhất. Với các kỹ thuật tưới đã được phổ biến cho cây trồng cạn trước đây thường là không duy trì được độ ẩm theo yêu cầu thích hợp mà phạm vi thay đổi độ ẩm trong đất khá lớn, cao hoặc thấp hơn so với độ ẩm thích hợp, gây bất lợi cho quá trình sinh trưởng, phát triển của cây trồng. Đối với các vùng khí hậu khô hạn, hoặc bán khô hạn, chỉ có tưới nước mới có thể duy trì được sự phát triển nông nghiệp, vấn đề nước tưới ở đây cũng trở nên cấp thiết hơn ở bất cứ nơi nào khác. Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước là kỹ thuật tưới cung cấp nước hiệu quả nhất, góp phần tăng năng suất và sản lượng cây trồng một cách đáng kể. Vì vậy yêu cầu phát triển công nghệ tưới tiết kiệm nước là rất cần thiết, sẽ mở ra triển vọng to lớn trong việc phát triển cây công nghiệp, cây ăn quả, rau màu và các loại cây có giá trị kinh tế cao trên các vùng khan hiếm nước ở Việt Nam.
Một trong những nhược điểm của tưới cổ truyền là vấn đề lãng phí nước, gây đóng váng, xói mòn đất, do tưới một lúc quá nhiều nước, hoặc là nước ngấm không kịp tạo thành dòng chảy mặt, hoặc là đất ngấm quá lớn, đưa nước và chất hữu cơ xuống sâu khỏi tầng rễ cây, lãng phí. ở đây công nghệ tưới tiết kiệm nước là tưới vừa đúng với nhu cầu nước của cây trồng, không có lượng nước thừa cũng như tổn thất trong quá trình tưới. Nhờ kết cấu đơn giản và vận hành tiện lợi nên tưới tiết kiệm nước có thể tăng được số lần tưới lên tùy ý và giảm khối lượng nước tưới mỗi lần.
Công nghệ, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước lần đầu tiên được sử dụng trong các nhà kính ở nước Anh vào cuối năm 1940. Trong những năm của thập kỷ 50, nhiều hệ thống tưới tiết kiệm nước đã được áp dụng rộng rãi trên các cánh đồng ở Israel.Tiếp theo, cùng với công cuộc nghiên cứu phát triển kỹ thuật tưới nhỏ giọt ở Mỹ và Israel trong những năm 60 là một quá trình phát triển ứng dụng và thay thế các kỹ thuật truyền thống bằng các kỹ thuật công nghệ tưới hiện đại, tiết kiệm nước. Việc nghiên cứu ứng dụng thành công các đường ống và thiết bị tưới bằng nhựa của Israel đã mở ra một giai đoạn mới cho công nghệ tưới tiết kiệm nước trên toàn cầu. Diện tích canh tác được tưới bằng kỹ thuật, công nghệ tưới tiết kiệm nước trên thế giới không ngừng tăng lên. Mỹ, Israel, úc, ý, áo, Tây Ban Nha, Hungary, Đức vv... là những nước trên thế giới có nhiều kinh nghiệm và thành tựu trong lĩnh vực nghiên cứu, áp dụng công nghệ kỹ thuật tưới tiết kiệm nước.
Theo Đề tài BĐKH.08/16-20: “Nghiên cứu công nghệ tưới nước thông minh, tiết kiệm bằng hệ thống cảm biến độ ẩm (Soil Moisture Sensor) cho một số loại cây trồng ở vùng hạn hán Tây Nguyên và Duyên Hải Nam Trung Bộ” của TS. Đinh Thị Nga, đang được triển khai, Đề tài đã hoàn thành 15 báo cáo thuộc 04 nội dung, đánh giá được thực trạng hạn hán, thiếu nước ở các khu vực Tây Nguyên và vùng ven biển Duyên hải Nam trung Bộ, các phương pháp tưới tiêu, tưới tiết kiệm đang sử dụng cho một số loại cây trồng ở vùng hạn hán; nghiên cứu đánh giá đặc điểm đất trồng và nhu cầu lượng nước của cây cà phê và cây nho theo thời gian tăng trưởng và các giai đoạn phát triển sinh trưởng cần cung cấp nước; nghiên cứu xây dựng phương pháp, mô hình tưới nước thông minh dựa trên nguyên tắc kết hợp phương pháp tưới nước tiết kiệm đang sử dụng và mô hình tưới nước dùng cảm biến độ ẩm để điều tiết lượng nước tưới đủ và đúng thời điểm. Hiện nay, đề tài đã tính toán được lượng nước tưới và số lần tưới cho hai cây cà phê (Đắk Nông) và cây nho Ninh Thuận dựa vào đặc điểm thời tiết, đặc điểm đất trồng và nhu cầu sinh trưởng phát triển của cây trồng. Đề tài đã xây dựng và đưa ra được phương pháp và mô hình tưới nước thông minh, tiết kiệm bằng hệ thống cảm biến độ ẩm (Soil Moisture Sensor) cho hai loại cây trồng.
Kết quả bước đầu của đề tài đã thiết kế được cảm biến độ ẩm đất xác định bằng phương pháp đo điện dung từ đó xây dựng hệ thống điều khiển từ xa và tiến hành thử nghiệm mô hình cho hai loại cây trồng ở vùng hạn hán Tây Nguyên và Duyên Hải Nam Trung Bộ giúp tưới nước chủ động và tránh lãng phí nước tưới.
Công nghệ kỹ thuật tưới tiết kiệm nước là tiết kiệm nước tưới, tăng năng suất, chất lượng sản phẩm và cải tạo đất, tiết kiệm đất canh tác, giảm sức lao động, tăng năng suất tưới, thuận lợi cho việc cơ giới hóa và tự động hóa, dễ thích ứng với nhiều loại cây trồng. Là công cụ giúp định lượng, quản lý tốt và kiểm soát được tổng lượng nước dùng. Điều này cho phép trong tương lai cải tiến được chính sách thủy lợi phí là điều quyết định cho việc tăng hiệu quả sử dụng nước. Khối lượng nước sử dụng sẽ tối ưu, các tác động xấu đến môi trường có liên quan sẽ giảm thiểu. Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước mặc dù có tiềm năng rất lớn nhưng cần được nghiên cứu áp dụng thật cẩn thận. Đầu tư vốn và chi phí năng lượng là những yếu tố quan trọng cần được xem xét, tác động xã hội và khả năng của người nông dân sẽ là nhân tố chính trong quá trình triển khai. Để đảm bảo sự thành công của kết quả nghiên cứu, điều quan trọng là kỹ thuật tưới tiết kiệm nước phải được tiến hành phù hợp và song song với sự cải tiến tập quán nông học, sự hợp tác chặt chẽ của người nông dân. Đích cuối cùng của sản phẩm nghiên cứu là ứng dụng vào thực tế sản xuất và được sản xuất chấp nhận.
