BÀI GIẢNG THỦY NÔNG

Bài giảng Thủy Nông

1

Chương 1: GIỚI THIỆU MÔN HỌC
Nội dung:
I/ Định nghĩa:
II/ Vấn đề nước tưới trên thế giới hiện nay
III/ Vấn đề thủy nông ở Việt nam.
IV/ Các môn học liên hệ.
V/ Giới hạn của giáo trình.
Từ khóa:
Tƣới (irrigation) - Tiêu (drainage) - Độ phì của đất (soil fertility)
Cải tạo đất (soil reclamation) - Năng suất cây trồng (crop yield)(Y)
Sản lƣợng cây trồng (crop production)(P) : P = Y * n * S
Mùa vụ (cropping season) - Sản xuất nông nghiệp (agricultural production)
Nội dung cần nắm vững:
1. Tưới và tiêu nước là gì? Tại sao phải tưới và tiêu nước cho cây trồng.
2. Mối quan hệ giữa quản lý chế độ nước và độ phì của đất, năng suất cây trồng,
sản xuất nông nghiệp.
3. Những vấn đề còn tồn tại trong công tác thủy nông.
Bài đọc thêm: Những thách đố kỹ thuật Thủy nông trong tƣơng lai.

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

2

Chương 1: GIỚI THIỆU MÔN HỌC.
I/ Định nghĩa:
Thủy nông là một ngành khoa học kỹ thuật nghiên cứu việc sử dụng nước
để gia tăng sản xuất nông nghiệp, nâng cao sản lượng của cây trồng. Như vậy các
công tác chính trong Thủy nông là:
a/ Mang nước từ nguồn (sông, suối, ao, hồ, giếng v.v..) đến nơi cần sử dụng
cho nông nghiệp (tưới) hay mang nước thừa từ ruộng ra ngoài (tiêu).
b/ Phân bố và sử dụng nước (có trên ruộng) kết hợp với các phương pháp
nông nghiệp khác, để biến đất thành môi trường tối hảo cho cây trồng đồng thời
duy trì hay cải tiến độ phì nhiêu của đất.
Tóm lại, Thủy nông bao gồm việc tưới, tiêu, cải tạo đất và bảo vệ đất.
Với định nghĩa trên, đối tượng của môn học Thủy nông là nước nhưng
không phải là nước chung chung, mà là nước khi nó tác động lên đất để tạo điều
kiện thuận lợi cho cây trồng. Vì vậy ta có thể nói đất nông nghiệp và cây trồng là 2
đối tượng phụ của Thủy nông.
II/ Vấn đề về nguồn nƣớc tƣới trên thế giới hiện nay:
Trước hết, nước là yếu tố không thể thiếu được để thảo mộc tăng trưởng
phát triển. Trong 5 yếu tố căn bản của cây trồng (chất dinh dưỡng, nước, ánh sáng,
không khí và nhiệt độ) thì yếu tố nước dễ thay đổi hơn cả, và là yếu tố hàng đầu
trong việc đưa đến năng suất cây trồng (nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống).
Đồng thời, thay đổi điều kiện của nước có thể thay đổi tác dụng của các yếu tố
khác lên cây trồng. Thí dụ, tác dụng của ẩm độ đất trong việc phân hóa các chất
đạm, kiểm soát về nhiệt độ và độ ẩm không khí. Nước còn có ảnh hưởng rất lớn
đến lề lối canh tác và điều kiện canh tác (ví dụ: sạ lúa nổi, lúa cấy 2 lần, việc cơ
giới hóa v.v..). Vì thế, Nhà nước Việt nam cũng như toàn thế giới đã đặt công tác
thủy lợi lên hàng đầu trong việc tăng gia sản xuất nông nghiệp.
Đối với trên toàn thế giới, diện tích đất nông nghiệp được tưới khởi đầu từ
năm 1950 với 94 triệu hectares và diện tích này mở rộng không ngừng cho đến
năm 1978 với tốc độ phát triển đáng kể, trung bình 2.8 % một năm (lớn hơn tốc độ

gia tăng dân số) để đạt đến khoảng 206 triệu ha. Tuy nhiên, kể từ 1978-1991 sự
phát triển diện tích đất nông nghiệp có tưới chậm lại, khoảng 1,2%/ năm (hình 1).
Trong tương lai, diện tích đất nông nghiệp có tưới tuy vẫn còn tiếp tục gia
tăng nhưng sẽ không đạt được tốc độ gia tăng dân số. Một phần nào đó là do việc
sử dụng không bền vững nguồn nước ngầm, thiếu nguồn nước ngọt (miền Bắc
Trung quốc) hoặc bị nhiễm mặn (10-30%).

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

3

Chính vì điều này, khi nhu cầu nước dành cho sinh hoạt, công nghiệp, và
những mục đích về môi trường ngày càng cao, nước sử dụng cho nông nghiệp sẽ
càng ít đi. Trong khi đó tài nguyên nước lại khan hiếm để có thể có những kế
hoạch mở rộng diện tích đất nông nghiệp có tưới, đòi hỏi chúng ta càng phải tiết
kiệm nước trong sản xuất nông nghiệp (theo tài liệu Producing more rice with less
water from irrigated systems, 1998).
III/ Vấn đề thủy nông ở Việt nam:
Việt nam có vị trí thuận lợi về nguồn nước dựa trên hệ thống sông ngòi
chằng chịt, địa hình và mưa thuận lợi so với quy mô dân số. Hình 2 cho thấy Việt
nam có lượng nước sử dụng trên đầu người cao nhất trong khu vực (1200
m3/người). Tổng lượng nước trung bình hàng năm là 880 tỉ m3, trong đó lưu vực
sông Hồng và sông Cữu long (Mekong) chiếm 75% lượng nước cấp. Tuy nhiên do
Việt nam name ở hạ lưu nguồn cung cấp nước của sông Mekong, sông Hồng, Mã,
Cả và Đồng Nai, do đó khả năng chủ động kiểm sóat nguồn nước đều nằm ngòai

tầm tay của Việt Nam, đặc biệt khả năng sử dụng nguồn nước bị hạn chế trong
mùa khô.

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

4

Hình 2:

Nhìn chung, nước ta nằm vào khu vực nhiệt đới gió mùa, hai mùa mưa nắng
rõ rệt. Lượng mưa trung bình năm trên 1500 mm. Nhưng gần 90% lượng mưa
hàng năm tập trung vào 6 tháng mùa mưa và 80 % trong số này lại tập trung vào 4
tháng mưa nhiều nhất. Hậu qủa là tại một nơi sẽ sảy ra tình trạng: Khô hạn vào
mùa nắng và dư thừa nước vào mùa mưa. Ngoài ra, do sự khác biệt về địa hình, đất
đai, sông rạch, thủy văn, mà tại mỗi vùng sẽ có những thuận lợi và khó khăn về
thủy nông. Sau đây ta khảo sát sự quan trọng của công tác Thủy nông ở nước ta,
nhất là ở các khu vực thuộc Nam bộ.
1. Khu vực miền Tây nam bộ (Vùng Đồng bằng Sông Cửu Long):
Đây là vùng sản xuất nông nghiệp chủ lực của Việt nam, với sản lượng
chiếm 27% GDP của cả nước, khoảng 40% tổng sản lượng nông nghiệp và ½ tổng
sản lượng lúa của cả nước, với 11 triêu tấn/ năm , bình quân 740 kg/ đầu người
(mặc dù mật độ dân số khá cao là 400 người/ 1 km2). Ngoài ra thủy sản cũng
chiếm phần quan trọng trong xuất khẩu của đất nước.
Với địa hình khu vực tương đối bằng phẳng, với diện tích nông nghiệp hơn
3 triệu ha, trong đó khoảng 2.4 triệu ha đất được sử dụng trong nông nghiệp và

nuôi trồng thủy sản. Tiềm năng mở rộng đất nông nghiệp hiện nay hạn chế trong
khoảng 0.2 triệu ha. Các vấn đề chủ yếu liên quan đến nguồn nước ở vùng Đồng
Bằng Sông Cửu Long là : Úng lụt kéo dài trên phạm vi rộng, tình trạng thiếu nước
ngọt trong mùa khô, vấn đề xâm nhập mặn từ biển Đông và biển Tây trở ngại cho
canh tác nông nghiệp nhưng thuận lợi cho nuôi trồng thủy sản và vấn đề lan truyền
và ô nhiễm phèn trong đầu mùa mưa.
Các hệ thống thủy nông đã và sẽ ảnh hưởng rất lớn đến nền sản xuất nông
nghiệp cũng như Thủy sản ở vùng Đồng bằng sông Cửu long:
a/ Làm thay đổi hệ thống sản xuất lúa.
Trước đây khoảng 2 thập kỷ, nhờ vào hệ thống thủy nông đã làm thay đổi
hệ thống canh tác lúa cấy 2 lần (khoảng 300.000 ha ở vùng nước ngập lâu, chịu
Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

5

ảnh hưởng của triều như ở Sóc trăng, Trà Vinh) sang lúa cấy 1 lần, hoặc làm thay
đổi vùng lúa nổi (khoảng 500.000 ha ở vùng ngập sâu như ở An giang, Châu đốc)
sang lúa cấy.
b/ Thủy nông giúp phát triển việc trồng lúa năng suất cao: Nhờ vào việc
kiểm soát được mực nước trong ruộng => có thể áp dụng giống lúa năng suất cao.
c/ Làm tăng vụ trồng: Với lịch canh tác thích hợp thì có thể tăng từ 1 vụ lên
2 - 3 vụ/năm.
d/ Tăng khả năng đa canh: Nhờ vào các công tác thủy lợi, một số vùng như
An Giang, thay vì độc canh cây lúa, nông dân có thể trồng đậu, bắp v.v… trên
vùng đất trồng lúa.

e/ Tăng khả năng lấy nước mặn phục vụ nuôi trồng thủy sản cho vùng ven
biển và duyên hải.
2. Khu vực miền Đông Nam bộ:
Miền Đông Nam bộ, bao gồm Sông Bé, TP Hồ Chí Minh, Tây Ninh, Đồng
Nai và Bà Rịa Vũng Tàu, diện tích khoảng 2,3 triệu ha, có tiềm năng rất lớn về cây
lương thực lẫn cây công nghiệp. Đồng thời phần lớn diện tích của miền Đông Nam
bộ chủ yếu là đất đỏ vàng, đất xám, đất phèn và mặn chiếm tỉ lệ nhỏ khoảng
173,000 ha nằm chủ yếu ở khu vực Cần Giờ_TPHCM, Châu Thành, Xuyên MộcBà Rịa Vũng Tàu và một khối chạy dài từ TPHCM dọc sông Vàm Cỏ Đông lên tận
Gò Dầu - Tây Ninh thì hoàn toàn nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của nước mặn
và bị nhiễm phèn nặng nề.
Có hai hệ thống sông chính trong khu vực:
a. Hệ thống sông Đồng Nai: bắt nguồn từ dãy núi Trường Sơn Nam, phần
thượng lưu gồm 2 nhánh Đa nhim và Đa Dung, tổng chiều dài 635 km, diện tích
lưu vực 37,400 km2, độ cao 1700m, độ cao bình quân lưu vực 470 m, độ dốc bình
quân lưu vực 4.6%. Vùng hạ lưu sông Đồng Nai lên tới Trị an có các sông chính
đổ vào là Sông Bé, Sài Gòn, Lá Buông và Vàm Cỏ. Trong điều kiện tự nhiên, thủy
triều khống chế toàn bộ khu vực hạ lưu lên tới tận chân thác Trị An.
b. Hệ thống sông Dinh và sông Ray: Là các sông ngắn, đổ trực tiếp ra biển,
lưu lượng dòng chảy thấp, khả năng bồi đắp phù sa kém.
Khó khăn trong nông nghiệp xuất phát từ tình trạng thiếu nước. Trong năm,
khu vực ít mưa hơn Đồng bằng Bắc bộ. Mùa khô kéo dài tới 5 tháng, thời gian đó
lượng mưa trung bình mỗi tháng võn vẹn 10-50mm ( so với 400-450mm vào mùa
mưa). Đặc điểm sông rạch vùng này, do địa hình dốc cao, gây sự khác biệt lớn về
dòng chảy của hệ thống sông qua các thời kỳ trong năm. Mùa mưa tập trung kéo
dài 7 tháng từ tháng 5 đến tháng 11, chiếm hơn 90% lượng mưa cả năm .
Hiện tượng xâm nhập mặn cao vào mùa khô cũng khá nghiêm trọng, mặc
dù mặn nằm ở hạ lưu của điểm lấy nước sinh hoạt cho TPHCM, nhưng nguy cơ
làm giảm chất lượng nước vẫn còn khi mặn vẫn đang xâm nhập sâu qua khỏi đoạn
hợp dòng sông Đồng Nai, Sài Gòn và Vàm Cỏ 7km.

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

6

Tốc độ đô thị hóa ở vùng này khá cao, dự kiến kinh tế khu vực Đồng nai sẽ
tăng lên gấp đôi trong vòng 5 năm tới và có thể tiếp tục phát triển đến năm 2015.
Tốc độ đô thị hóa cao sẽ kéo theo những khó khăn nghiêm trọng về chất lượng
cung cấp và các vấn đề môi trường nước liên quan đến xử lý nước thải.
Các biện pháp quản lý hiện thời:
Cải tạo và mở rộng hệ thống thủy lợi, phát triển các công trình đa mục tiêu:
- Công trình Trị An ở trung lưu sông Đồng Nai, hoàn thành 1989 với công
suất lắp đặt 400 MW, sức chứa 2.8 tỉ m3 và cho dòng chảy bình quân mùa khô 200
m3/s để ngăn mặn.
- Công trình Đa nhim, thượng nguồn sông Đồng Nai xây dựng 1964, công
suất 160 MW, tưới cho 12800 ha.
- Công trình Thác Mơ trên sông Bé, công suất lắp đặt 150 MW, chứa 820
triệu m3 và diện tích cần tưới là 42000 ha, tăng dòng chảy tối thiểu lên 50 m3/s
- Công trình Dầu Tiếng trên sông Sài Gòn, do World Bank tài trợ 1986,
diện tích tưới dự kiến là 84000 (thực tế tưới 44000 ha), sức chứa 1.5 tỉ m3 và cho
dòng chảy tối thiểu 25 m3/s. Ngoài ra còn có thêm 3 đập tràn phụ trách tưới cho
24700 ha.
Các công trình đa mục tiêu:
Các dự án quy hoạch tổng thể lưu vực đang được nhà nước đầu tư để khai
thác tiềm năng nguồn nước của lưu vực sông Đồng Nai: Đồng Nai 4 và 8 (Đắc
Lắc) , Đa Mi, Hàm Thuận, Bắc Lạc, Phúc Hòa và Bôn Rôn. Số liệu cho thấy các

công trình này chứa khoảng 2 tỉ m3 và công suất lắp đặt là 1300 MW.
Các chiến lược khác:
Hổ trợ cho việc ngăn mặn, các phương án xây các cửa cống và đê được tiến
hành ở công trình thủy lợi Hóc Môn- Bắc Bình Chánh gần TP HCM (trên diện tích
12000 ha) theo dự án cải tạo Thủy lợi của Ngân hàng Thế giới.
Đồng thời đề ra chiến lược phát triển nguồn nước ngầm vùng thấp và trung
du của khu vực. Chiến lược trước hết cần chú trọng đến nhu cầu nước sinh hoạt
nhân dân vùng ven biển, nơi đến nay vẫn chưa sử dụng nước mặt chất lượng tốt
với số lượng đủ dùng.
3. Khu vực Tây nguyên:
So với các khu vực khác, khu vực vùng Tây nguyên có lượng mưa lớn hơn.
Tuy nhiên, đây là vùng núi, nếu không có các hệ thống Thủy lợi giữ nước mùa khô
thì các sông rạch, suối đều khô cạn gây ra hiện tượng hạn hán nặng nề. Đồng thời,
nếu không có các công trình chắn nước thì rất dễ bị xói mòn nghiêm trọng.
Việc thiết lập các hồ chứa nước nhỏ ở những khe núi có thể giải quyết phần
nào vấn đề này. Ngoài ra việc khai thác các sông Sesan, Sperok, Drayling có thể
cung cấp nước tưới cho khoảng 150,000 ha thuộc Kontum, Gialai và Daklak.

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

7

4. Vùng duyên hải trung bộ:
Đây là vùng sông dốc và ngắn. Đất ít, dân đông. Do đó, nếu không có các
hệ thống Thủy nông (đập, hồ chứa ở thượng lưu) để mở rộng diện tích và tăng vụ

thì chắc chắn vùng này không thể tự túc lương thực được. Việc thiết lập các đập,
hồ chứa ở thượng lưu các sông dốc và ngắn ở miền Trung có khả năng cung cấp
nước tưới cho khoảng 400,000 ha và giảm được nhiều thiệt hại, đặc biệt do lũ lụt
gây ra trong mùa mưa.
5. Vùng Bắc bộ:
Các sông ở miền Bắc có độ dốc tương đối lớn,phối hợp với địa hình của lưu
vực các sông nên nước lũ thường tập trung rất nhanh. Mưa tập trung hơn (tháng 7,
tháng 8 chiếm 40-45% lượng mưa cả năm), do đó rất dễ bị hạn hán, lũ lụt, xói mòn
v.v... trầm trọng hơn miền Nam do đó các biện pháp Thủy lợi nói chung, Thủy
nông nói riêng là cấp bách và bức thiết nhất trong tất cả các vùng ở miền Nam.
6. Đánh giá nguồn nƣớc tại Việt Nam:
Theo “Đánh giá tổng quan nguồn nước tại Việt nam” (Ngân hàng thế giới,
1996), các khó khăn mà các nguồn nước sông chính đang và sẽ phải đương đầu:
Lƣu vực Nƣớc mùa khô
song
Thiếu Xâm
nhập
mặn
Bắc
GiangKỳ
Cùng
Sông
Hồng
Mã
Cả
Thu
Bồn
Ba
Đồng
Nai

ĐBSCL
Srepok

Trung
bình

Lũ lụt mùa
mƣa
Lụt
Ngập
do
do
sông
tiêu
thoát
Không Trung Trung
có
bình
bình

Nƣớc
mặt
Ô
nhiễm

Nƣớc
ngầm
Ô
nhiễm

Thấp

Thấp

Lƣu vực
Xuống
cấp

ít

Cao

Cao

Cao

Cao

Tiềm ẩn

Cao
ít
ít

Cao
Cao
Tiềm
ẩn
Thấp
Cao

Cao
Cao
Cao

Cao
Cao
Cao

Thấp
Thấp
Tiềm ẩn

Thấp
Thấp

Cao
Thấp

Thấp
Cao

Thấp
Thấp

Cao

Cao

Cao

Cao
Trung
bình
Cao

Thấp

Không
có

Thấp

Thấp

Trung
bình
Thấp

Không
có
Cao

ít
Cao
Trung
bình
Trung
bình
cao

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

Thấp

Cao

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

8

Ghi chú: Không có: không biết, không tác dụng lúc này nhưng có thể có trong
tương lai
7. Qui hoạch cho tƣơng lai:
Phát triển thủy lợi đã tạo điều kiện cho việc sử dụng nước trong các ngành
gia tăng. Hình 1.3 ước tính từ nay đến 2030, lượng nước dự kiến lấy ra tăng lên
dưới 100 triệu m3, nông nghiệp sẽ vẫn là ngành sử dụng nước chính và chiếm 75%
trong 2030 so với hiện nay là 92%, trong khi đó lượng nước dùng trong công
nghiệp và tiêu dùng cũng gia tăng nhưng ít hơn so với nông nghiệp.
Do đó, cần xem xét lại tình trạng các nguồn nước hiện nay như đã nêu trên
và đẩy mạnh biện pháp thủy nông cho từng vùng.

IV/ Thủy nông và các môn học liên hệ:
Thủy nông không phải là môn học biệt lập mà nó có những liên hệ mật thiết
với các môn học khác. Sự phát triển của Thủy nông là hậu qủa và cũng là nguyên
nhân của sự phát triển của các ngành khác. Quan trọng nhất là Nông nghiệp, Thủy
lợi, Thủy lực, Khí tượng, Địa chất, Kinh tế, Xã hội….

VI/ Giới hạn của gíao trình:
Mục đích của giáo trình này là cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ
bản về Thủy nông: những số liệu cơ bản, các lý luận cơ sở, các phương pháp và
biện pháp Thủy nông.
Tập bài giảng gồm 4 phần chính:

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

9

Phần I: Dựa trên cơ sở phân tích các tương quan giữa Đất-Nước-Cây trồng,
khảo sát việc tưới nước cho cây trồng trên đồng ruộng. Tính toán yêu cầu nước,
chế độ tưới và phương pháp tưới.
Phần II: Dựa trên kiến thức phần I, trình bày Hệ thống điều tiết nước ruộng,
hệ thống kênh tưới, tiêu và biện pháp quản lý 1 hệ thống Thủy nông.
Phần III: là phần chuyên đề, áp dụng các kiến thức trong 3 phần đầu để giải
quyết các vấn đề đặc biệt như cải tạo đất, chống xói mòn, v.v..
Phần bài tập thực hành không nằm trong tập giáo trình này.
Bài giảng được soạn tương đối đầy đủ chi tiết để có thể làm tài liệu tham
khảo cho các sinh viên muốn đi sâu hơn về Thủy nông.
---***--Các tài liệu tham khảo chính:
1. Tô phúc Tường, Giáo trình Thủy nông, ĐHNL, 1976:
2. Giáo trình Thủy nông. Nhà xuất bản Nông nghiệp,
3. M. Jansen, Design and Operation of farm irrigation system, the American
Society of Agricultural Engineers, 1983.

4. Daniel Hillel, Introduction to Soil Physics, Academic Press, 1982.
5. Vaughn E. Hansen…, Irrigation principles and practices, 4th edition, 1962.
6. Nurul Islam, Population and Food in the Early Twenty-First Century: Meeting
Future Food Demand of an Increasing Population, International Food Policy
Research Institute , 1995.
7. Producing more rice with less water from irrigated systems. IRRI, SWIM,IIMI,
1998
8. Edward J. Plaster, Soil Science and Management, 3rd edition, 1996.
9. R.P.C. Morgan, Soil erosion and Conservation, 1986.

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

10

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

11

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

13

Bài đọc thêm:
Những thách thức Kỹ thuật Thủy nông trong tƣơng lai
(trích từ Design and Operation of farm irrigation systems trang 9-10).
 Những vấn đề về phân phối nước cho các trang trại cần phải được quan
tâm chú ý. Trong đó việc hiện đại hóa những kế hoạch tưới nứơc cổ lỗ,
lạc hậu để hệ thống phân phối nước, hoặc chính sách phân phối nước,
không giới hạn hiệu suất tưới.
 Hiện nay, vẫn chƣa có những hệ thống tƣới có hiệu qủa kinh tế có
thể áp dụng nƣớc với độ đồng đều gần nhƣ hoàn hảo. Khi mục tiêu
này đạt được, chúng ta có thể phát triển thêm những phương pháp kiểm
soát lượng nước áp dụng đến mức độ chỉ gồm cho ET (BTH) và thấm
lậu (leaching) cần thiết mà thôi. Nhiều hệ thống tưới mặt đất không thể
hoạt động một cách hiệu qủa mà không có sự đầu tư (input) một khối
lượng lớn về lao động.

 Vấn đề về nguồn năng lƣợng đưa nước tưới (section 3.7). Trong đó rất
nhiều nguồn năng lượng mới đang được ứng dụng (ví dụ: Sức gió) kể từ
1980s đang là vấn đề đáng chú ý.
 Vấn đề về môi trƣờng (section 3.8) và sức khoẻ con người ở những
nước đang phát triển (section 2.1 và 9.5).
 Số liệu thực đo (actual data) về thiết kế và những khó khăn trong việc
vận hành những hệ thống tưới hiện tại.
Những thách đố về tưới nước sẽ là vấn đề lớn nhất (đối với các nước đang
phát triển mà ở đó đã cải thiện những ứng dụng quản lý nước) sẽ có một
tiềm năng to lớn trong việc gia tăng sản xuất lương thực thực phẩm, và
fibre.
Chương trình hành động cuối cùng (đã được thảo luận tại Maryland, USA,
13-15/5/1980) sẽ bao gồm việc ĐẦU TƢ (input) hệ thống tưới có ý nghĩa,
những chương trình ở các mức độ : TRANG TRẠI, LÀNG XÃ, QUỐC
GIA VÀ CẢ QUỐC TẾ.

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

14

Chương 2: HỆ THỐNG ĐẤT-NƢỚC-CÂY TRỒNG
Nội dung:
I/ Giới thiệu dẫn nhập.
II/ Hệ thống ĐẤT-NƯỚC (theo quan niệm tỉnh).
1. Độ ẩm đất.

2. Các dạng nước trong đất.
3. Các hằng số nước trong đất (Thang độ ẩm).
III/ Hệ thống ĐẤT NƯỚC (theo quan niệm động).
1. Năng lượng nước trong đất ẩm.
2. Các thành phần năng lượng nước trong đất ẩm.
3. Đường tương quan giữa áp suất giữ nước và ẩm độ đất.
IV/ Các phương pháp xác định độ ẩm và đường đặc trưng của đất.
1. Phương pháp sấy khô.
2. Phương pháp dùng điện trở.
3. Phương pháp phóng xạ.
4. Phương pháp dùng trương lực kế (tensiometer).
5. Phương pháp đo đường đặc trưng (màng áp suất).
V/ Hiện tượng thảo mộc rút nước từ rễ cây.
1. Tổng quát.
2. Các quan niệm về lượng nước hữu hiệu cho cây.
- Quan niệm cũ. - Quan niệm mới.
3. Phân tích các hiện tượng di chuyển của nước trong hệ thống ĐẤT –
NƯỚC-CÂY TRỒNG.
4. Rễ cây rút nước trong đất.
Từ khóa: - Độ ẩm đất hoặc ẩm độ đất (soil moisture),
- hằng số nƣớc trong đất (moisture constants),
- lƣợng nƣớc hữu hiệu (available water), - nƣớc dính (adhesion water),
- nƣớc màng (cohesion water), - nƣớc trọng lực (gravitional water),
- lực giữ nƣớc của đất (water retention) (pF),
- hệ số truyền nƣớc (K) (hydraulic conductivity).
Các vấn đề cần nắm vững:
1. Các khái niệm, cách tính ẩm độ đất và việc theo dõi (đo) độ ẩm đất.
2. Các dạng nước trong đất và các lực giữ nước trong đất.
3. Các khái niệm về lượng nước hữu hiệu đối với cây trồng.
4. Sự di chuyển của nước trong đất vào vùng rễ cây (hoặc sự hấp thụ nước trong

đất của rễ cây và sự di chuyển lên thân lá).
5. Các yếu tố ảnh hưởng lên việc hấp thụ nước của rễ cây.
-----*****-----

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nơng

Chương 2:

15

HỆ THỐNG ĐẤT-NƢỚC-CÂY TRỒNG.

I/ Giới thiệu dẫn nhập:
Mục đích cuối cùng của Thủy nơng vẫn là việc dùng nước để tạo trong đất
một mơi trường tối hảo cho cây trồng, đồng thời duy trì hay cải tiến độ phì nhiêu
của đất. Mỗi một loại đất, mỗi một cây trồng có nhu cầu nước riêng, vì thế để thiết
kế hệ thống thủy nơng trước hết ta phải biết các cây trồng, các loại đất có phản ứng
như thế nào, sử dụng lượng nước tưới như thế nào khi được tưới nước? Có như thế
thì ta mới tính tóan đúng được lượng nước, phẩm chất nước, kế hoạch tưới nước
cho từng thửa ruộng, và trên cơ sở cho 1 hệ thống rộng.
Nói một cách khác, các liên hệ giữa Đất-Nước-Cây Trồng phải được xem
là cơ sở cho việc thiết kế các hệ thống và sử dụng các hệ thống thủy nơng. Các
liên hệ đó phải được xem là các liên hệ nội tại, hữu cơ trong một hệ thống thống
nhất. Mục đích của chương này là khảo sát các mối liên hệ đó.
II/ Hệ thống ĐẤT-NƢỚC (theo quan niệm thổ nhưỡng hay quan niệm tỉnh):

II.1. Độ ẩm đất:
Một khối đất thơng thường (hình 2.1) thực sự là 1 hỗn hợp gồm:
- Các hạt đất: là các khống chất ở thể rắn (đặc, solid).
- Các tế khổng: là các lổ rổng giữa các hạt đất. Trong tế khổng có chứa
nước, hơi nước và khơng khí. Như vậy nước hiện diện trong đất dưới 2 dạng: thể
lỏng và thể khí (hơi). Thành phần ở thể hơi khơng đáng kể so với thành phần ở thể
lỏng. Vì vậy, để diển tả hay đo lường lượng nước có trong đất , người ta dùng các
chỉ số “ độ ẩm” hay “ẩm độ” như sau:
a/ Độ ẩm tính theo trọng lượng (, tính theo ):
 (%) = [(TL đất ướt –TL đất khơ) * 100] / TL đất khơ.
b/ Độ ẩm tính theo thể tích (, tính theo ):
 () = 100 * (TT nước chứa trong đất)/ TT tồn thể khối đất.
c/ Chiều cao lớp nước tương đương (htd, tính bằng đơn vị chiều cao): là chiều
cao của lớp nước chứa trong 1 chiều cao đơn vị của đất (ví dụ: 1 m).
htd = (thể tích nước chứa trong đất)/(thể tích tồn thể khối đất).
d/ Mối quan hệ giữa  và .
 =  * eb.
Trong đó eb là dung trọng hay tỉ trọng biểu kiến khơ của đất.
eb (g/cm3) = (TL đất khơ)/(TT tồn thể khối đất)
hạt đất
l ỗ rổng

Vf ng khí
Khô
Nướ
nưcớc

Ma
Mw

Vt

Mt
Vs

Hạ t đấ t
(hạ t rắn)

Ms

Hình 2.1: Các thành phần trong 1 khối đất.

Bộ mơn Thủy nơng – Khoa Nơng học – Trường Đại Học Nơng Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

16

 Một số thông số khác thường dùng trong thủy nông là:
1. Tỉ trọng đất (density of solid) (s):
s = TL đất khô/ thể tích hạt rắn = Ms/Vs.
2. Độ rỗng (porosity) (f)
f = Vf/Vt = (Va + Vw) / (Va + Vw + Vs)
3. Độ bảo hòa (degree of saturation) (s)
s = Vw/Vf = Vw / (Va + Vw)
4. Tỉ lệ rỗng (void ratio) (e)
e = (Va + Vw) / Vs = Vf / (Vt – Vf)

5. Độ rỗng không khí (air filled porosity) (fa)
fa = Va/Vt = Va / (Va + Vw + Vs)
 Các mối quan hệ giữa các thông số:
- Độ rỗng và tỉ lệ rỗng : e = f/(1-f) => f = e / (1-e)
- Độ ẩm thể tích và độ bảo hòa:  = s*f => s = /f
- Độ rỗng và dung trọng: f = (s –b) / s = 1 - b/ s
Thí dụ 1: Một mẫu đất có trọng lượng ướt (Mt) là 1000 g, thể tích khối đất (Vt) là
640 cm3. Trọng lượng sau khi sấy khô (Ms) là 800g. Giã sử đất có tỉ trọng hạt s
là 2,65 g/cm3.
Tính:
1. Dung trọng b = Ms/Vt = 800/640 = 1.25 g/cm3.
2. Độ rỗng f = 1 - b/s = 1 – 1.25/2.65 = 1 – 0.472 = 0.528 = 52.8%
3. Tỉ lệ rỗng e = Vf/Vs = (Vt-Vs)/Vs = Vt/Vs – 1 = 640/(800/2.65) – 1 = 1.12
4. Độ ẩm trọng lượng w= Mw?Ms = (Mt-Ms)/Ms = (1000-800)/800 = 0.25 =
25%.
5. Độ ẩm thể tích = Vw/Vt = 200/640 = 0.3125 = 32.15%
6. Độ ẩm bảo hòa s = Vw/(Vt-Vs) = 200/(640-301.9) = 0.592 = 59.2%.
7. Độ rỗng không khí fa = Va/Vt = (600-200-301.9)/640 = 0.216 = 21.6%.
Thí dụ 2: a/Tính chiều cao lớp nước tương đương (cm) trong 1 phẫu diện đất sâu
1m với các thông số như sau:
b/ Tính lượng nước chứa trên 1 ha có trong phẫu diện trên.
Độ sâu h (cm)
w (%)
b
0 – 40
15
1.2
40-100
25
1.4

Giải:
a/ Độ sâu h (cm)
w (%)
b
(%) htd (cm)
0 – 40
15
1.2
18
40 * 18/100 = 7.2
40-100
25
1.4
35
60 * 35/100 = 21
Tổng cộng
28.2
Vậy
b/ V = h * S = 28.2 * 10 –2 * 10 4 = 2820 m3.

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

17

II.2. Các dạng nƣớc trong đất (hình 2.2):

a/ Hơi nước: Hơi nước có mặt trong tế khổng rất cần cho sự hoạt động phát
triển của bộ rễ, lông rễ. Hơi nước luôn di chuyển từ chổ có áp suất tuyệt đối cao
đến nơi có áp suất tuyệât đối thấp hơn, nó cũng có thể di chuyển từ trong đất ra
ngoài không khí và bị gió cuốn đi một cách thụ động. Đó là nguyên nhân chủ yếu
để hình thành sự bốc hơi mặt đất (mất nước trong đất).
b/ Nước liên kết hóa học: Do đặc tính hóa học của nước là một phân tử 2
cực (diopole) [H2O <=> H+ + OH-], nước có thể liên kết với các hạt đất (ví dụ ion
Na+ trong đất) tạo thành một lớp nước liên kết hóa học, liên kết vô cùng chặt chẻ
với các phân tử rắn trong đất, và không thể hút bởi rễ cây nên cây không sử dụng
được. Vì thế khi tính độ ẩm đất, người ta không tính đến lượng nước này. Lượng
nước này chỉ có thể tách rời khỏi đất khi có lực hút lớn (ví du:ï sấy ở 500 oC).
c/ Nước liên kết lý học: Đây là lượng nước giữ lại trong đất nhờ các lực
phân tử. Nó bao gồm:
- Nước dính (nước hấp thụ, hay nước liên kết): do lực hấp thụ của các hạt đất
lên các phân tử nước. Nước tạo thành 1 lớp mỏng chung quanh hạt đất, có chiều
dày khoảng 5 lần đường kính phân tử nước. Lượng nước này thay đổi tùy theo
thành phần cơ giới của đất (đất sét > đất cát). Lượng nước này chỉ có thể di chuyển
khi biến thành hơi (sấy).
- Nước màng (hay nước liên kết hờ): lượng nước này được lớp nước dính
hấp thu bằng các lực phân tử định hướng. Lớp nước màng có chiều dày từ 2 - 6 lần
chiều dày của lớp nước dính. Nước màng có thể di chuyển ở thể lỏng từ chổ màng
dày đến chổ màng mỏng khi có1 lực hút lớn; cây trồng có thể hấp thụ một phần
của lượng nước này nhưng rất khó khăn. Lượng nước này gia tăng khi các hạt đất
là hạt nhỏ. Cát khoảng 1,5 % trong khi đó sét có thể lên đến 30%.
d/ Nước tự do: Nói chung tất cả các lượng nước không chịu tác dụng bởi
các lực liên kết phân tử thì được gọi là nước tự do.
Không khí và hơi nước

Hạt đất
Nước dính

Nước màng

Nước mao quản
(nước tự do)

Hình 2.2: Các dạng nước trong đất.

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

18

- Nước mao quản: là lượng nước nằm ngoài lớp nước màng, chịu sự tác dụng
của lực mao dẫn. Chính nhờ nước mao quản này mà nước ngầm có thể từ dưới leo
lên trên (mao quản leo), hay vẫn tiếp tục di chuyển từ trên xuống dưới sau khi
ngừng cung cấp nước (mao quản treo). Người ta còn chia nước mao quản thành 2
loại: nước góc chỉ chịu sự tác dụng của lực mao quản (là nước tại chổ cong nơi
tiếp xúc của các lớp nước màng). Khi nước góc này dày thêm, tiếp xúc với nhau
thì tạo thành mao quản ống (chịu tác dụng của lực mao dẫn lẫn trọng lực).
- Nước trọng lực: sau khi thành lập nước mao quản ống, giữa các tế khổng có
khi còn chổ trống chưa chứa nước . Nếu được tiếp tục cung cấp nước thêm thì các
chổ trống này sẽ chứa nước. Lượng nước này gọi là nước trọng lực vì nó chỉ chịu
sự tác dụng của trọng lực.
Nước tự do là lượng nước cây trồng có thể hấp thu được.
II.3. Các hằng số nƣớc trong đất (hay là thang ẩm độ)(hình 2.3 và bảng 2.3):
a/ Độ ẩm bảo hòa (ĐA)bh: khi các lỗ rổng chứa đầy nước.

b/ Độ ẩm đồng ruộng hay còn gọi là thủy dung ngoài đồng (field capacity):
Khi đất đã ở độ ẩm bảo hòa mà ngưng cung cấp nước, nước tiếp tục chuyển
động xuống sâu theo tác dụng của trọng lực. Sau khi lượng nước trọng lực vừa
chảy đi hết khoảng 2-3 ngày sau khi mưa hoặc tưới, thi độ ẩm đất lúc đó là độ ẩm
đồng ruộng (ĐA)dr. Áp suất giữ nước tương ứng lúc đó khoảng 1/3 bars. Ngoài ra
ngưới ta còn có thể định nghĩa (ĐA)dr theo lực giữ nước của đất (sẽ học ở phần
tiếp theo sau) là:
- Áp lực giữ nước là –100 cm hay pF = 2 và mực nước ngầm sâu hơn 1m
(theo Driessen, 1986a).
- Áp suất giữ nước là –50vm => - 330 cm (theo Keague et al 1984).
Những yếu tố ảnh hưởng lên độ ẩm đồng ruộng là:
a1. Sa cấu: sa cấu càng mịn thì ĐA(dr) càng cao.
a2. Loại sét (type of clay): Nhiều montmorillonite thì ĐA(dr) càng cao.
a3. Thành phần hữu cơ : thành phần hữu cơ có thể giúp đất giữ nước nhiều
hơn, nhưng lượng nước hữu cơ hiện diện trong đất thường rất thấp nên ảnh hưởng
không đáng kể.
a4. Tỉ lệ tái phân phối độ ẩm càng chậm => ĐA(dr) càng cao.
a5. Sự hiện diện của tầng không thấm làm cản trở việc tái phân phối độ ẩm, do
đó làm tăng ĐA(dr).
a6. Bốc thoát hơi.
c/ Độ ẩm min (ĐA)min: Độ ẩm tối thiểu để duy trì năng suất cây trồng (được
trình bày chi tiết ở phần V.2).
Độ ẩm min có thể được xác định bằng 2 cách như sau:
c1. Khi không có đầy đủ tài liệu:
(ĐA)min = [(ĐA)dr + (ĐA)hc]/2.
c2. Xét theo 2 yếu tố : nhóm cây và ETm => p:
Trong đó p = [(ĐA)dr – (ĐA)min] / [(ĐA)dr – (ĐA)hc].
p được gọi là hệ số thiếu hụt độ ẩm (bảng 2.1 và bảng 2.2).

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bi ging Thy Nụng

19

Bng 2.1: Nhúm cõy (theo Doorenbos et al, 1979)
Nhúm cõy Cõy trng i din
1
Hnh lỏ, Tiờu, Khoai tõy
2
Bp ci, u (Pea), C chua
3
u (Bean), u phng, Hng dng, Da hu, Lỳa mỡ.
4
Bụng vi, Bp, Mớa, Thuc lỏ
Bng 2.2: H s thiu ht m p (theo nhúm cõy v ETm).
ETm
0.4
0.5 0.6
0.7
0.8
0.2 0.3

0.9

1.0

0.2
0.25
0.35
0.425

0.175
0.225
0.3
0.4

(cm/ngy)

Nhúm cõy
1
2
3
4

0.5
0.675
0.8
0.875

0.425
0.575
0.7
0.8

0.35
0.475

0.6
0.7

0.3
0.4
0.5
0.5

0.25
0.35
0.45
0.55

0.225
0.325
0.425
0.5

0.2
0.275
0.375
0.45

d/ m hộo cõy (wilting point) (A)hc: l m m ti ú cõy tuy cú kh
nng cú th hỳt c nc nhng khụng duy trỡ c s sng. Lc gi nc ca
t tng ng lỳc ú l15 bars.
* Khi vi lỏ bt u hộo m khụng phc hi (ti) tr li thỡ gi ú l m hộo
cõy vnh vin (permanent wilting point).
* Khi ton cõy ó hộo thỡ gi l m hộo cõy ti hu (ultimate wilting point).
Tuy s khỏc bit o bng m gia 2 tr s ny rt nh, nhng s khỏc

bit gia ỏp sut hỳt li khỏ ln (xem phn sau).
e/ Khong nc hu hiu: l khong m t (A)dr n (A)hc.
f/ Khong duy trỡ nng sut: l t (A)dr n (A)min.
Dng nc

Hng s nc trong t
(A)bo hũa

Khong m

Nửụực tửù do

Nc
Trng lc
(A) ng rung
(1/3 bar)

Nc
mng
Nửụực lieõn keỏt

Khong nc
hu hiu

Nc
mao qun
(A) hộo cõy vnh vin
(15 bar)

Khong

hộo cõy

(A) hộo cõy ti hu
Khong
liờn kt
cht

Nc
dớnh
0 khụ

Hỡnh 2.3: S liờn h gia cỏc dng nc trong t v cỏc hng s nc.

B mụn Thy nụng Khoa Nụng hc Trng i Hc Nụng Lõm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

20

Bảng 2.3: Các hằng số nƣớc trong đất.
Loại đất
Cát thô
Thịt nhiều cát
Thịt
Thịt nhiều sét
Sét

(ĐA)dr
(%)
8 - 10
14 – 17
17 – 20
19 – 24
27 – 35

(ĐA)hc
(%)
3,5 – 4,5
6 - 7,5
7,5 – 9,5
8,5 – 11
15 – 19

LN hữu hiệu
(%)
4,5 – 5,5
8 – 9,5
9,5 – 10,5
9,5 – 13
12 – 16

LN hữu hiệu
(cm/m đất)
6,7 - 9,2
10 – 14
14 – 15,5
16 – 19

18 – 23

Source: theo SCS, 1964.

III/ Hệ thống ĐẤT-NƢỚC (theo quan niệm động học).
III.1. Năng lƣợng nƣớc trong đất ẩm:
Nước trong đất, cũng như bao vật chất khác, đều có chứa năng lượng.
Xét 1 điểm bất kỳ trong chất lỏng nằm trong đất. Theo phương trình
Bernouilli, năng lượng tại điểm đó là:
E = z + p/g + v2/2g.
Trong đó:
z : Thế năng của điểm đang khảo sát, chính là độ cao của điểm đó so với
mặt chuẩn , mặt chuẩn thường là mặt đất tự nhiên.
p/g : Lực giữ nước do đất gây ra, còn gọi là năng lượng ma trận ay lực
phân tử (Matrix potential),  là tỉ trọng chất lỏng đang khảo sát và g là gia tốc
trọng trường.
v2/2g : Động năng của chất lỏng tại điểm khảo sát, với v là vận tốc dòng
chảy của chất lỏng trong đất.
Tuy nhiên nước trong đất di chuyển rất chậm, nên động năng (v2/2g) không
đáng kể.
Năng lượng nước trong đất ẩm hầu hết ở trạng thái tỉnh tùy thuộc vào vị trí
(z) và tình trạng nội tại (năng lượng ma trận) ( p/ g) của phân tử nước đang xét.
Khi có sự khác biệt năng lượng giữa 2 điểm nước trong đất mà nước có thể
di chuyển từ điểm này qua điểm khác (từ nơi có tiềm năng cao đến nơi có tiềm
năng thấp hơn).
Như vậy lực tác dụng lên sự di chuyển của nước là
Fs = -dE/ds.
trong đó:
dE: chênh lệch năng lượng của 1 đơn vị trọng lượng nước.
ds: đọan đường di chuyển, hay khỏang cách giữa 2 điểm.

Dấu – chỉ sự giảm năng lượng theo đọan đường di chuyển.
Do đó để nói đến năng lượng của nước tại 1 điểm là phải so sánh năng
lượng ở điểm đó với năng lượng của 1 điểm khác ở điều kiện chuẩn nào đó. Điều
kiện chuẩn, có thể là nước ở trạng thái tự do, không chứa chất hòa tan, có áp suất
khí trời, cùng nhiệt độ và độ cao như nước trong đất tại điểm ta đang xét.

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

21

Theo định nghĩa trên đây thì năng lượng nước trong đất bảo hòa sẽ dương
(+) và trong đất khô hay ẩm sẽ âm (-). Như vậy nói đến lực giữ nước của đất ở 1
trạng thái nào đó là nói đến cần 1 lực để đem nước từ đất ở trạng thái đó sang trạng
thái ứng với điều kiện chuẩn.
Năng lượng nước có thể đo bằng đơn vị lực: atmosphere (atm), bar, chiều
cao cột nước (H, cm), hay kgf/m2 ….trong đó:
1 atm = 1 bar = 10 m nước = 1 kgf/cm2.
III.2. Các thành phần năng lƣợng nƣớc trong đất:
Nước trong đất chịu sự tác dụng của nhiều lực, chính các lực này làm năng
luợng của nước trong đất khác năng lượng của nước tự do. Các lực thông thường
nhất là:
 Trọng lực (tạo nên thế năng).
 Lực phân tử (do các hạt đất tác dụng lên nước) (tạo nên năng lượng ma
trận).
 Lực do sự khác biệt nồng độ (tạo nên năng lượng thẩm thấu).

- Thế năng (Eg): chỉ phụ thuộc vào vị trí so với 1 mặt chuẩn bất kỳ,
do đó Eg =  * g * z.
- Năng lượng ma trận (Em): Ma trận các hạt đất tác dụng lên nước các lực mao
dẫn và liên kết làm cho năng lượng của nước trong đất thấp hơn năng lượng nước
tự do ở cùng vị trí. Hai khái niệm lực mao dẫn và liên kết đều bắt nguồn từ sự hiện
diện của nước trong các hạt đất và kẻ hở, rất khó để có thể phân biệt được khi nào
thì lực này chuyển sang lực kia, cho nên dưới khía cạnh năng lượng, ta gọi chúng
là lực ma trận.
Nếu gọi P là áp suất trong hệ thống thì Em = P (P <0).
-Năng lượng thẩm thấu (Et): Nước ở trong đất cũng như nước trong hệ thống
rễ cây đều chứa các chất hòa tan, và vì nước trong đất phải được ngấm vào trong
rễ, cho nên năng lượng của thẩm thấu cần được để ý (thí dụ trong trường hợp đất
nước mặn). (Et < 0 )
Thông thường khi so sánh năng lượng là ta so sanùh với năng lượng nước ở
điều kiện chuẩn ở cùng 1 cao độ (ta có thể lấy z = 0).
Vì vậy E = Em + Et.
Ngoài ra, Em>>Et, Do đó E = Em = P. (hình 2.4).
Hình 2.4 cho thí dụ về ảnh hưởng của chất lượng nước lên áp suất nước trong
đất. Nước trong đất có thể chứa nhiều chất hòa tan, nên nếu nó tiếp xúc với nước
tự do (nước cất) qua khối đất nằm ở giữa 2 màng bán thấm (nghĩa là chỉ thấm nước
không cho không khí và chất hòa tan đi qua) thì nước tự do sẽ chảy qua đất . Nói
cách khác, chất hòa tan đã làm hạ năng lượng của nước trong đất.

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

22

Màng thấm nước và chất hòa tan

Nöôùc
caát

Màng thấm nước

Dung
dòch ñaát

Nöôùc caát

Ñaát öôùt

Tổng
Cộng

Thẩm thấu
Ma trận

Hình 2.4: Áp suất giữ nƣớc của đất.
III.3. Đƣờng tƣơng quan giữa áp suất giữ nƣớc và ẩm độ trong đất.

Đất sét
Đất cát

Lượng nước trong đất

Hình 2.5: Ảnh hưởng của sa cấu lên
lực giữ nước.

Đất bị nén
Đất
Không bị nén

Lượng nước trong đất

Hình 2.6: Ảnh hưởng của cấu
trúc lên lực giữ nước của hạt đất.

Tại mỗi ẩm độ, nước trong đất có 1 năng lượng ma trận riêng tùy thuộc vào
tính chất của đất và của nước. Do đó, người ta có thể thiết lập đường biểu diễn sự
liên hệ giữa năng lượng ma trận (hay áp suất giữ nước) và ẩm độ đất. Đường này
gọi là đường đặc trưng ẩm độ-áp suất giữ nước. Đường đặc trưng này thay đổi tùy
theo sa cấu (hình 2.5) và theo cơ (kết) cấu đất (hình 2.6).
IV/ Các phƣơng pháp xác định độ ẩm và đƣờng đặc trƣng của đất.
IV.1. Phƣơng pháp sấy khô: Đây là phương pháp thông dụng nhất.
Nguyên tắc và dụng cụ: Tủ sấy (dùng để chỉnh nhiệt độ tự động), sấy ở nhiệt độ
105oC trong thời gian khoảng 24 giờ (nghĩa là cho đến khi sự thay đổi trọng lượng
không đáng kể). Sau đó dùng công thức (1) để xác định độ ẩm.
Ưu điểm:
- Dễ thực hiện.
Khuyết điểm:
- Không đo được tức thời, tại chổ (hiện trường).
- Một số loại sét còn giữ lại nước dính, nước màng.
Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015

Bài giảng Thủy Nông

23

- Một số chất hữu cơ có thể bị oxýt hóa (ozidized), và bị phân hủy
(decomposed, decay) ở 105oC. Do đó, việc giảm trọng lượng có thể không hoàn
toàn do mất nước trong đất. Để giảm khuyết điểm trên đây, người ta tăng kích cở
mẫu và giảm số lượng mẫu, nhưng điều này lại dẫn đến việc phá hủy hoặc làm rối
loạn (disturb) lô quan sát thí nghiệm.
IV.2. Phƣơng pháp dùng điện trở : (electric resistance) (hình 2.7).
Nguyên tắc và dụng cụ: Gồm 1 thỏi sứ hay fibre glass có 1 cặp điện cực
(electrodes). Thỏi sứ hút nước, cân bằng ẩm độ với lớp đất chung quanh nếu được
chôn xuống đất. Ẩm độ trong thỏi sứ làm thay đổi điện trở của điện cực và do đó
có thể xác định bằng 1 ohm-mét.
- Ưu điểm:
- Đo tức thời, tại chổ.
- Khuyết điểm:
- Khoảng ẩm độ khảo sát hẹp.
- Trị số đo bị ảnh hưởng bởi các chất hòa tan.
- Trị số đo sẽ sai khi thỏi sứ không tiếp xúc với đất tốt.
IV.3. Phƣơng pháp phóng xạ:
Nguyên tắc: Phóng xạ xuất phát từ 1 thỏi radium và berryllium hay amdricium và
berryllium, sẽ đụng vào các hạt nhân của các nguyên tử chung quanh làm tăng
năng lượng của các phóng xạ. Năng lượng giảm nhiều nhất khi các phóng xạ
(neutrons, các hạt trung hoà) đụng phải các hạt nhân có trọng lượng gần bằng
chúng, đó là các hạt nhân H2 trong H2O (Hillel, 1971). Thí nghiệm cho thấy, số
lượng các hạt trung hòa bị giảm năng lượng tỉ lệ với số lượng các phân tử H2 trong
đất. Số lượng các hạt bị làm chậm lại được đo bởi các đồng hồ phóng xạ.

Dụng cụ: Gồm 1 probe hình trụ, đầu có gắn chất phóng xạ. Chung quanh được
bảo vệ bằng lưới chì (Pb) và Polyethylene. Đồng hồ đo các hạt H2 bị làm chậm lại.
Ưu khuyết điểm: Đo được độ ẩm tính theo thể tích. Vùng ảnh hưởng đo được là 1
hình cầu 15cm < D < 50cm. Vì vậy trị số đo được là trị số trung bình. Ngoài ra,
phương pháp này không thích hợp cho việc đo gần mặt đất hay những nơi có độ
ẩm mất liên tục (mặt ướt, wetting front).
IV.4. Phƣơng pháp dùng trƣơng lực kế: (tensiometter) (hình 2.8)
Nguyên tắc và dụng cụ: Gồm chén sứ, ống nối và áp suất kế, nước được chứa đầy
bên trong. Khi chôn chén sứ vào đất, sức hút nước từ đất khiến nước trong trương
lực kế thoát ra ngoài theo các tế khổng của chén sứ làm giảm áp suất trong ống, áp
suất kế sẽ ghi lại trị số này và đó là áp suất giữ nước của đất.
Ưu khuyết điểm: Thường được dùng ngoài đồng để theo dõi độ ẩm của đất trồng
trọt. Chỉ đo được áp suất trong đất khi áp suất đo nhỏ hơn áp suất khí trời (< 1atm).
IV. 5. Phƣơng pháp đo đƣờng đặc trƣng: (dùng màng áp suất) (hình 2.9).
Nguyên tắc và dụng cụ: Các thành phần chủ yếu được trình bày trong hình 2.9.
Mẫu đất được đặt trên các tấm sứ rỗng (porous plate) làm bằng ceramic hay các
màng cellulose acetate. Phía trên tấm sứ có áp suất cao. Phía dưới tấm sứ có áp
Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nơng

24

suất thấp (khí trời). Tất cả chứa trong 1 hộp (chamber) chịu áp suất cao. Khi tăng
áp suất phía trên, tức là tăng sức hút từ phía dưới, nước sẽ thốt ra khỏi dĩa và
xuống phía dưới. Khi sức hút đã cân bằng vơi lực giữ nuớc của đất thì nước sẽ
khơng thốt ra khỏi đất nữa. Lúc đó ta ngưng áp suất, lấy mẫu ra và xác định độ

ẩm bằng phương pháp cân sấy. Như vậy là ta xác định được các cặp trị số (p,W).
Nếu tiếp tục thay đổi áp suất ta sẽ cóù các cặp trị số tương ứng khác (p2W2;
p3W3…pnWn). Đây chính là đường tương quan giữa áp suất giữ nước của đất và
ẩm độ.
Ưu khuyết điểm: Dụng cụ đắt tiền, nhưng có thể thiết lập được đường đặc trưng từ
0-20 bars (hoặc 100 bar nếu là màng cellulose acetate)

Nắp mở đổ
đầy nước

Áp kế
thủy ngân

Áp kế

Mặt đất
Chỗ ống nối

Chiều sâu d

Sứ

Hình 2.8 Dụng cụ trương lực kế để đo lực giữ nước của đất

Buồng áp suất

Mẫu đất
Thông với
khí trời

Sứ hay màn
bán thấm

Hình 2.9: Dụng cụ màng áp suất dùng để xác đònh đường đặc trưng

Bộ mơn Thủy nơng – Khoa Nơng học – Trường Đại Học Nơng Lâm TPHCM.

12/23/2015


Bài giảng Thủy Nông

25

IV.6. Phƣơng pháp dùng giấy lọc (Using filter paper Whatman No 42.)(đọc
thêm)
Phương pháp dùng giấy lọc dựa trên đặc tính ẩm độ chuẩn hóa của giấy lọc
để suy ra đặc tính ẩm độ đất. Phương pháp này xác định cho áp suất tiềm thế từ
khoảng –10 đến 10-5 .
V/ Hiện tƣợng thảo mộc rút nƣớc từ rể cây.
V.1. Tổng quát:
Lượng nước rễ cây hút từ đất truyền qua cây, phần lớn (>90%) được thoát ra
ngoài không khí bằng hiện tượng thoát hơi (transpiration). Có thể nói lượng nước
hút bởi rễ cây không phải kiểm soát bằng nhu cầu sinh tồn và dinh dưỡng của cây
mà bằng hiện tượng bốc hơi từ các tế khổng ra lớp không khí chung quanh. Có
hiện tượng này là vì có 1 gradient áp suất từ lá cây qua môi trường không khí
chung quanh.
Nhưng không phải hoàn toàn thụ động, mà cây có thể kiểm soát được tới 1
mức nào đó lượng nước bốc hơi bằng cách đóng hay mở cửa khổng (stoma) (hình
2.10). Lẽ dĩ nhiên việc đóng cửa khổng có ảnh hưỡng đến việc tăng trưởng của cây

vì phòng dưới khổng (sub-stomatal cavity) cũng là nơi lá cây hấp thụ CO2 cần thiết
cho hiện tượng quang hợp, và đôi khi làm cho cây qúa nóng, nước không thoát ra
ngoài được. Đứng về phương diện thủy nông, ta xét:
a. Đất cung cấp nước cho cây có dễ dàng không? Khi nào đất không cung
cấp đủ nước cho cây?
b. Hiện tượng bốc thoát hơi có ảnh hưỡng gì lên năng lượng và sự di
chuyển của nước trong đất?

Hình 2.10: Hiện tượng thảo mộc rút nước từ rễ cây.

Bộ môn Thủy nông – Khoa Nông học – Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.

12/23/2015