environment

1. Giáo trình H TH NG TƯ I – TIÊU TS. LÊ ANH TU N
=====================================================================
Chương 2:
QUAN H GI A T – NƯ C VÀ CÂY TR NG
--- oOo ---
2.1 C U TRÚC VÀ PHÂN LO I T
t là kh i v t ch t có c u trúc là các h t khoáng, s n ph m c a m t quá trình phong hoá á và
phân hu các ch t h u cơ như xác bã th c và ng v t và dư i các tác ng c a nhi u y u t t
nhiên như th i ti t (nhi t , b c x m t tr i, mưa, gió, …) và s ki n t o a ch t. Trong t có
ch a các h t khoáng, các ch t dinh dư ng và nư c cung c p cho cây tr ng s ng và phát tri n.
M i lo i t có các tính ch t cơ lý và thành ph n h t khác nhau, tính gi nư c khác nhau, có th
phù h p cho m t s lo i cây tr ng. Tùy theo kích thư c ư ng kính h t t ư c phân lo i theo
b ng 2.1. Hi u ư c tính ch t c a t, ta có th ch n phương pháp tư i và tiêu thích h p.
B ng 2.1: Phân lo i t theo kích thư c ư ng kính trong bình h t
(Ngu n: USAD, M )
Lo i t Tên ti ng Anh ư ng kính trung bình c a h t
S i Gravel > 2 mm
Cát r t thô Very coarse sand 2,0 -1,0 mm
Cát thô Coarse sand 1,0 -0,5 mm
Cát trung bình Medium sand 0,5 – 0,25 mm
Cát m n Fine sand 0,25 – 0,10 mm
C tr tmn Very fine sand 0,10 – 0,05 mm
Bùn Silt 0,05 – 0,002 mm
Sét Clay < 0,002 mm
Th c t , t tr ng tr t thư ng pha l n nhi u kích thư c h t khác nhau. Trong th như ng, ngư i
ta phân lo i t theo t l ph n trăm (%) thành ph n h t có trong t như cát, bùn và sét hi n di n
trong m u t. B ng cách khoan l y m u t, b vào m t ng tr tròn b ng thu tinh và l t k ,
sau ó yên cho các h t trong t t l ng ng. Theo nguyên t c v t lý, các h t t có kích
thư c ư ng kính l n s l ng nhanh trư c, các h t có kích thư c h t nh hơn s l ng ch m hơn.
Cát thư ng l ng dư i áy bình kho ng sau vài phút, bùn s l ng sau 2-3 gi , sét s l ng ch m
hơn, t l i trên bùn sau 18-24 gi . M t s keo sét tr ng thái lơ l ng và g n như không th l ng
ư c. Cu i cùng, ta xác nh t l ph n trăm các h t cát, bùn và sét có trong m u t. t có th
ư c phân lo i d a theo b ng 1.2.
B ng 2.2: Phân lo i t theo t l % thành ph n h t
(Ngu n: USAD, M )
T l % thành ph n h t
Lo i t
Cát (Sand) Bùn (Silt) Sét (Clay)
Cát (Sand) 80 - 100 0 - 20 0 - 20
Th t pha cát (Loamy sand) 50 - 80 0 - 50 0 - 20
Th t (Loam) 30 - 50 30 - 50 0 - 20
Th t bùn (Silty loam) 0 - 50 50 - 100 0 - 20
Th t sét (Clay loam) 20 - 50 20 - 50 20 - 30
Sét pha cát (Sandy clay) 50 - 70 0 - 20 30 - 50
Sét bùn (Silty clay) 0 - 20 50 - 70 30 - 50
Sét(Clay) 0 - 50 0 - 50 50 - 100
7
==================================================================================
Chương 2: QUAN H GI A T, NƯ C VÀ CÂY TR NG

2. Giáo trình H TH NG TƯ I – TIÊU TS. LÊ ANH TU N
=====================================================================
Cơ quan nông nghi p Hoa kỳ có cách phân lo i t d a theo bi u hình tam giác như hình
2.1. S pha tr n gi a t cát, t bùn và t sét theo m t t l nào ó s hình thành t th t, t
th t có th là th t cát, th t bùn th t sét ho c các d ng th t cát sét, th t sét bùn, … tuỳ theo m c
pha tr n. t cát ư c xem là t nh , tương i d cày b a nhưng kh năng gi nư c kém. t
th t hay t trung bình, có t l cát và sét x p x nhau, m c cày b a cũng như gi nư c v a
ph i. t sét là t n ng, cày b a khó hơn và có kh năng gi nư c nhi u hơn (B ng 2.3).
Hình 2.1: Bi u tam giác phân lo i t theo t l % thành ph n h t
(Ngu n: USAD, M )
B ng 2.3: Tính ch t c a các lo i t
Nh n di n Kh năng Kh năng làm t thoáng
Tên g i lo i t
b ng tay gi nư c cho canh tác khí
t cát thô Các h t r i r c,
Kém D Cao
( t nh ) thô ráp
t th t Có th vò viên,
Trung bình V a Trung bình
( t trung bình) nhưng d v v n
t sét D ch y, d o và dính
Cao Khó Th p
( t n ng) khi có nư c
Trong 3 lo i t sét, t th t và t sét thì t th t là thích h p nh t cho cây tr ng vì nó có kh
năng gi nư c v a ph i, kh năng tiêu nư c và thoáng khí t t, vi c chu n b t (cày, b a)
tương i d dàng, t có kh năng gi nhi u ch t dinh dư ng cao.
8
==================================================================================
Chương 2: QUAN H GI A T, NƯ C VÀ CÂY TR NG

3. Giáo trình H TH NG TƯ I – TIÊU TS. LÊ ANH TU N
=====================================================================
2.2 PHÂN LO I NƯ C TRONG T
Nư c trong t ư c phân thành 3 lo i: nư c hút m, nư c mao d n và nư c tr ng l c (Hình
2.2). Ngoài ra, khi nghiên c u quan h gi a nư c trong t v i cây tr ng, ngư i ta còn chia ra 2
lo i nư c: nư c có th s d ng cho cây tr ng và nư c không th s d ng cho cây tr ng.
Nư c hút m
Không khí Nư c mao d n
H t t
Nư c tr ng l c
Nư c ng m
Hình 2.2: Các d ng nư c trong t
2.2.1 Nư c hút m (Hygroscopic water)
Nư c hút m là nư c bao quanh b m t c a h t t t o thành m t màng m ng c nh và g n
như không di chuy n ư c. Tuỳ thu c di n tích b m t h t t và m không khí, nư c hút m
t o nên m t liên k t hoá h c b n v ng gi a nư c và t v i m t áp l c l n, t i thi u là 31 atm
(atmosphere), t i a có th lên n 10.000 atmsphere. V i áp l c l n như v y, r cây không th
“hút” ư c lo i nư c này. Trong i u ki n t ch còn nư c hút m, cây có th b ch t vì khô
héo.
2.2.2 Nư c mao d n (Capillary water)
Nư c mao d n t n t i trong không gian các khe r ng gi a nh ng h t t n m bên trên m c nư c
ng m. Hi n tư ng s c căng m t ngoài t o nên l c mao d n làm nư c ng m t bên dư i “leo” lên
cao, vư t qua tr ng l c. Nư c mao d n có tính lưu ng cao nên r cây hút ư c. Ranh gi i gi a
tr ng thái nư c hút m và nư c mao d n g i là i m héo (Wilting point), là i m gi i h n mà cây
tr ng b t u b khô héo do thi u nư c (Hình 2.3).
2.2.3 Nư c tr ng l c (Gravitational water)
Nư c tr ng l c chuy n ng trong các l r ng c a t dư i tác d ng c a s c hút tr ng trư ng.
Nư c tr ng l c dư i m c nư c ng m, nhưng khi có mưa l n ho c lư ng nư c tư i vào t cao
thì nư c tr ng l c có th duy trì m t th i gian ng n phía trên m c nư c ng m. R cây d dàng
h p th nư c tr ng l c. i m trung gian gi a tr ng thái nư c mao d n và nư c tr ng l c g i là
9
==================================================================================
Chương 2: QUAN H GI A T, NƯ C VÀ CÂY TR NG

4. Giáo trình H TH NG TƯ I – TIÊU TS. LÊ ANH TU N
=====================================================================
thu dung ngoài ng (Field capacity). tr ng thái nư c tr ng l c, t b dư nư c, có th ph i
tiêu i cây tr ng không b úng ng p.
Hình 2.3: Ba lo i nư c trong t và nhu c u tư i – tiêu
2.3 S PHÁT TRI N C A CÂY TR NG
Cây tr ng là thành ph n ch y u c a h sinh thái nông nghi p. Cây tr ng c n t, nư c, không
khí và ánh sáng m t tr i, th m chí c vi sinh v t và m t s côn trùng cho s phát tri n. Thông
thư ng, cây tr ng có nh ng giai o n phát tri n khác nhau, bao g m:
• Giai o n gieo tr ng – n y ch i: Giai o n này nhi t cho cây tr ng ch ng 25 – 28°C
là t t, m không khí c n cho cây tr ng ch c n ch ng 50 – 70% là v a .
• Giai o n trư ng thành – âm nhánh: ây là giai o n tích lu sinh kh i cho cây, lúc
này b r phát tri n m nh, cây âm tư c và ra nhi u lá. Nhu c u nư c cho cây tr ng gia
tăng theo kh i lư ng c a cây. Thích h p nh t là nhi t 20 - 28°C và m không khí
là 70 – 80%;
• Giai o n ra hoa – k t trái: giai o n này, cây g n như ng ng phát tri n chi u cao
chuy n qua giai o n phát d c và tích lu ch t h u cơ. Nhu c u nư c tăng cao hơn, nhi t
thích h p vào kho ng 20 - 28°C và m t i h o m c 75 – 85%;
• Giai o n thu ho ch – l i tàn: Giai o n này nhu c u nư c cho cây tr ng gi m d n và
ôi lúc không c n tư i n a.
Tuy nhiên, các giai o n này ch mang tính tương i, nhi u lo i cây sau giai o n thu ho ch lài
quay v (Hình 2.3) quá trình âm nhánh và ra hoa cho kỳ sau như các lo i cây ăn trái, cây r ng,
cây ki ng lưu niên.
10
==================================================================================
Chương 2: QUAN H GI A T, NƯ C VÀ CÂY TR NG

5. Giáo trình H TH NG TƯ I – TIÊU TS. LÊ ANH TU N
=====================================================================
Giai o n gieo tr ng – n y ch i
Giai o n trư ng thành – âm nhánh
Giai o n ra hoa – k t trái
Giai o n thu ho ch – l i tàn
Hình 2.3: Các giai o n phát tri n c a cây tr ng
Nhi u y u t khí h u như nhi t , m, mưa, b c x m t tr i, gió, … óng vai trò quan tr ng
i v i s phát tri n c a cây tr ng. Cây tr ng phát tri n t t trong nh ng i u ki n khí h u thích
h p nh t nh. Tuỳ theo giai o n sinh trư ng và gi ng cây tr ng mà các thông s khí h u t i ưu
s khác nhau. Hình 2.4 cho th y m t s y u t khí h u tác ng lên cây tr ng.
Hình 2.4: M t s y u t khí h u tác ng lên cây tr ng
2.4 VAI TRÒ C A NƯ C I V I CÂY TR NG
Cây tr ng s ng và phát tri n ư c nh ch t dinh dư ng trong t và ư c nư c hoà tan và ưa
lên cây qua h th ng r . Nư c giúp cho cây tr ng th c hi n các quá trình v n chuy n các khoáng
ch t trong t giúp i u ki n quang h p, hình thành sinh kh i t o nên s sinh trư ng c a cây
tr ng. Trong b n thân cây tr ng, nư c chi m m t t l l n, t 60% n 90% tr ng lư ng. Tuy
nhiên, t ng lư ng nư c mà cây tr ng hút lên h ng ngày ch y u là thoát ra ngoài d ng thoát
11
==================================================================================
Chương 2: QUAN H GI A T, NƯ C VÀ CÂY TR NG

6. Giáo trình H TH NG TƯ I – TIÊU TS. LÊ ANH TU N
=====================================================================
hơi qua lá, nư c ch gi l i cho b n thân c u trúc c a cây tr ng ch ch ng 0,5 – 1,0% mà thôi. Có
4 nguyên nhân khi n cây tr ng ph i hút nhi u nư c cân b ng cho lư ng thoát hơi t lá và
thân:
• Trên b m t lá cây có nhi u khí kh ng giúp cho s thoát hơi nư c. Di n tích khí kh ng
càng l n thì s h p th CO2 trong không khí vào lá càng d dàng, giúp cây tr ng quang
h p ư c t ánh sang m t tr i ư c.
• S thoát hơi nư c là ng l c òi h i cây tr ng hút nhi u nư c t t. Nh hi n tư ng
mao d n mà nư c t t có th vào than cây qua h th ng r và len l i lên cao, ôi khi
hàng ch c mét.
• S thoát hơinư c giúp cho s cân b ng nhi t chung quanh lá và thân. Dư i tác ng
c a ánh sáng m t tr i, lá có th h p thu năng lư ng ph c v cho quá trình quang h p, m t
ph n năng lư ng chuy n thành nhi t năng làm cho nhi t cây tr ng tăng lên òi h i
ph i có s thoát hơi nư c gi m nhi t b m t.
• S thoát hơi nư c t o ng l c cho s v n chuy n dư ng ch t trong t qua s di chuy n
i lên c a nư c trong b n thân cây tr ng. S thoát h i nư c l n thì cây tr ng h p thu
dư ng ch t càng l n.
R cây là b ph n hút nư c cho cây tr ng. B r hình thành nhi u d ng khác nhau, tuỳ theo
lo i cây tr ng, i u ki n t ai, khí h u và chi u sâu m c nư c ng m. Thông thư ng, r cây hút
nhi u nư c nh t (chi m kho ng 40 - 50%) sâu ¼ chi u dài c a r tính t m t t, càng
xu ng sâu thì t l hút hư c càng gi m (Hình 2.5).
10 20 30 40
0 %
H/4
H/4
H/4
H/4
H
Hình 2.5: Kh năng hút nư c c a r cây theo sâu
Th c t , cây tr ng trong i u ki n ư c cung c p nư c y s có b r dài và sâu, vươn ra
theo các chi u trong t. Ngư c l i, n u thi u nư c, b r c a cây s ng n và thưa (Hình 2.6).
12
==================================================================================
Chương 2: QUAN H GI A T, NƯ C VÀ CÂY TR NG

7. Giáo trình H TH NG TƯ I – TIÊU TS. LÊ ANH TU N
=====================================================================
Hình 2.6: Lư ng nư c tư i cho cây tr ng nh hư ng n s phát tri n c a b r
Trong i u ki n t và nư c y , r t ng lo i cây tr ng s phát tri n tri n t i a tăng
trư ng. Chi u sâu t i a c a h th ng r cây tr ng cũng chính là chi u sâu l p t c n tư i. M t
h th ng tư i hi u qu là khi h th ng ó có th cung c p nư c y v a th m h t b r c a
cây tr ng. B ng 2.1 cho chi u sâu t i a c a h th ng r c a m t s loài cây rau, cây ki ng và
cây công nghi p.
B ng 2.4: Chi u sâu b r t i a c a m t lo i cây tr ng khi ư c cung c p nư c y
60 cm 90 cm 120 cm 150 cm 180 cm
Rau c i Cà r t Cà chua Mía Chanh
Các lo i khoai Lúa B p Cà phê, trà Táo
Cây hoa ki ng Cây công nghi p Bông v i ay C vertiver
ng n ngày ng n ngày
Cây lá màu tr ng Các cây ki ng Dây leo trang trí Cau ki ng Cây ăn trái ph
trong nhà d ng b i nh ngoài nhà bi n
Xương r ng D a các lo i Chu i Mai, ào Cây r ng phòng
h , ư c
2.4 QUAN H GI A T - NƯ C VÀ CÂY TR NG
Trong các thành ph n t, nư c và cây tr ng c a h sinh thái nông nghi p, t là thành ph n khó
thay i nh t, nư c là thành ph n có th thay i m t ph n và cây tr ng thì con ngư i có th thay
i d dàng. S lưu gi nư c trong t cho cây tr ng tuỳ thu c vào thành ph n h t t, t có
r ng càng cao thì kh năng tr nư c càng kém do d dàng b tiêu thoát như trư ng h p t cát.
t sét thư ng gi nư c t t nhưng tiêu thoát kém. t th t là lo i t pha tr n gi a t bùn và t
cát t ra thích h p cho nhi u lo i cây tr ng nh kh năng cung c p nư c thu n l i (Hình 2.7).
13
==================================================================================
Chương 2: QUAN H GI A T, NƯ C VÀ CÂY TR NG

8. Giáo trình H TH NG TƯ I – TIÊU TS. LÊ ANH TU N
=====================================================================
Hình 2.7: Tam giác th hi n kh năng gi nư c trong các lo i t cho cây tr ng
(Ngu n: USAD, M )
M i quan h gi a t, nư c và cây tr ng có th minh h a b ng hình 2.8. Nư c t o sinh v t t
phát tri n, duy trì m trong t, hòa tan và cung c p dư ng ch t cho cây tr ng. t và cây
tr ng u t o quá trình làm s ch nư c, i u ti t ngu n nư c.
NƯ C
C p nư c
cho cây tr ng
T o i u ki n cho
Tham gia quá trình vi sinh v t t phát tri n
làm s ch nư c Tham gia quá trình
làm s ch nư c
C p dư ng ch t
cho cây tr ng
T
T o ch t h u cơ cho t
Hình 2.8: Quan h tương tác gi a t – nư c và cây tr ng
14
==================================================================================
Chương 2: QUAN H GI A T, NƯ C VÀ CÂY TR NG

9. Giáo trình H TH NG TƯ I – TIÊU TS. LÊ ANH TU N
=====================================================================
2.5 PHƯƠNG TRÌNH CÂN B NG NƯ C CHO M T KHU T CÓ CÂY TR NG
Phương trình cân b ng nư c là m t phương trình r t căn b n có th áp d ng cho m i trư ng h p
tính toán th y văn. Nguyên lý cơ b n c a phương trình cân b ng nư c là d ng cân b ng v kh i
lư ng nư c i vào và i ra kh i kh i t ang xem xét. M t cách t ng quát, phương trình cân
b ng nư c, xu t phát t nh lu t b o toàn kh i lư ng, có th phát bi u ng n g n sau: “Hi u s
gi a t ng lư ng nư c i vào và i ra c a m t kh i t ang xem xét nào ó trong m t th i
o n nh t nh b ng s thay i lư ng nư c tr trong kh i t ó”.
Phát bi u trên có th rút ng n như hình 2.9 và chi ti t hóa hình 2.10.
Lư ng nư c n Lư ng nư c i ± Lư ng nư c tr
Hình 2.9: Minh h a tóm t t phương trình cân b ng nư c ơn gi n
P
ET
I
Ri Ro
Si So
Hr
GW DP L
Hình 2.10: Các thông s trong phương trình cân b ng nư c vùng r cây
Gi s có m t kh i t hình tr bao quanh m t vùng r như hình 2.10. Xét m t th i i m nào ó:
∆S = Hr (θ2 - θ1) = Wi - Wo (2-1)
trong ó: ∆S - s thay i lư ng nư c tr trong th i o n xem xét, (cm);
Hr - chi u sâu l p t quanh vùng r ang xem xét, (cm);
θ2, θ1 - m c a t th i i m cu i và th i i m u trong th i o n (%);
Wi, Wo - t ng lư ng nư c i vào (i) và i ra (o) kh i vùng r xem xét, (cm).
15
==================================================================================
Chương 2: QUAN H GI A T, NƯ C VÀ CÂY TR NG

10. Giáo trình H TH NG TƯ I – TIÊU TS. LÊ ANH TU N
=====================================================================
Chi ti t hóa các thông s c a t ng lư ng nư c i vào và i ra vùng r :
Wi = P + I + Ri + Si + GW (2-2)
Wo = ET + Ro + So + DP + L (2-3)
trong ó: P - lư ng nư c mưa (precipitation), (cm);
I - lư ng nư c tư i (irrigation), (cm);
Ri, Ro - lư ng nư c ch y tràn m t (runoff) i vào (i) và i ra (o) vùng r , (cm);
Si, So - lư ng nư c th m ngang (seepage) i vào (i) và i ra (o) vùng r , (cm);
GW - lư ng nư c th m do mao d n t nư c ng m (groundwater), (cm);
DP - lư ng nư c th m sâu xu ng ra kh i vùng r (deep percolation), (cm);
L - lư ng nư c rò r ra kh i vùng r (leakage), (cm).
Thay (2-2) và (2-3) vào (2-1), ta ư c:
Hr (θ2 - θ1) = (P + I + Ri + Si + GW) – (ET + Ro + So + DP + L) (2-4)
Suy ra lư ng nư c tư i cho cây tr ng s là:
I = (ET + Ro + So + DP + L) - (P + Ri + Si + GW) + Hr (θ2 - θ1) (2-5)
Trong phương trình trên, có t h có m t s thông s b ng zero (0) do trong th i o n xem xét,
các thông s này không có. Th c t , hai ngu n nư c chính cung c p cho cây tr ng là nư c mưa
(P) và nư c tư i (I). Khi nư c mưa ã cho cây tr ng thì không c n ph i tư i n a. Tuy nhiên,
không ph i t t c lư ng mưa u ư c cây tr ng s d ng, mà nó còn b th t thoát do m t ph n
ch y tràn (R) trên sư n d c c a m t t, m t ph n th m sâu xu ng t (DP) và m t ph n b c
thoát hơi tr l i lên không trung (ET) như hình 2.11. Lư ng nư c mưa sau khi b tr i các t n
th t g i là lư ng mưa hi u qu (Pe).
Pe = P – R – DP – ET (2-6)
B c thoát hơi (ET)
Mưa (P)
Ch y tràn (R)
Th m xu ng (DP)
Hình 2.11: Mưa và s hình thành dòng ch y t mưa
16
==================================================================================
Chương 2: QUAN H GI A T, NƯ C VÀ CÂY TR NG