Tưới nhỏ giọt ngầm là một công nghệ mang lại nhiều lợi ích về sử dụng nước, nhưng bằng chứng về tính khả thi của nó trong canh tác đậu phộng còn hạn chế, do có thể xảy ra sự chồng lấn giữa các vùng phát triển của quả và vị trí đặt các ống tưới. Bài báo này nhằm đánh giá phản ứng của cây trồng đối với việc cung cấp nước bằng hệ thống tưới nhỏ giọt ngầm và khả năng tương thích của công nghệ này với canh tác đậu phộng. Giống ASEM 400 INTA được trồng trên đất có tưới bằng hệ thống nhỏ giọt ngầm và đất không tưới. Phản ứng của cây trồng liên quan đến hiệu quả sử dụng nước và carbon đều có ý nghĩa với hệ thống tưới nhỏ giọt ngầm, và việc đặt các ống tưới ở độ sâu lớn hơn vùng phát triển của quả đã chứng minh tính khả thi của việc sử dụng công nghệ này.
Từ khóa: tưới tiêu, tưới nhỏ giọt ngầm, đậu phộng.
Giới thiệu
Nước được cung cấp dưới bề mặt trong vùng rễ thông qua hệ thống tưới nhỏ giọt ngầm (SDI) giúp giảm đáng kể thất thoát do dòng chảy bề mặt, bay hơi và bổ sung nước ngầm (Lamm et al., 1998), đồng thời tăng hiệu quả sử dụng nước. Công nghệ này khi áp dụng trong canh tác lạc, ngoài những lợi ích đã nêu, còn ngăn ngừa việc làm ướt tán cây và giảm độ ẩm bên trong, từ đó giảm thiểu khả năng mắc các bệnh lá và tổ hợp nấm trong đất.
Độ sâu chôn các ống tưới (ILs) rất quan trọng đối với loài cây này, vì việc thu hoạch củ đòi hỏi phải loại bỏ đất và có thể làm hỏng chúng. Do đó, yếu tố này rất quan trọng khi lắp đặt hệ thống, cần đảm bảo độ sâu của ống tưới lớn hơn 35 cm (tốt nhất là 45 cm), nhằm đảm bảo việc thu hoạch lạc không làm hỏng các ống tưới.
Mục tiêu của bài báo này là đánh giá (i) phản ứng của cây trồng đối với việc cung cấp nước qua hệ thống SDI và (ii) tính khả thi của việc sử dụng công nghệ SDI trong canh tác lạc.
Vật liệu và Phương pháp
Thí nghiệm được tiến hành tại Trạm Thực nghiệm Nông nghiệp Manfredi thuộc Viện Công nghệ Nông nghiệp Quốc gia, Córdoba, Argentina. Giống ASEM 400 INTA được gieo trồng vào ngày 19 tháng 12 năm 2017 với mật độ 14 cây/m², khoảng cách giữa các hàng là 0,7 m. Thu hoạch diễn ra vào ngày 18 tháng 5 năm 2018. Đơn vị thí nghiệm có chiều rộng 11 m và chiều dài 70 m. Đất là loại đất thịt pha cát, Typic Haplustoll, không có hạn chế đối với sự phát triển của rễ và sinh trưởng của cây trồng.
Các nghiệm thức bao gồm hai mức độ nước: đất tưới và đất không tưới. Việc tưới nước được thực hiện bằng hệ thống nhỏ giọt ngầm và theo phương pháp cân bằng nước do Severina và cộng sự (2012) đề xuất. Thiết bị tưới nhỏ giọt ngầm, do công ty Metzerplas cung cấp, gồm các đường ống tưới cách nhau 1,4 m, khoảng cách giữa các đầu nhỏ giọt là 50 cm và lưu lượng 1,2 lít/giờ. Điều kiện không tưới chỉ nhận nước từ lượng mưa tự nhiên.
Hàm lượng nước trong đất được đo định kỳ đến độ sâu 2 m bằng đầu dò neutron. Lượng nước tiêu thụ được xác định là sự chênh lệch giữa lượng nước sử dụng ban đầu và cuối cùng, cùng với lượng mưa và nước tưới trong các giai đoạn phân tích.
Ngoài các phép đo về nước, sinh khối cũng được lấy mẫu, đồng thời đo bức xạ cây trồng hấp thụ và nhiệt độ lá. Sinh khối được phân chia thành phần trên mặt đất và dưới mặt đất, sau đó được sấy khô ở 70°C đến khi đạt khối lượng không đổi. Lượng bức xạ hấp thụ được xác định bằng cách đo bức xạ trên và dưới tán cây bằng ceptometer. Nhiệt độ lá và không khí được đo bằng nhiệt kế hồng ngoại và giá trị tích lũy mức độ căng thẳng hàng ngày được xác định theo Jackson và cộng sự (1977). Hiệu quả sử dụng nước của tổng sinh khối được tính từ hệ số góc của mối quan hệ giữa tổng sinh khối đã hiệu chỉnh theo chi phí năng lượng và lượng nước tiêu thụ.
Hiệu quả sử dụng nước cho hạt được xác định từ tỷ số giữa sản lượng hạt thu hoạch và tổng lượng nước tiêu thụ. Khi thu hoạch, năng suất hạt, số hạt trên một đơn vị diện tích và khối lượng trung bình của hạt được xác định. Chỉ tiêu đầu tiên và thứ ba được xác định ở độ ẩm 0%.
Kết quả và thảo luận
Lượng mưa trong suốt chu kỳ cây trồng là 284 mm, thấp hơn đáng kể (-40%) so với số liệu lịch sử (giai đoạn 1931-2015) (https://inta.gob.ar/documentos/informacion-meteorologica-mensual-de-la-eea-manfredi) là 465 mm, và lượng nước tưới bổ sung là 210 mm. Lượng nước tiêu thụ trong suốt chu kỳ cây trồng thể hiện hai phản ứng trái ngược nhau (Hình 1a). Phản ứng đầu tiên, đại diện cho giai đoạn gieo – 65 ngày sau gieo (DAS) – tương tự nhau giữa các nghiệm thức và xác định lượng tiêu thụ là 250 mm. Phản ứng thứ hai, bắt đầu từ 65 DAS trở đi, cho thấy sự khác biệt về lượng tiêu thụ giữa các nghiệm thức. Sự giảm tiêu thụ ở nghiệm thức không tưới trùng với các giai đoạn cố định và phát triển của quả và hạt. Tỷ lệ nước hữu dụng vào đầu giai đoạn này là 23%, trong khi đến cuối giai đoạn này (122 DAS) gần với điểm héo vĩnh viễn (8% tổng lượng nước hữu dụng). Bối cảnh đất đai này, cùng với nhu cầu môi trường không được đáp ứng, đã làm trầm trọng thêm tình trạng thiếu nước, thể hiện qua sự gia tăng nhiệt độ tán lá, cuộn lá và rụng lá. Tổng lượng nước tiêu thụ là 507 mm đối với nghiệm thức tưới và 364 mm đối với nghiệm thức không tưới, giảm 28% ở nghiệm thức không tưới so với nghiệm thức tưới.
Ở các giai đoạn đầu của chu kỳ, khi lượng nước tiêu thụ và nhu cầu môi trường thấp hơn, sự sắp xếp của lá so với thân chính của cây tương tự nhau ở cả hai nghiệm thức và dẫn đến mức độ bức xạ bị chắn tương tự nhau (66% tại 45 DAS) (Hình 1b). Sau đó, do lượng mưa thấp, tình trạng thiếu nước trở nên nghiêm trọng hơn ở nghiệm thức không tưới và gây ra sự giảm mạnh bức xạ bị chắn (Hình 1b) do lá cuộn lại, và tăng nhiệt độ lá (Hình 1c) do khí khổng đóng lại. Những phản ứng này trên đất không tưới bắt đầu đảo ngược ở 110 DAS nhờ các đợt mưa liên tục kéo dài đến khi thu hoạch (108 mm cho giai đoạn 110 DAS – thu hoạch), thể hiện qua sự gia tăng bức xạ bị chắn (Hình 1b) và sản lượng sinh khối (Hình 1d), và duy trì khoảng cách nhiệt độ lá tương tự giữa các nghiệm thức (Hình 1c). Ở điều kiện tưới, cây trồng thể hiện sự phát triển tương phản so với cây trên đất không tưới (Hình 1d) và chỉ số căng thẳng nhiệt thấp hơn đáng kể từ sau khi ra hoa nhờ duy trì sự thoát hơi nước ở mức nhu cầu môi trường (Hình 1c). Bức xạ bị chắn đạt mức tối đa từ các giai đoạn đầu của chu kỳ (66 DAS) (Hình 1b) và sản lượng sinh khối tăng đều theo thời gian (Hình 1d).
Một số khía cạnh về sản lượng sinh khối so với các kịch bản nước cần được nhấn mạnh. Tốc độ tăng trưởng của cây trồng ở điều kiện tưới là 10,7 g/m2/ngày trong khoảng từ ngày 23 đến 108 của chu kỳ, trong khi ở điều kiện không tưới, tốc độ này thay đổi theo kịch bản môi trường. Cụ thể, do nhu cầu môi trường thấp và cung cấp đủ nước đất, tốc độ tăng trưởng cây trồng không tưới là 10,3 g/m2/ngày trong khoảng 23 đến 63 DAS, trong khi do thiếu nước nghiêm trọng từ 63 đến 108 DAS, dẫn đến rụng lá rõ rệt, tốc độ tăng trưởng chỉ còn 4,6 g/m2/ngày. Những phản ứng này dẫn đến sản lượng sinh khối tổng tại thời điểm thu hoạch là 975,3 g/m2 (9753 kg/ha) và 573,9 g/m2 (5739 kg/ha) cho đất tưới và không tưới, tương ứng (Hình 1d). Sinh khối quả thể hiện sự khác biệt về điều kiện nước giữa các nghiệm thức với tốc độ tăng trưởng quả là 5 g/m2/ngày trên đất tưới và 2,4 g/m2/ngày trên đất không tưới.
Hiệu quả sử dụng nước cho tổng sinh khối là 3,1 g/mm và 2 g/mm đối với đất tưới và không tưới, tương ứng; trong khi đối với sản lượng hạt là 0,59 g/mm và 0,42 g/mm cho đất tưới và không tưới, tương ứng. Các giá trị này thấp hơn đáng kể so với kết quả của Haro et al. (2010), làm dấy lên nghi ngờ rằng mức bức xạ và nhiệt độ thấp trong giai đoạn cố định và phát triển hạt vào thời điểm gieo muộn như trong nghiên cứu này đã kích hoạt các phản ứng như vậy.
Tại thời điểm thu hoạch, sinh khối quả là 432,9 g/m2 (4329 kg/ha) và 217,6 g/m2 (2176 kg/ha) cho đất tưới và không tưới, tương ứng (Hình 1d). Năng suất hạt và số lượng hạt khác biệt đáng kể giữa các nghiệm thức, với giá trị lần lượt là 301,0 g/m2 (3010 kg/ha) và 154,2 g/m2 (1542 kg/ha) cho đất tưới và không tưới, và 564 hạt/m2 và 316 hạt/m2 cho đất tưới và không tưới. Khối lượng hạt là 0,31 g và 0,27 g cho đất tưới và không tưới, và không có sự khác biệt đáng kể giữa các nghiệm thức.

Hình 1. Các phản ứng liên quan đến cân bằng nước và cacbon trong canh tác lạc dưới các điều kiện nước đối lập.
Độ sâu của ống tưới là 35 cm, cách xa đáng kể vùng phát triển và thu hoạch quả (0-15 cm) (Hình 2a). Độ sâu của ống tưới trùng với vùng có mật độ và kiến trúc rễ lớn nhất, đảm bảo khả năng tiếp cận nước và dinh dưỡng do công nghệ này cung cấp. Trong khi đó, việc cung cấp nước dưới bề mặt giúp giảm thiểu sự bốc hơi nước từ đất, từ đó tăng lượng nước sẵn có cho cây trồng và làm rõ sự khác biệt về sinh trưởng giữa các môi trường nước (Hình 2b).

Hình 2. (a) Cung cấp nước tưới dưới bề mặt cho cây lạc. (b) Cây lạc phát triển trong các điều kiện nước đối lập.
Kết luận
Hệ thống SDI đã nâng cao hiệu quả sử dụng tổng lượng nước, sinh khối và quả, dẫn đến sản lượng hạt tăng 95% trong điều kiện tưới tiêu.
Sự khác biệt rõ rệt giữa vùng sinh trưởng và vùng thu hoạch của quả lạc, cùng với việc đặt các đường ống tưới sâu hơn trong đất phù sa pha cát, cho thấy tính khả thi của việc ứng dụng công nghệ SDI trên các cánh đồng lạc.
Tài liệu tham khảo
HARO, R.J.; DARDANELLI, J.L.; COLLINO, D.J.; OTEGUI, M.E.; Thiếu nước và ảnh hưởng của việc ghim kém đến năng suất hạt đậu phộng: liên kết với hiệu suất sử dụng nước và bức xạ quang hợp. Field Crops Research, tập 61, trang 343-352.
https://inta.gob.ar/documentos/informacion-meteorologica-mensual-de-la-eea-manfredi. Thông tin khí tượng hàng tháng của EEA Manfredi. Viện Công nghệ Nông nghiệp Quốc gia. Có hiệu lực đến ngày 11 tháng 7 năm 2019.
JACKSON, R.J.; REGINATO, R.D.; IDSO, S.B. Nhiệt độ tán lúa mì: một công cụ thực tiễn để đánh giá nhu cầu nước. Water Resources Research, tập 13, trang 651–656, 1977.
LAMM, F.R.; MANGES, H.L.; STONE, L.R.; KHAN, A.H.; ROGERS, D.H. Nhu cầu nước của ngô tưới nhỏ giọt ngầm ở Tây Bắc Kansas. American Society of Agricultural Engineers, tập 38 (2), trang 441-448, 1995.
SEVERINA, I.; GIUBERGIA, J.O.; SALINAS, A.; MARTELLOTTO, E.; ARCE, A.; BOCCARDO, M.; ANDRIANI, J. Xác thực hai phương pháp cân bằng nước trong canh tác lúa mì dưới tưới bổ sung, tại vùng trung tâm Córdoba. Trong Boletín de Divulgación Técnica Số 11, xuất bản bởi Viện Công nghệ Nông nghiệp Quốc gia, 2012.