Công nghệ tưới tiết kiệm nước giảm lượng sử dụng thế nào?

Vì vậy, hiệu quả đến từ ba kiểm soát đồng thời: đưa nước đến đúng nơi rễ có thể hấp thu, cấp đúng lượng để tránh vượt khả năng giữ nước của đất và tưới đúng thời điểm thay vì vận hành theo lịch cố định. Khi ba yếu tố này được kiểm soát tốt, cùng một nhu cầu nước hữu ích của cây có thể được đáp ứng với lượng nước lấy từ nguồn nhỏ hơn.

Giảm nước sử dụng bằng cách giảm phần nước không đến được cây

Có thể tách lượng nước tưới thành hai phần: nước thực sự đáp ứng nhu cầu của cây và phần bị mất do bốc hơi, chảy tràn, phân bố ngoài vùng rễ hoặc thấm xuống dưới tầng rễ. Công nghệ tưới hiệu quả chủ yếu tác động vào phần thứ hai.

FAO sử dụng hiệu suất tưới tại ruộng để phản ánh quan hệ này. Trong các giá trị chỉ dẫn của FAO, tưới nhỏ giọt có thể đạt hiệu suất khoảng 90%, trong khi tưới phun khoảng 75%. USDA NRCS cũng cho biết một hệ thống vi tưới được thiết kế, lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng tốt có thể đạt hiệu suất cấp nước khoảng 80–95%.

Hiệu suất cao hơn có nghĩa là cần lấy ít nước hơn để cung cấp cùng một lượng nước hữu ích cho cây. Tuy nhiên, các tỷ lệ trên là mức tham khảo chứ không phải mức tiết kiệm cố định cho mọi ruộng. Kết quả thực tế còn phụ thuộc hệ thống được thay thế, đất, khí hậu, cây trồng và cách vận hành.

Đưa nước sát vùng rễ làm giảm bốc hơi và chảy tràn

Tưới nhỏ giọt và vi tưới đưa nước ra với lưu lượng nhỏ tại hoặc gần bề mặt đất, sát khu vực cây cần nước. Thay vì làm ướt gần như toàn bộ diện tích như nhiều hình thức tưới phun hoặc cấp một lượng lớn nước cùng lúc như tưới mặt, hệ thống chỉ tạo vùng đất ẩm cần thiết quanh rễ.

Cách cấp nước chậm giúp tốc độ tưới phù hợp hơn với khả năng thấm của đất. Khi lượng nước đến bề mặt không vượt quá tốc độ đất có thể tiếp nhận, nguy cơ nước tích tụ rồi chảy khỏi khu vực tưới giảm. Diện tích bề mặt bị làm ướt nhỏ hơn cũng có thể hạn chế lượng nước bốc hơi trực tiếp từ đất.

FAO lưu ý rằng chảy tràn và thấm sâu khó kiểm soát hơn khi một lượng nước lớn được đưa vào ruộng trong thời gian ngắn. Cấp một lượng nước có kiểm soát với tốc độ thấp trực tiếp vào vùng rễ có thể giảm hai dạng thất thoát này.

Lợi ích phụ thuộc vào bố trí đầu nhỏ giọt và đặc tính đất. Đất cát làm nước di chuyển xuống dưới nhanh hơn, còn đất có cấu trúc khác tạo hình dạng vùng ướt khác nhau. Vì vậy, đặt đầu tưới sát cây nhưng sai khoảng cách hoặc tưới quá lâu vẫn có thể đưa nước ra khỏi vùng rễ.

Kiểm soát lưu lượng giúp chỉ cấp lượng nước cây và đất cần

Một lợi thế quan trọng của công nghệ tưới tiết kiệm nước là khả năng định lượng lượng nước cấp. Đầu nhỏ giọt, van điều áp, bộ điều khiển và thời gian vận hành cho phép chuyển từ cách tưới theo cảm giác sang một lượng nước xác định.

Ảnh hưởng của hiệu suất có thể thấy bằng một phép tính đơn giản. Nếu cây cần nhận thực tế 100 m³ nước và hệ thống chỉ đạt hiệu suất 70%, lượng nước phải cấp vào khoảng 142,9 m³. Nếu hiệu suất được nâng lên 90%, lượng cấp tương ứng còn khoảng 111,1 m³. FAO sử dụng chính nguyên lý này để minh họa khả năng giảm lượng nước lấy vào khi hiệu suất của hệ thống vi tưới được cải thiện.

Điểm quan trọng là tiết kiệm xuất hiện khi phần nước dư thực sự được loại bỏ. Nếu người vận hành chuyển sang nhỏ giọt nhưng vẫn tưới trong thời gian quá dài, nước có thể thấm sâu khỏi vùng rễ. USDA NRCS cảnh báo rằng hiện tượng này khó nhìn thấy trên bề mặt và tưới quá mức là một vấn đề đáng kể trong vận hành vi tưới.

Do đó, đầu tư thiết bị có lưu lượng thấp chưa đủ. Lưu lượng đầu tưới, số đầu tưới, khoảng cách giữa chúng và thời gian chạy phải phù hợp với nhu cầu cây cũng như khả năng chứa nước của đất.

Tưới đúng thời điểm tránh cấp nước khi đất chưa cần bổ sung

Một hệ thống có khả năng đưa nước chính xác vẫn có thể lãng phí nếu bật sai thời điểm. Lập lịch tưới giải quyết vấn đề này bằng hai câu hỏi: khi nào cần tưới và cần bổ sung bao nhiêu nước.

Nhu cầu tưới có thể được xác định từ cân bằng nước trong đất, độ ẩm đất hoặc nhu cầu bốc thoát hơi của cây. FAO sử dụng phương pháp dựa trên bốc thoát hơi tham chiếu và hệ số cây trồng để ước tính lượng nước cây sử dụng; cảm biến độ ẩm hoặc thiết bị đo thế nước trong đất có thể bổ sung thông tin về lượng nước còn sẵn trong vùng rễ.

Nhờ đó, bộ điều khiển có thể trì hoãn một lần tưới khi đất vẫn đủ ẩm hoặc giảm thời gian vận hành sau mưa. Đây là khác biệt lớn so với bộ hẹn giờ chỉ bật nước theo một lịch cố định mà không biết cây có thực sự thiếu nước hay không.

Tuy vậy, cảm biến không tự tạo ra tiết kiệm nếu được đặt sai vị trí, hiệu chuẩn không phù hợp hoặc ngưỡng điều khiển không phản ánh cây và loại đất thực tế. Công nghệ đo chỉ có giá trị khi tín hiệu của nó được chuyển thành quyết định tưới đúng.

Hiệu suất cao không có nghĩa là loại bỏ mọi lượng nước ngoài nhu cầu hấp thu

Mục tiêu của tưới hiệu quả không phải đưa hiệu suất lên 100% trong mọi hoàn cảnh. Một phần nước đôi khi cần đi qua vùng rễ để rửa muối tích tụ, đặc biệt khi sử dụng nước tưới có độ mặn đáng kể hoặc trong điều kiện lượng mưa không đủ thực hiện quá trình rửa tự nhiên.

FAO lưu ý rằng ngay cả hệ thống được quản lý tốt cũng không nên mặc định coi mọi lượng thấm xuống là lãng phí. Nếu cây và đất cần một phần nước cho kiểm soát muối, loại bỏ hoàn toàn phần này có thể làm môi trường rễ xấu đi dù số liệu nước cấp nhìn có vẻ thấp hơn.

Điều đó tạo ra một ranh giới quan trọng: “dùng ít nước nhất” và “dùng nước hiệu quả nhất” không hoàn toàn giống nhau. Lượng nước hợp lý phải đáp ứng nhu cầu cây cùng các yêu cầu cần thiết của vùng rễ, sau đó mới giảm những thất thoát không phục vụ hai mục tiêu này.

Mức tiết kiệm thực tế phụ thuộc hệ thống cũ và chất lượng vận hành

Không có một tỷ lệ phần trăm duy nhất áp dụng cho mọi trường hợp chuyển sang công nghệ tưới tiết kiệm nước. Nếu hệ thống ban đầu thất thoát lớn, dư địa giảm nước thường cao hơn. Nếu hệ thống hiện tại đã được quản lý tốt, chênh lệch có thể nhỏ hơn.

Trong quy mô vườn, một số tài liệu khuyến nông của các trường đại học Hoa Kỳ ghi nhận tưới nhỏ giọt có thể sử dụng ít hơn khoảng 30–50% nước so với tưới phun trong những điều kiện được mô tả. Con số này hữu ích để hình dung tiềm năng nhưng không nên coi là mức bảo đảm cho sản xuất nông nghiệp nói chung.

Muốn biết công nghệ có thực sự tiết kiệm hay không, cần so sánh lượng nước cấp trước và sau trong điều kiện nhu cầu cây tương đương. Đồng thời phải kiểm tra độ đồng đều của hệ thống, áp suất, lưu lượng đầu tưới, tắc nghẽn, rò rỉ, thời gian vận hành và độ ẩm vùng rễ. Một hệ thống nhỏ giọt bị tắc hoặc phân bố không đều có thể buộc người vận hành tưới lâu hơn để bù cho những vị trí thiếu nước, làm giảm lợi ích dự kiến.

Vì vậy, giá trị của công nghệ không nằm riêng ở tên phương pháp tưới. Hiệu quả xuất hiện khi thiết kế thủy lực, thiết bị cấp nước, dữ liệu nhu cầu cây và quyết định vận hành cùng hướng tới một mục tiêu: chỉ cấp lượng nước cần thiết vào nơi cần thiết trong thời điểm cần thiết.

Công nghệ tưới tiết kiệm nước giảm lượng sử dụng bằng cách thu hẹp khoảng cách giữa lượng nước lấy từ nguồn và lượng nước thực sự cần tại vùng rễ. Tưới cục bộ giảm diện tích làm ướt và nguy cơ chảy tràn; kiểm soát lưu lượng hạn chế cấp dư; lập lịch theo đất, thời tiết và cây trồng tránh những lần tưới không cần thiết.

Mức giảm thực tế không do thiết bị quyết định một mình. Hệ thống chỉ đạt hiệu quả cao khi được thiết kế đúng, phân phối nước đồng đều, không tắc nghẽn và được vận hành theo nhu cầu thực của cây. Vì thế, bản chất của công nghệ tưới tiết kiệm nước là nâng độ chính xác của việc cấp nước, chứ không đơn giản là thay một kiểu đầu tưới bằng kiểu khác.