Sự phát triển của công nghệ tưới tiết kiệm nước và những bài học kinh nghiệm - phần 1

1.1 Sự phát triển của công nghệ tưới tiết kiệm nước

 Việc nghiên cứu và áp dụng các công nghệ tưới tiết kiệm nước là xu hướng chung của quốc tế nhằm thay thế cho các phương pháp, kỹ thuật tưới thông thường. Công nghệ tưới phun mưa, nhỏ giọt chính là một trong số những lựa chọn hàng đầu trong việc thúc đẩy phát triển thuỷ lợi của nhiều nước tiên tiến trên thế giới.

Tại Anh Công nghệ tưới tiết kiệm nước được xuất hiện từ cuối năm 1940 được áp dụng trong nhà kính. Ở Mỹ Nhiều cuộc nghiên cứu các hệ thống, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước đã được tiến hành ở nhiều nơi mà cụ thể là các hệ thống tưới nhỏ giọt được áp dụng hiệu quả cho hơn 600 ha cam quýt ở vùng ven sông của bang Caliornia- Mỹ từ những năm 1957-1965. Vào đầu những  năm 80, nhiều thực nghiệm về tưới nhỏ giọt cho bông đã được thực hiện ở California và Arizona. Hệ thống tưới nhỏ giọt ở đây không những đã làm tăng năng suất bông một cách đáng kể, mà còn giảm lượng nước và phân bón cần thiết. Ở vùng thung lũng Napa gần Temecula thuộc bang California, các hệ thống tưới nhỏ giọt cho nho được quản lý tốt và giảm ít nhất là 50% lượng nước tưới so với tưới phun mưa.

Một kinh nghiệm cho thấy là các vùng này đều thực hiện chế độ tưới  trên cơ sở số liệu đo đạc từ các thiết bị tại đồng ruộng. Việc sử dụng các thiết bị tại đồng ruộng một cách chính xác cùng với việc khống chế đúng lượng nước bởi các hệ thống tưới nhỏ giọt là một biện pháp quản lý hữu hiệu nhất.

Từ sau năm 1977, ở Mỹ người ta tổ chức tưới nhỏ giọt hiệu quả cho trên 8000 ha được tưới bằng các hệ thống điều khiển bởi hệ thống máy tính tại trung tâm. Thời gian tưới nhỏ giọt cho mỗi khoảnh, thửa ruộng được tự động theo chương trình máy tính có cập nhật, điều chỉnh hàng ngày.

Cũng trong thập kỷ 70, ở bang Louisiana nước Mỹ đã nghiên cứu phổ biến áp dụng thành công kỹ thuật tưới nhỏ giọt kết hợp bón phân, phun thuốc trừ sâu cho cây hồ đào làm tăng năng suất, đạt hiệu quả kinh tế cao.

Cuối năm 1984 thì 34.800 ha trên tổng số 45.400 ha mía ở Hawaii đã được chuyển từ tưói rãnh, tưới phun mưa toàn bộ sang tưói nhỏ giọt. Năng suất mía đã tăng lên 22% so với trước đó.

Israel là một trong những quốc gia nổi tiếng trên thế giới trong việc nghiên cứu, áp dụng thành công và có nhiều đóng góp quan trọng trong việc phát triển kỹ thuật tưới nhỏ giọt. Mặc dù vốn đầu tư cho hệ thống tưới nhỏ giọt khá cao nhưng sự hiệu quả trong việc tiết kiệm nước và tăng năng suất cây trồng đã làm cho công nghệ này khá phổ biến ở Israel. Khoảng 24.000 ha cây bông (chiếm 40% diện tích trồng bông) đã được tưới bằng kỹ thuật tưới nhỏ giọt. Nhiều trang trại ở Israel đã sử dụng các thiết bị thí nghiệm tại đồng ruộng để điều hành hệ thống tưới nhỏ giọt rất có hiệu quả.

Một trong những thành công của việc sử dụng nước mặn để tưới cho bông, lúa mì, lúa mạch … của Israel đã đi đến thành công. Hiện nay Israel là quốc gia đứng đầu trên thế giới  trong việc nghiên cứu chế tạo, áp dụng và xuất khẩu công nghệ tưới tiết kiệm nước, đặc biệt là tưới nhỏ giọt. 

Australia cũng là một trong những nước ứng dụng phổ biến về kỹ thuật tưới nhỏ giọt: gần 5.853 ha  trồng nho được tưới bằng kỹ thuật này. Các Vụ Nông nghiệp và  một số cơ quan khác của Australia đã có nhiều đóng góp trong việc nghiên cứu chế tạo thiết bị tưới tiết kiệm nước cho nho và cây trồng khác.

Tại Italia mà tiêu biểu là vùng trồng cam quýt phía đảo Sicily từ những năm 1964 đã được tưới hoàn toàn bằng các hệ thống tưới nhỏ giọt và đạt được hiệu quả cao. Đây là một vùng khô hạn và khan hiếm nước.

Từ những năm 70, Trung Quốc đã nghiên cứu thí nghiệm ứng dụng kỹ thuật tưới nhỏ giọt. Sau gần 30 năm nghiên cứu cải tiến đã đưa ra được mô hình kỹ thuật tưới nhỏ giọt Yến  Sơn phù hợp với điều kiện của đất nước họ, kỹ thuật đó có tên gọi là “Kỹ thuật tưới nhỏ giọt Yến Sơn”.

Các nước Đức, Anh, Hà Lan, Bỉ, Pháp, Tây Ban Nha, Nam Phi, Liên Xô(cũ)…đều phát triển nhanh và có nhiều kinh nghiệm, thành tựu trong nghiên cứu ứng dụng và phát triển kỹ thuật tưới hiện đại và tiết kiệm nước, nhất là kỹ thuật tưới nhỏ giọt.

Tưới phun mưa

Từ giữa các năm của thập kỷ 70, nhiều nhà nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng ở Israel, úc… đã thực sự bắt đầu trong việc nghiên cứu chế tạo, áp dụng các loại vòi phun mưa, đặc biệt khi Don Olson chế tạo vòi phun mưa lưu lượng nhỏ đã mang một ý nghĩa rất lớn đóng góp vào công cuộc phổ biến áp dụng kỹ thuật tưới phun mưa cục bộ trên thế giới.

Từ sau năm 1977, hệ thống tưới phun mưa với  lưu lượng nhỏ theo nhu cầu nước dự báo cũng đã được Mỹ áp dụng kết hợp với tưói nhỏ giọt cho trên 1000 ha canh tác cho các loại cây trồng như nho, hạnh nhân, cam quýt, táo, mận…

Ở vùng ngoại ô thành phố Ketleman thuộc bang California, kỹ thuật tưới phun mưa cục bộ gồm lưới phun mưa dạng lưu lượng nhỏ và tưới phun mưa dạng sương mù cũng được phổ biến rộng rãi từ truớc những năm 1980. Kỹ thuật tuới này đã thực sự tiết kiệm nước hơn nhiều so với các kỹ thuật thông thường và năng suất cây trồng đã được tăng lên đáng kể. Nhiều kết quả nghiên cứu, kinh nghiệm áp dụng và thành công ở đây đã khuyến khích mở rộng diện tích canh tác dược tưới phun mưa cục bộ cho vùng này và nhiều nơi khác trên thế giói.

New Zealand là một đất nước được thiên nhiên ưu đãi với khí hậu ôn hoà,  nguồn nước dồi dào, đất đai thích hợp cho việc phát triển thâm canh trồng trọt. Việc tưới nước ở đây chỉ nhằm bổ sung phụ thêm lượng mưa tự nhiên. Do mùa xuân có mưa nhiều nên rễ của các loại cây ăn quả như nho, kiwi… phát triển rộng , mặt khác loại và đặc điểm cấu trúc đất ở đây thường làm hạn chế phân bố và động thái ẩm trong đất nên xu hướng những năm gần đây ở New Zealan  là chuyển từ tưới nhỏ giọt sang tưới phun mưa cục bộ. Tuy hiệu quả cung cấp nước của hệ thống phun mưa kém hơn so với các hệ thống tưới nhỏ giọt nhưng chúng khắc phục được tính phức tạp và yêu cầu về động thái ẩm cũng như chuyển động, phân bố các chất dinh dưỡng hòa lẫn trong nước tưới, làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm cây trồng.

Các hệ thống tưới nhỏ giọt ở Hungary được bắt đầu sử dụng phổ biến từ  năm 1968. Các trường đại học, các cơ sở nghiên cứu thuỷ lợi ở đất nước này đã có nhiều đóng góp quan trọng trong việc cải tiến áp dụng và chế tạo thiết bị chuyên biệt phù hợp với điều kiện tự nhiên của Hungary. Không lâu sau khi đưa vào sử dụng hệ thống tưới nhỏ giọt cho trên 50 ha của hợp tác xã nông nghiệp Micsurin vào năm 1973 đạt hiệu quả cao, hệ thống trên quy mô 600 ha cũng được sử dụng công nghệ này. Hiện nay diện tích các loại cây trồng được tưới nhỏ giọt ở Hungary đã vượt quá 10.000 ha…

Hiện nay, hầu như các quốc gia trên thế giới ít nhiều đều áp dụng công nghệ tưói tiết kiệm nước. Trong đó công nghệ tưới phun mưa đóng góp một phần không nhỏ trong công tác tưới tiết kiệm nước cho hơn 1.000.000 ha cây trồng  trên thế giới  theo ước tính gần đây của FAO.

1.2 Tình hình áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước tại Việt Nam

Việt nam, công nghệ tưới tiết kiệm nước được bắt đầu từ năm 1993 và chủ yếu là thực nghiệm tại các cơ sở sản xuất. Khởi đầu là việc thiết kế, lắp đặt các hệ thống tưới phun mưa nhỏ, nhỏ giọt với sự giúp đỡ của các hãng và chuyên gia Israel ở Tân Cương – Thái Nguyên, công ty Mía đường Lam Sơn – Thanh Hoá, Trung tâm cây ăn quả tại Long Định – Tiền Giang. Hệ thống tưới hiện đại do Chính phủ Israel tặng và lắp đặt tại trường Cao đẳng kỹ thuật Nông nghiệp Hà Tây là một mô hình hoàn chỉnh của kỹ thuật tưới tiên tiến này. Ngoài ra, còn một số hệ thống nhỏ khác được các hãng của Mỹ, úc giúp đỡ dưới dạng quảng cáo sản phẩm lắp đặt tại Tuyên Quang, Đà Lạt, TP Hồ Chí Minh. Năm 2004 thành phố Hà nội đã nhập đồng bộ của hãng Netafim – Israel và lắp đặt tưới cho rau quả cao cấp tại Trung tâm rau quả, đây là hệ thống tưới hiện đại, theo chương trình đầy đủ nhất của công nghệ tưới tiết kiệm nước.

Hệ thống tưới tiết kiệm nước ở mức thấp, đơn giản hơn là tưới trực tiếp vào gốc cây trồng (nhờ đường ống dẫn áp lực thấp – vòi nước mềm do công nhân điều khiển), đã được trường Đại học Thuỷ lợi thiết kế, xây dựng áp dụng trên quy mô khá rộng (hơn 200ha) vào các năm 1993  đến năm 1995 tại khu dự án Khoa học Công nghệ “phát triển hệ sinh thái nông nghiệp Phủ Quỳ – Nghệ An” trên đồi núi canh tác cây ăn quả (cam, quýt) rất khó khăn về nguồn nước, đất đai thoái hoá. ứng dụng và phát triển kết quả từ hệ thống tưới gốc dự án Phủ Quỳ – Nghệ An, một số cơ sở nghiên cứu khác đã xây dựng tiếp hệ thống tưới loại này để tưới cho các cây ăn quả, cây công nghiệp như Trung tâm nghiên cứu cây ăn quả Phủ Quỳ – Nghệ An, một số nông trại canh tác cà phê ở Đăklăk, Lâm Đồng, Sơn La... và một số dự án tưới gốc cho các vườn ươm rừng ở Vĩnh Phú, Lâm Đồng, Đăklăk, Gialai... Các hệ thống này có hạn chế là độ bền, tuổi thọ chưa cao do thiết bị đường ống không được sản xuất chuyên dùng.

Năm 1997 Viện Khoa học Thuỷ lợi Miền nam đã thực hiện đề tài cấp Nhà nước mã số 08-09 “Nghiên cứu các giải pháp công nghệ tưới hiện đại tiết kiệm nước cho các vùng khan hiếm nước”. Kết quả đã chế tạo được một số sản phẩm vòi phun mưa nhỏ bằng kim loại và bằng chất dẻo và đã tiến hành chuyển giao KHCN áp dụng thực nghiệm tưới tiết kiệm nước tại các vườn cây công nghiệp (chè, cà phê, hồ tiêu, điều), cây ăn quả (nho, nhãn), các vườn trồng hoa, vườn ươm cây giống, rau màu xuất khẩu tại các tỉnh Lâm Đồng, Ninh Thuận, Bình Thuận, Quảng Trị, Nghệ An... Tuy nhiên, chất lượng và tuổi thọ của các vòi phun này còn thấp so với nước ngoài.

Viện Khoa học Thuỷ lợi cũng đã tiến hành nghiên cứu và đạt được kết quả bước đầu trong lĩnh vực này, chế tạo, thử nghiệm một số loại thiết bị cơ bản của hệ thống như các vòi phun tự động, cầm tay, một số loại lọc nước, đường ống chính. Đưa ra các sơ đồ phù hợp và những công thức tưới tiết kiệm nước cho các loại cây trồng chính. Những kết quả này đã được áp dụng thử nghiệm qua xây dựng các mô hình ở các tỉnh miền núi Trung du phía Bắc, miền trung Tây nguyên và một số nơi ở Đồng bằng.

Mặc dù vậy, tổng kết kết quả ở các dự án nghiên cứu này cho thấy, các yếu tố như: độ bền, độ an toàn và tuổi thọ của thiết bị chưa cao, vòi hay bị tắc do trình độ công nghệ sản xuất còn thấp, chưa được sản xuất hàng loạt nên giá thành còn cao. Ngoài ra cách bố trí đường ống và mức độ quan tâm bảo vệ hệ thống chưa đươc ý thức đầy đủ nên đã dẫn đến sự xuống cấp của một số thiết bị.

Nhận biết được nhiều ưu điểm của kỹ thuật tưới phun mưa, nhỏ giọt so với kỹ thuật tưới truyền thống, nhiều nơi đã bắt đầu ưu tiên áp dụng công nghệ này, trước hết phải kể đến vùng đất trồng hoa, rau tại Đà Lạt – Lâm Đồng, người dân đã đầu tư các hệ thống phun mưa, nhỏ giọt, với diện tích nhỏ lẻ từ vài trăm mét vuông của các hộ nông dân đến hàng nghìn ha (công ty Hfam). Các công nghệ tưới thường được người dân trên Đà Lạt áp dụng như: NaanDan, Netaphim, Ronto, Pastro,  có hãng đã có mặt tại Đà Lạt trên 10 năm,

Bằng thiết bị đồng bộ nhập ngoại, nhà máy đường Bourbon- Tây ninh đã áp dụng công nghệ tưới trên diện tích 2000 ha theo phương pháp dàn phun di động. Trung tâm cây ăn quả Long Định- Tiền giang cũng đã xây dựng khu tưới phun mưa 6 ha cho cây ăn qủa. Tuy nhiên các chương trình nghiên cứu thử nghiệm từ trước đến nay cho thấy việc áp dụng các công nghệ tưới tiết kiệm nước như tưới phun mưa, tưới nhỏ giọt trực tiếp nhập từ nước ngoài vào không hiệu quả vì giá thành cao, người dân miền núi phần lớn nghèo, kiến thức có hạn nên không có khả năng đầu tư và tiếp nhận các công nghệ đó một cách hiệu quả.
 
Hầu hết các tỉnh đều áp dụng các công nghệ tưới tiết kiệm nước, tuy nhiên ở các mức độ khá nhau, phụ thuộc vào loại cây trồng, nguồn nước, khả năng tài chính và giá thành sản phẩm.

Tại Bình thuận, công nghệ tưới nhỏ giọt cũng đã áp dụng từ thập niên 90, đầu tiên là Trung tâm giống cây trồng áp dụng cho 1,5 ha giống cây lâm nghiệp bằng hệ thống tưới phun mưa. Năm 2004 công ty Rạng Đông đã đầu tư hàng tỷ đồng cho hệ thống tưới phun mưa, nhỏ giọt tưới cho cho khu đồi rừng có tổng diện tích 500 ha tại khu đồi cát ven biển Mũi Né.

Gần đây công nghệ tưới phun mưa, nhỏ giọt đã được các hộ dân áp dụng cho cây Thanh Long, tuy nhiên diện tích còn nhỏ lẻ, mạnh mún.

1.3.  Hiệu quả của việc áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước

Tưới tiết kiệm nước là phương pháp tối ưu cho các vùng khan hiếm nước, tuy nhiên hiện nay nhiều nơi còn chưa có điều kiện áp dụng rộng rãi ra đại trà, lý do chính là vấn đề đầu tư kinh phí lớn, thêm vào đó còn có những nguyên nhân khách quan như vấn đề xây dựng các vùng cây trồng chuyên canh, giải quyết tốt khâu tiêu thụ sản phẩm, chính sách hỗ trợ nông dân, tìm đầu ra cho sản phẩm...vv là những yếu tố tác động mạnh đến khả năng áp dụng kỹ thuật tưới kinh tế này.

Khi tiết kiệm được nguồn nước tưới (hạn chế thất thoát, không tưới thừa nước, tưới hợp lý) chính là chúng ta đã đạt được hiệu qủa kinh tế cao cho một đơn vị nước tưới, do đó giải pháp tưới tiết kiệm nước không chỉ phù hợp cho vùng khan hiếm nước mà còn cho tất cả những nơi cần thiết nâng cao hiệu qủa sử dụng nguồn nước tưới.

Đưa kỹ thuật tưới tiết kiệm nước vào thực tế sản xuất nông nghiệp ngoài việc tiết kiệm nước tưới, công sức, năng lượng, nguyên vật liệu, tăng năng suất và nâng cao chất lượng sản phẩm, công nghệ tưới mới này sẽ góp phần phát triển kinh tế vườn, kinh tế trang trại, làm thay đổi hẳn bộ mặt nông thôn miền núi, vùng khô hạn nâng cao dần trình độ dân trí, đưa khoa học kỹ thuật tiếp cận với đời sống người dân, thu hẹp khoảng cách giữa thành thị và nông thôn, giữa miền núi và miền xuôi.

Qua ứng dụng vào một số hộ nông dân, được bà con nhiệt liệt hoan nghênh và đồng tình ủng hộ, nhiều hộ gia đình với sự giúp đỡ về kỹ thuật của chuyên gia đã tự nguyện ứng dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước trên mảnh đất canh tác của mình. Đây là một minh chứng cho tính hiệu qủa cao và tính thực tiễn của công nghệ này. Khẳng định hướng đi đúng và khả năng ứng dụng các công nghệ tưới tiết kiệm trong thời gian tới.

Hiệu quả kinh tế của tưới tiết kiệm nước là rõ ràng, chính người nông dân đã tự khẳng định điều đó, năng suất cao hơn, chất lượng sản phẩm tăng lên (điều này rất quan trọng đối với các loại cây có giá trị xuất khẩu như chè, cà phê, Nho, Thanh Long, Ca kao vv ). Tuy nhiên tưới tiết kiệm nước có mức đầu tư ban đầu lớn, thường là vượt quá khả năng kinh tế của người nông dân. Vì vậy hiện tại mới chỉ dừng lại ở đầu tư kỹ thuật tưới tiết kiệm nước hoặc thử nghiệm dạng mô hình cho những vùng có các loại cây trồng đặc trưng có giá trị kinh tế cao và ổn định cho thị trường nội địa và xuất khẩu như các loại cây công nghiệp cà phê, chè, các cây ăn trái như nho, xoài, thanh long và các loại rau, hoa qủa xuất khẩu...vv. Chưa có điều kiện áp dụng rộng rãi vào sản xuất đại trà cho các loại cây trồng khác.

-   Vốn đầu tư ban đầu với công tác tưới cho cây trồng cạn theo phương pháp tưới tiết kiệm nước rất cao, đây là một khó khăn đối với nông dân nói chung hiện nay, vì vậy dù biết rằng hiệu quả là rõ ràng song cũng khó đầu tư. Sau đây là một số kết quả khảng định hiệu quả của việc áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước.