Các kĩ thuật công nghệ tưới có vai trò quan trọng trong việc cung cấp, phân bố lượng nước trực tiếp đến cây trồng, với các phương pháp tưới truyền thống thì phải dùng một lượng nước hơn so với nhu cầu của cây. Vì vậy cần phải đánh giá, lựa chọn và áp dụng các phương pháp kĩ thuật tưới phù hợp với cây trồng, địa hình đất trồng và khi hậu tại đó.

Mục đích của việc tưới tiêu là cung cấp đủ nước đảm bảo cho cây trồng sinh trưởng và phát triển thông quá đất trồng. Đặc biệt đối với các vùng khô hạn hoặc bán khô hạn thì việc tưới nước càng trở nên quan trọng bởi vì chỉ có tưới nước mới có thể đảm bảo sự sống cho cây trồng. Phương pháp tưới truyền thống đã được sử dụng từ hàng nghìn năm nay, sử dụng chủ yếu là từ sức người và thủ công, vì vậy phương pháp này có rất nhiều nhược điểm như lãng phí nước, gây đóng váng, xói mòn đất, hoặc nước tưới không kịp ngấm vào đất trồng tạo thành dòng chảy mặt, hoặc là đất ngấm quá nhiều nước sẽ đưa nước và chất hữu cơ xuống sâu khỏi tầng rễ cây khiến cho cây không thể hấp thụ được chất dinh dưỡng, không đảm bảo được độ ẩm đất trồng thích hợp theo yêu cầu, gây ảnh hưởng xấu đến quá trình phát triển của cây. Tuy nhiên với kĩ thuật tưới tiết kiệm có thể cung cấp nước tưới một cách hợp lí và hiệu quả nhất, góp phần tăng năng suất và sản lượng cây trồng một cách đáng kể. Vì vậy mà việc nghiên cứu, phát triển và ứng dụng kĩ thuật tưới tiết kiệm nước là đặc biệt quan trọng và cần thiết, nó sẽ tạo ra triển vọng phát triển nông nghiệp trồng trọt cây công nghiệp, cây ăn quả, rau màu và các loại cây có giá trị kinh tế cao trên các vùng khan hiếm nước ở Việt Nam.       

Tưới phun mưa cho thanh long            

1. Kĩ thuật tưới tiết kiệm nước

1.1. Khái niệm

Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước hay còn gọi là tưới cục bộ (Locolized Irrigation System) hoặc hệ thống tưới ít nước (Low Volume Irrigation System) là công nghệ tưới được sử dụng nhằm tối ưu hóa hiệu quả của lượng nước, kĩ thuật tưới này sẽ kiểm soát được cung ứng một lượng nước tưới hạn chế với tần suất đều đặn cho tầng đất canh tác (bộ rễ cây hoạt động hiệu quả nhất ở tầng này). Công nghệ tưới tiết kiệm được nghiên cứu, cải tiến và hoàn thiện kĩ thuật trong suốt 20 năm. Hiện này, khi đã được hoàn thiện các chức năng hoạt động, công nghệ tưới tiết kiệm khi được thiết kế và quản lí thích hợp sẽ mang lại hiệu quả to lớn trong việc cung cấp, phân phối nước kết hợp cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng cũng như việc cơ giới hoá, tự động hoá các khâu tưới nước và chăm sóc.

Tưới tiết kiệm nước sẽ cung cấp nước cho cây trồng với một hệ thống đường ống khép kín với các thiết bị tưới là đầu ra cuối cùng. Các thiết bị tưới sẽ là phần khác biệt và đặc trưng nhất của mỗi hệ thống tưới. Vì vậy công nghệ tưới tiết kiệm nước sẽ được phân loại dựa vào các thiết bị đầu tưới của hệ thống, gồm 2 loại: Tưới nhỏ giọt và tưới phun mưa cục bộ

  + Tưới nhỏ giọt: Là kĩ thuật tưới có các đầu ra là các thiết bị tạo giọt nước được đặt trên mặt dất gần gốc cây, cung cấp nước tưới cho cây trồng dưới dạng nước nhỏ giọt.

  + Tưới phun mưa cục bộ: Là kĩ thuật tưới cung cấp nước cho cây trồng dưới dạng hạt mưa hoặc hạt sương trên một phạm vi nhất định xung quanh gốc cây trồng.

1.2. Cấu tạo hệ thống tưới tiết kiệm nước

Một hệ thống tưới tiết kiệm nước cơ bản sẽ bao gồm bốn phần chính:
Đầu vào: Đây là phần đầu tiên của hệ thống tưới tiết kiệm nước, là các máy bơm có nhiệm vụ hút nước từ các nguồn ở bên ngoài như ao, hồ, sông, giếng, bể….để cung cấp nước cho toàn hệ thống. Các máy bơm được sử dụng ở phần đầu vào thường là các máy bơm li tâm có lưu lượng nhỏ và áp lực bơm từ thấp đến trung bình.

Các thiết bị xử lý và điều khiển: Đây là phần quan trọng nhất, được coi như não bộ của cả hệ thống tưới tiết kiệm. Ở phần này sẽ bao gồm 4 thiết bị:

  + Van điều chỉnh có chức năng thay đổi áp lực và lưu lượng nước trên toàn hệ thống. Van điều chỉnh sẽ có một van tổng đặt tại đầu hệ thống và một số van đặt tại đầu các đường ống nhánh hoặc đầu các ống cấp dưới.

  + Van kiểm tra có vai trò điều chỉnh áp lực bảo vệ an toàn cho đường ống.

  + Thùng chứa được dùng hoà tan chất dinh dưỡng hoặc hóa chất như phân bón, thuốc trừ sâu. Thùng chứa sẽ được thiết kế với áp lực nhỏ với một đầu vào và một đầu ra.

  + Thiết bị lọc sạch nước có thể thiết kế dùng 1 tấm lưới, ống lọc có đường kính mắt lưới hoặc cũng có thể là bể lọc ngược tùy theo cầu của thiết bị tưới, cũng có thể là một bể lọc ngược.

Đường ống áp lực: Bao gồm các đường ống chính, ống nhánh. Đường ống chính có nhiệm vụ kết nối các đường ống nhánh với công trình đầu mối, đường ống tưới nối với đường ống nhánh cấp cuối cùng. Chất liệu của hệ thống đường ống phụ thuộc vào ngân sách cũng như các điều kiện khí hậu tại vùng trồng trọt, có thể sử dụng các đường ống làm từ các chất liệu thép, nhựa PVC, xi măng, Polyetylen...vv thông dụng nhất vẫn là PVC, Pe...vv.            

Thiết bị tưới: Hay còn gọi là béc tưới, là thiết bị đầu ra của hệ thống tưới tiết kiệm nước, thiết bị này có nhiều chủng loại đa dạng như thiết bị tạo giọt, thiết bị phun mưa, phun sương để lộ thiên hoặc đặt ngầm dưới mặt đất, hoặc cũng có thể các đoạn ống nhỏ, chùm ống nhỏ, ống có đục lỗ (vách đơn hoặc vách kép).

Một số đầu tưới phun sương

1.3. Nguyên lý hoạt động

Hệ thống tưới tiết kiệm nước được hoạt động theo nguyên lí: Bộ phận đầu vào sẽ cung cấp nước cho hệ thống từ nguồn nước bên ngoài, khi đó dưới áp lực, nước sẽ chảy qua van kiểm tra, van điều chỉnh. Một phần dòng chảy sẽ qua thùng chứa và sẽ hòa tan chất dinh dưỡng có trong thùng chứa dưới một áp lực thích hợp, phần dòng chảy còn lại sẽ chảy hướng xuyên qua thùng. Nếu trong thùng có chứa phân bón hoặc thuốc trừ sâu hòa tan thì dòng chảy sẽ hòa lẫn và mang theo chất đó ra khỏi thùng và chảy vào đường ống chính. Nước được lọc sạch khi qua thiết bị lọc.

Hình thức và phạm vi tưới nước của hệ thống tưới được phân phối và cung cấp phụ thuộc vào cấu tạo và chức năng của các thiết bị tưới khác nhau. Thiết bị tưới nhỏ giọt, các thiết bị đục lỗ, ống tưới nhỏ, chùm ống nhỏ, các thiết bị tạo ra giọt nước hoặc rỉ ra với lưu lượng nhỏ không đổi dưới áp lực không khí hoặc gần với áp lực không khí. Thiết bị tưới phun mưa khi có dòng nước áp lực đi đến đập vào mặt chắn hay cánh quay sẽ phân xé dòng nước phun ra không khí ở dạng các hạt mưa nhỏ hoặc hạt sương.

Tùy theo nhu cầu sử dụng nước mà người quản lý hệ thống điều chỉnh lưu lượng, áp lực thông qua van khống chế tại đầu các đường ống. Nước có áp chuyển động trong các đường ống đến các thiết bị tưới để cung cấp cho cây trồng.

2. Nghiên cứu và ứng dụng tưới tiết kiệm nước trên thế giới và ở việt nam.

Kĩ thuật tưới tiết kiệm nước đã được áp dụng lần đầu vào những năm 40 của thế kỉ XX tại các nhà kính trồng cây ở nước Anh. Vào những năm tiếp theo của thập kỉ 50, hệ thống tưới tiết kiệm nước được áp dụng vào những cánh đồng trồng trọt tại Israel với nhiều cải tiến hơn so với ở Anh. Hệ thống tưới tiết kiệm nước tiếp tục được nghiên cứ và cải tiến trong những năm tiếp theo, đặc biệt vào những năm 60 của thế kỉ XX, Mĩ và Israel đã nghiên cứu và hoàn thiện kĩ thuật tưới nhỏ giọt với các kĩ thuật công nghệ tự động hiện đại, có khả năng tiết kiệm rất nhiều lượng nước tưới cho cây trồng so với cách tưới truyền thống.

Việc Israel ứng dụng thành công việc sử dụng các đường ống và thiết bị tưới là bằng chất liệu nhựa được coi là bước tiến vượt bậc trong quá trình cải tiến hoàn thiện hệ thống tưới tiết kiệm nước, mở ra gia đoạn mới trong cho việc áp dụng công nghệ váo canh tác nông nghiệp trên toàn thế giới. Diện tích canh tác được tưới bằng kỹ thuật, công nghệ tưới tiết kiệm nước trên thế giới không ngừng tăng lên. Mỹ, Israel, úc, ý, áo, Tây Ban Nha, Hungary, Đức vv...  là những nước trên thế giới có nhiều kinh nghiệm và thành tựu trong lĩnh vực nghiên cứu, áp dụng công nghệ kỹ thuật tưới tiết kiệm nước.

Kĩ thuật tưới tiết kiệm nước được du nhập vào Việt Nam từ năm 1993 nhưng chủ yếu là dưới dạng thực nghiệm tại các cơ sở sản xuất nông nghiệp. Khi du nhập vào Việt Nam, để phù hợp với điều kiện tự nhiên và đặc điểm sinh trưởng của cây trồng mà hệ thống tưới tiết kiệm hoạt động ở mức thấp là tưới trực tiếp vào tận gốc cây trồng (nhờ đường ống dẫn áp lực thấp - vòi nước mềm do công nhân điều khiển). Đây là mô hình đã được Trường Đại học Thủy lợi thiết kế, xây dựng áp dụng thử nghiệm trên quy mô khá rộng (hơn 200 ha) 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 hóa. ứng dụng và phát triển kết quả từ hệ thống tưới gốc dự án Phủ Quỳ - Nghệ An, một số cơ sở và 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 Đăk lăk, Lâm Đồng, Sơn La,... và một số tưới gốc cho các vườn ươm cây rừng ở Vĩnh Phú, Lâm Đồng, Đăk Lăk, Gia Lai,...  hệ thống có hạn chế là độ bền,  tuổi thọ chưa cao do thiết bị đường ống không được sản xuất chuyên dùng.