Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN NHẢ CHẬM THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƢỜNG ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP Mã số: ĐH2015-TN04-08 Chủ nhiệm đề tài: TS TRẦN QUỐC TOÀN Thái Nguyên, năm 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN NHẢ CHẬM THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƢỜNG ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP Mã số: ĐH 2015-TN 04-08 Xác nhận tổ chức chủ trì Chủ nhiệm đề tài TS Trần Quốc Toàn Thái Nguyên, năm 2017 DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI Đơn vị công tác Nội dung nghiên cứu cụ thể đƣợc giao TT Họ tên TS Trần Quốc Toàn Khoa Hoá học – ĐHSP ĐH Thái Nguyên Chủ nhiệm đề tài TS Dương Ngọc Toàn Khoa Hoá học – ĐHSP ĐH Thái Nguyên Nghiên cứu chế tạo phân bón nhả chậm TS Vũ Văn Nhượng Khoa Hoá học – ĐHSP ĐH Thái Nguyên Nghiên cứu chế tạo phân bón nhả chậm Th.S Đinh Thúy Vân Khoa Hoá học – ĐHSP ĐH Thái Nguyên Nghiên cứu chế tạo phân bón nhả chậm TS Nguyễn Hữu Quân Phòng KH – CN hợp tác quốc tế- ĐHSP – ĐH Thái Nguyên Thư kí hành lĩnh vực chuyên môn ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị Nội dung nƣớc phối hợp nghiên cứu Cung cấp tư liệu, trao đổi Viện Hóa học- Viện Hàn lâm chuyên môn, hoá chất, dụng cụ KH&CN Việt Nam phối hợp nghiên cứu Họ tên ngƣời đại diện đơn vị TS Nguyễn Thanh Tùng Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công Phân tích mẫu, đo SEM nghệ Việt Nam Khoa Hoá học, ĐH Sư phạm Phối hợp nghiên cứu trao đổi PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan ĐH Thái Nguyên chuyên môn MỤC LỤC Trang Danh sách thành viên tham gia đề tài Danh mục bảng Danh mục hình Danh mục chữ viết tắt Thông tin kết nghiên cứu Information on research results MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Khách thể đối tượng nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc nội dung đề tài Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1.Vai trò phân bón sản xuất lương thực, tác động việc sử dụng phân bón tới môi trường, sinh thái sức khoẻ 1.2 Giới thiệu chung phân bón nhả chậm 1.3 Ứng dụng phân bón nhả chậm 1.4 Giới thiệu số nguyên vật liệu dùng chế tạo phân bón nhả chậm 1.5 Tình hình nghiên cứu phân bón nhả chậm Việt Nam Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Nguyên liệu, hóa chất 2.2 Dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 2.3 Một số phương pháp phân tích phân bón 2.4 Phương pháp tiến hành Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Chế tạo lõi phân bón nhả chậm 3.1.1 Biến tính tinh bột 3.1.2 Lựa chọn chất kết dính cho phân bón ure nhả chậm 3.1.3 Lựa chọn chất kết dính cho phân bón NPK nhả chậm 3.2 Chế tạo vỏ bọc cho phân bón nhả chậm 3.2.1 Đặc trưng vật liệu lớp vỏ bọc 3.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng parafin đến lớp phủ polyurethan 3.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng polyurethan đến độ dày tỉ lệ bọc lớp vỏ 3.3 Nghiên cứu trình nhả chậm phân bón 3.3.1 Nghiên cứu trình nhả phân bón nước 3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến khả nhả dinh dưỡng phân bón 3.3.3 Ảnh hưởng pH đến khả nhả dinh dưỡng phân bón 3.3.4 Quá trình nhả phân bón đất 3.3.5 Đánh giá khả phân hủy sinh học lớp vỏ phân bón 3.4 Ứng dụng phân bón nhả chậm cho số trồng 3.4.1 Ứng dụng phân bón nhả chậm cho bí xanh 3.4.2 Ứng dụng phân bón nhả chậm cho chè 11 KẾT LUẬN 13 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1: Ảnh hưởng thời gian biến tính tới KLPTTB số cacboxyl tinh bột Bảng 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng PU đến độ dày lớp vỏ tỉ lệ bọc Bảng 3.3 Ảnh hưởng phân bón ure nhả chậm đến thời gian sinh trưởng Bảng 3.4 Ảnh hưởng phân bón nhả chậm đến sinh trưởng phát triển bí xanh Bảng 3.5 Ảnh hưởng lượng phân bón nhả chậm đến hình thái cấu trúc bí xanh 10 Bảng 3.6 Ảnh hưởng phân bón ure nhả chậm đến suất yếu tố cấu thành suất 10 Bảng 3.7 Hiệu kinh tế thu mô hình ứng dụng phân bón nhả chậm cho bí xanh 11 Bảng 3.8 Ảnh hưởng phân bón nhả chậm đến yếu tố cấu thành suất chè 11 Bảng 3.9 Ảnh hưởng phân bón nhả chậm đến suất chè (tính trung bình lứa hái) 12 Bảng 3.10 Hiệu kinh tế thu mô hình ứng dụng phân bón nhả chậm cho chè 12 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 3.16 Đặc tính nhả N mẫu phân ure nhả chậm nước Hình 3.17 Đặc tính nhả N mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm nước Hình 3.18 Đặc tính nhả P mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm nước .5 Hình 3.19 Đặc tính nhả K mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm nước Hình 3.20 Đặc tính nhả N phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm Hình 3.21 Đặc tính nhả P phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm .6 Hình 3.22 Đặc tính nhả K phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm Hình 3.29 Đặc tính nhả N mẫu phân ure nhả chậm đất Hình 3.30 Đặc tính nhả N phân bón NPK nhả chậm đất Hình 3.31.Đặc tính nhả P phân bón NPK nhả chậm đất Hình 3.32.Đặc tính nhả dinh K phân bón NPK nhả châm đất DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ ASC Axit ascorbic - C6H8O5 APS Amoni pesunfat - (NH4)2S2O8 AAm Acrylamit - C3H5NO (CH2=CH–CONH2) CRF Phân bón nhả có kiểm soát (Controlled Release Fertilizer) CDU Ure formaldehit/Ure-crotonaldehit DAP Điamonihiđrophotphat - (NH4)2HPO4 DCD Dixyandiamide IR Phổ hồng ngoại IBDU 10 IFA Hiệp hội phân bón quốc tế 11 MAP MgNH4PO4.6H2O 12 MBA N,N'- metylenbisacrylamit - C7H10N2O2 13 MC Trộn hóa học 14 NUE Hiệu sử dụng N 15 NPK Phân chứa N, P, K 16 SEM Hiển vi điện tử quét (Scanning Electronic Microscopy) 17 SRF Phân bón nhả chậm (Slow Release Fertilizer) 18 PVA Poly vinylancol 19 PCF Phân bọc polyme 20 PSCF Phân bọc polyme lưu huỳnh 21 PU Polyurethan 22 UF Ure formaldehit 23 SA Amonisunfat (NH4)2SO4 24 SCU Phân bọc lưu huỳnh 25 MMT Montmorillonit 26 TGA Phân tích nhiệt trọng lượng (Thermal GravimetricAnalysis) 27 FAO Tổ chức lương thực nông nghiệp liên hợp quốc 28 FAV Hiệp hội phân bón Việt Nam Ure-isobutyraldehit THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng sản xuất nông nghiệp Mã số: ĐH2015 – TN04 – 08 Chủ nhiệm đề tài: TS Trần Quốc Toàn Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Sư phạm – ĐH Thái Nguyên Thời gian thực hiện: 24 tháng (từ tháng 9/2015 đến tháng 9/2017) Mục tiêu - Chế tạo thành công số loại phân bón nhả chậm với vỏ bọc polyurethan thân thiện với môi trường - Ứng dụng thử nghiệm phân bón nhả chậm cho số trồng (cây bí xanh, chè) sản xuất nông nghiệp tỉnh Thái Nguyên Tính sáng tạo - Đã chế tạo phân bón nhả chậm (ure NPK) kĩ thuật vê viên tạo màng bọc polyurethan - Lớp vỏ bọc phân bón chế tạo từ polyurethan có khả phân hủy sinh học; phân bón nhả chậm không ảnh hưởng xấu đến tính chất lý hóa đất - Phân bón nhả chậm chế tạo giúp bí xanh chè sinh trưởng, phát triển tốt, tiết kiệm chi phí phân bón thời gian bón phân Giảm 40% lượng phân bón so với phân bón thông thường mà cho suất cao Kết nghiên cứu 4.1 Đã nghiên cứu sử dụng tinh bột biến tính NaClO làm chất kết dính cho lõi phân nhả chậm (ure, NPK (30:10:10), NPK (16:16:16)) tìm hàm lượng tinh bột biến tính tối ưu tương ứng cho loại phân 3,0%; 2,5% 6,0% 4.2 Đã chế tạo thành công phân ure nhả chậm NPK nhả chậm kĩ thuật vê viên bọc màng polyurethan Bằng cách điều chỉnh hàm lượng polyurethan (từ 3-25%) tạo lớp vỏ có chiều dày trung bình khác (từ 20 đến 120 µm) Phân ure, NPK (30:10:10), NPK (16:16:16) nhả chậm với độ dày lớp vỏ 30, 50 70 µm nghiên cứu chế tạo, thử nghiệm cho bí xanh chè 4.3 Đã nghiên cứu trình nhả dinh dưỡng (N, P, K) phân bón chế tạo nước đất Kết cho thấy tốc độ nhả dinh dưỡng phụ thuộc chiều dày lớp vỏ Với mẫu phân có độ dày vỏ bọc trung bình 30, 50 70 µm, thời gian nhả dinh dưỡng môi trường nước (ở 25oC) khoảng 15, 40 75 ngày; môi trường đất khoảng 90, 180 270 ngày 4.4 Đã nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ, pH môi trường đến khả nhả chất dinh dưỡng phân bón Kết cho thấy tốc độ nhả dinh dưỡng tăng tăng nhiệt độ Trong môi trường axit (pH=4-6) môi trường kiềm (pH=8-9) tốc độ nhả dinh dưỡng tăng dần, nhiên ảnh hưởng không lớn 4.5 Bằng cách xác định độ giảm khối lượng quan sát thay đổi cấu trúc bề mặt lớp vỏ cho thấy, lớp vỏ phân bón sau thời gian chôn đất có khả phân hủy sinh học 4.6 Đã ứng dụng phân bón nhả chậm có độ dày lớp vỏ trung bình 30 µm cho bí xanh 70 µm cho chè xanh Phân nhả chậm không ảnh hưởng xấu đến tính đất, thích hợp cho phát triển bí xanh chè Khí sử dụng phân bón nhả chậm 60% so với lượng phân bón thông thường cho suất hiệu kinh tế cao 5 Sản phẩm 5.1 Sản phẩm khoa học Trần Quốc Toàn, Nguyễn Trung Đức, Nguyễn Thu Hương, Nguyễn Văn Khôi, Nguyễn Thanh Tùng, Phạm Thị Thu Hà, Trần Đại Lâm (2016), „‟Tổng hợp nghiên cứu tính chất phân bón ure nhả chậm‟‟, Tạp chí Hoá học, 54(5e1,2), tr 106-110 Trần Quốc Toàn, Nguyễn Trung Đức, Nguyễn Thu Hương, Nguyễn Văn Khôi, Nguyễn Thanh Tùng, Hoàng Thị Vân An (2016), „‟Ảnh hưởng chất kết dính chiều dày lớp phủ tới động thái nhả dinh dưỡng phân bón ure nhả chậm dạng viên‟‟, Tạp chí Hoá học, 54(6e2), tr 86-90 Trần Quốc Toàn, Nguyễn Văn Khôi, Nguyễn Thanh Tùng, Trần Đại Lâm, Đinh Thúy Vân (2016), „‟Nghiên cứu tương tác polivinyl ancol, polivinyl axetat với ure bentonit Bình Thuận‟‟, Tạp chí Khoa học Công nghệ Thái Nguyên, 159(14), tr 41-44 Trần Quốc Toàn, Nguyễn Văn Khôi, Nguyễn Thanh Tùng, Nguyễn Trung Đức, Đỗ Công Hoan, Nguyễn Thu Hương (2016), „‟Ảnh hưởng phân ure nhả chậm đến sinh trưởng suất giống bí xanh số Thái Nguyên‟‟, Tạp chí Khoa học Công nghệ Thái Nguyên, 158(13), tr 67-71 Trần Quốc Toàn, Nguyễn Văn Khôi, Nguyễn Thanh Tùng, Trần Đại Lâm, Ngô Thị Minh Trang, Trần Thị Thuỳ Dương (2016), „‟Tổng hợp nghiên cứu tính chất phân ure nhả chậm sở polivinyl ancol khoáng sét‟‟, Kỷ yếu hội thảo khoa học sinh viên cán trẻ trường Đại học Sư phạm toàn quốc lần thứ VI năm 2016 ĐHSP TPHCM, tr 953-961 Trần Quốc Toàn, Nguyễn Thanh Tùng, Nguyễn Trung Đức, Đỗ Công Hoan, Nguyễn Thu Hương (2017), „‟Ảnh hưởng phân bón nhả chậm tới suất hiệu kinh tế chè kinh doanh huyện Đồng Hỷ, Thái Nguyên‟‟, Tạp chí Khoa học Công nghệ Thái Nguyên,161(01), tr 45-49 5.2 Sản phẩm đào tạo Trần Quốc Toàn (2017), Chế tạo nghiên cứu động học trình nhả chất dinh dưỡng số loại phân bón nhả chậm, Luận án tiến sỹ, Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Ngô Thị Minh Trang (2015), Nghiên cứu tổng hợp phân bón ure nhả chậm từ polivinyl ancol bentonit, Đề tài NCKH Sinh viên, Trường Đại học Sư Phạm, Đại học Thái Nguyên Bùi Thanh Giang, Vũ Thị Hiền (2016), Tổng hợp nghiên cứu tính chất phân bón ure nhả chậm với vỏ bọc poliurethan bước đầu thử nghiệm chè xanh, Đề tài NCKH Sinh viên, Trường Đại học Sư Phạm, Đại học Thái Nguyên Đỗ Thị Trang Quyên, Nguyễn Thị Phượng (2016), Nghiên cứu tổng hợp phân bón ure nhả chậm từ polyvinyl axetat, bentonit bước đầu thử nghiệm cải ngọt, Đề tài NCKH Sinh viên, Trường Đại học Sư Phạm, Đại học Thái Nguyên 5.3 Sản phẩm ứng dụng 09 loại phân bón nhả chậm (với độ dày lớp vỏ trung bình 30, 50 and 70 µm): 03 loại phân ure nhả chậm, 03 loại phân NPK (30:10:10) nhả chậm 03 loại phân NPK (16:16:16) nhả chậm Phƣơng thức chuyển giao, địa ứng dụng, tác động lợi ích mang lại kết nghiên cứu Kết đề tài sử dụng đào tạo cử nhân khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm-Đại học Thái Nguyên ứng dụng sản xuất nông nghiệp tỉnh Thái Nguyên nhân rộng nước Ngày 08 tháng năm 2017 Tổ chức chủ trì Chủ nhiệm đề tài Trần Quốc Toàn INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information Project Title: “Design of several environmentally riendly slow - release fertilizers and application for agriculture production ” Code number: ĐH2015-TN04-08 Coordinator: Dr Tran Quoc Toan Implementing Institution: College of Education Thai Nguyen University Duration from: 24 months (from 9/2015 to 9/2017) Objective(s) - Successfully synthesis of several environmentally friendly polyurethane covered slow - release fertilizers - Initially application of slow - release fertilizer for some crops (winter melon, tea ) in agriculture production in Thai Nguyen province Creativeness and innovativeness - Successfully fabricated controlled release fertilizer (urea and NPK) by pelletizing technique and coated with polyurethane membrane - The envelope of the fertilizer manufactured from polyurethanes capable of biodegradation; Controlled release fertilizers are not adversely affecting the physical and chemical properties of the soil - Pre-controlled release fertilizers helped courgettes and the tea trees grow up and thrive while saved the cost of fertilizers and fertilizing time Reduced the amount of fertilizer of 40% compared to conventional fertilizers but still kept high efficiency Research results 4.1 Modified starch within hours is used as the bond for slow-release fertilizer core Core of ure, NPK (30:10:10) and NPK (16:16:16) has optimal denautured starch content of 3.0%; 2.5% 6.0% respectively 4.2 Sythesize successfully slow-release Ure and NPK by the technique of rolling ball and covering membrane by polyurethan By adjusting polyurethan content (from 3-25%), the cover layer with different average thickness of from 20 to 120 µm 4.3 The rate of nutrition release depends on the cover layer thickness At 25oC in the water, the time for nutrition release of slow-release fertilizer is about 15, 40 and 75 dayswith the average cover thickness in turn 30, 50 and 70 µm, respectively In the soil, the time for nutrition release of slow release fertilizer is about 90, 180 and 270 days with the cover thickness in turn 30, 50 and 70 µm, repectively 4.4 Effects of temperature, pH of the environment on the ability of fertilizer‟s nutritions release was studied Results showed that therate ofnutrition release increased when temperature increased In acid and (pH=4-6) alkakine (pH=8-9) medium, the rateofnutrition release increased gradually, however these effects werenot considerable 4.5 By determining weight loss and SEM images, it showed that the fertilizer cover layer after the buring in the soil was able to be decomposed biologically 4.6 Apply slow-release fertilizer with the average cover layer thickness of 30 µm for green pumpkin and 70 µm for tea Slow-release fertilixzer didnot affect harful on soil characeristics and conform with development of green pumpkin and tea When using slow-release fertilizer by 60% in comparison with normal weight brings back the highest ouput and economic effects 5 Products 5.1 Scientific products Tran Quoc Toan, Nguyen Trung Dức, Nguyen Thu Huong, Nguyen Van Khoi, Nguyen Thanh Tung, Pham Thi Thu Ha (2016), „‟Synthesis and properties of slow-release urea fertilizer‟‟, Vietnam Journal of Chemistry, 54(5e1,2), pp.106-110 Tran Quoc Toan, Nguyen Trung Duc, Nguyen Thu Huong, Nguyen Van Khoi, Nguyen Thanh Tung, Hoang Thi Van An (2016), „‟Effect of binder and coating thickness on the nutrient release behaviour of granular slow-release Urea fertilizer‟‟, Vietnam Journal of Chemistry, 54(6e2), pp 86-90 Tran Quoc Toan, Nguyen Van Khoi, Nguyen Thanh Tung, Tran Dai Lam, Dinh Thuy Van (2016), „‟Research interaction between polivinyl ancol, polivinyl axetat with urea and bentonite Binh Thuan „‟, Journal of Science and Technology Thai Nguyen, 159(14), pp 41-44 Tran Quoc Toan, Nguyen Van Khoi, Nguyen Thanh Tung, Nguyen Trung Duc, Do Cong Hoan, Nguyen Thu Huong (2016), „‟Effect of slow-release urea fertilizer on growth and yield of winter melon no.1 in Thai Nguyen‟‟, Journal of Science and Technology Thai Nguyen, 158(13), pp 67-71 Tran Quoc Toan, Nguyen Van Khoi, Nguyen Thanh Tung, Tran Dai Lam, Ngo Thi Minh Trang, Tran Thi Thuy Duong (2016), ''Synthesis and properties of slow released ure fertilizer based on polyvinyl alcol and clay'', Proceedings of the sixth national student-teacher-training conferences for students and young professionals, pp 953-961 Tran Quoc Toan, Nguyen Thanh Tung, Nguyen Trung Duc, Do Cong Hoan, Nguyen Thu Huong (2017), „‟Effects of slow-release fertilizer on the yield and economic efficiency of commercial tea plantation In Dong hy district, Thai Nguyen province‟‟, Journal of Science and Technology Thai Nguyen, 161(01), pp 45-49 5.2 Training products 1.Tran Quoc Toan (2017), Preparation and study the kinetics of nutrient release some controlled release fertilizer, Ph.D dissertation, Graduate University of Science and Technology, Vietnam Academy of Science and Technology Ngo Thi Minh Trang (2015), Design slow release urea fertilizer based from polyvinyl alcohol and clay bentonit, Subject Research Students, College of Education, Thai Nguyen University Bui Thanh Giang, Vu Thi Hien (2016), Synthesis and properties of slow-release urea fertilizer on the polyurethane Coated and Initially application for tea , Subject Research Students, College of Education, Thai Nguyen University Do Thi Trang Quyen, Nguyen Thi Phuong (2016), Study and synthesis of slow release urea fertilizer based from polyvinyl alcohol, clay bentonit and Initially application for Brassica integrifolia, Subject Research Students, College of Education, Thai Nguyen University 5.3 Applied products 09 type of controlled release fertilizers (with the average cover thickness in turn 30, 50 and 70 µm): 03 type of controlled release ure fertilizers, 03 type of controlled release NPK (30:10:10) fertilizers and 03 type controlled release NPK (16:16:16) fertilizers Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results The results of the research were used in training bachelors at the Department of Chemistry, College of Education, Thai Nguyen university and can be applied for agriculture production in Thai Nguyen province and application for over country 1 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, hiệu sử dụng phân bón Việt Nam nước giới thấp (khoảng 3050%), phần lại bị mát nhiều nguyên nhân bay amoniac, trình rửa trôi Điều làm tăng chi phí, giảm hiệu kinh tế gây ô nhiễm cho môi trường Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo loại phân bón nhả chậm vừa cung cấp đủ dinh dưỡng cho trồng thời gian dài, chống bị rửa trôi, vừa thân thiện với môi trường mối quan tâm đặc biệt nhà khoa học Việt Nam nước nông nghiệp, nhu cầu sử dụng phân bón nhả chậm sản xuất nông nghiệp hàng năm lớn đặc biệt phân bón nhả có vỏ bọc polime Tuy nhiên, việc nghiên cứu phân bón nhả chậm Việt Nam mới, việc sử dụng phân bón nhả có vỏ bọc polime sản xuất nông nghiệp hạn chế giá thành phân bón nhả chậm nhập cao, gây chi phí lớn sản xuất Từ thực tế tác giả tiến hành nghiên cứu đề tài: "Nghiên cứu chế tạo số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng sản xuất nông nghiệp", nhằm giải xúc mà thực tiễn đề ra, nâng cao hiệu sử dụng phân bón, xây dựng ngành nông nghiệp xanh, an toàn Mục đích nghiên cứu - Chế tạo thành công số loại phân bón nhả chậm với vỏ bọc polyurethan thân thiện với môi trường - Ứng dụng thử nghiệm phân bón nhả chậm cho số trồng (cây bí xanh, chè) sản xuất nông nghiệp tỉnh Thái Nguyên Khách thể đối tƣợng nghiên cứu 3.1 Khách thể nghiên cứu Phân bón ure NPK nhả chậm có vỏ bọc, bí xanh, chè 3.2 Đối tượng nghiên cứu - Phân bón: ure, NPK Chất mang: bentonit Chất kết dính: PVAc, PVA, tinh bột, tinh bột biến tính Chất tạo lớp phủ polyuethan - Cây chè, bí xanh tỉnh Thái Nguyên Giả thuyết khoa học Nghiên cứu chế tạo lõi phân bón nhả chậm (ure, NPK) cách vê viên từ loại phân đơn dễ tan với chất phụ gia (khoáng sét bentonit, chất kết dính polyme) sau bọc màng polyurethan cho lõi Nghiên cứu điều chỉnh độ dày lớp màng polyurethan để tạo loại phân bón nhả chậm có tuổi thọ khác Từ nghiên cứu lựa chọn sản phẩm phân bón nhả chậm có hàm lượng dinh dưỡng, thời gian nhả dinh dưỡng phù hợp với chu kì phát triển bí xanh chè Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu chế tạo lõi phân bón nhả chậm: ure, NPK - Nghiên cứu chế tạo vỏ bọc cho phân nhả chậm - Ứng dụng thử nghiệm phân bón nhả chậm cho số trồng (cây bí xanh, chè) Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu chế tạo lõi phân bón nhả chậm: ure, NPK (30:10:10), NPK (16:16:16) từ khoáng sét bentonit, chất kết dính tinh bột, tinh bột biến tính, polyvinyl ancol, polyvinyl axetat - Nghiên cứu chế tạo vỏ bọc cho phân nhả chậm từ polyurethan - Nghiên cứu đặc tính nhả dinh dưỡng phân bón nước, đất đánh giá khả phân hủy sinh học lớp vỏ đất - Thử nghiệm phân bón nhả chậm cho số bí xanh, chè kinh doanh LDP1 Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu chế tạo lõi phân bón cách đo độ cứng, độ rã - Nghiên cứu đặc trưng lớp vỏ phương pháp phân tích hóa học, quang phổ hấp thụ hồng ngoại (IR), phân tích nhiệt (TGA), kính hiển vi điện tử quét (SEM) - Nghiên cứu đặc tính nhả chất dinh dưỡng phân bón phương pháp Kjeldahl, phương pháp trắc quang, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) - Bố trí thí nghiệm ứng dụng phân bón theo phương pháp ngẫu nhiên hoàn chỉnh xử lí số liệu theo phương pháp thống kê đồng ruộng Cấu trúc nội dung đề tài Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1.Vai trò phân bón sản xuất lương thực, tác động việc sử dụng phân bón tới môi trường, sinh thái sức khoẻ 1.2 Giới thiệu chung phân bón nhả chậm 1.3 Ứng dụng phân bón nhả chậm 1.4 Giới thiệu số nguyên vật liệu dùng chế tạo phân bón nhả chậm 1.5 Tình hình nghiên cứu phân bón nhả chậm Việt Nam Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Nguyên liệu, hóa chất 2.2 Dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 2.3 Một số phương pháp phân tích phân bón 2.4 Phương pháp tiến hành Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Chế tạo lõi phân bón nhả chậm 3.1.1 Biến tính tinh bột 3.1.1.1 Ảnh hưởng thời gian biến tính tới tính chất tinh bột Mục đích trình oxi hóa tinh bột cắt ngắn mạch tinh bột ban đầu, giảm khối lượng phân tử, độ nhớt tăng độ phân cực tinh bột, qua làm tăng khả kết dính tinh bột Bảng 3.1: Ảnh hưởng thời gian biến tính tới KLPTTB số cacboxyl tinh bột Thời gian (giờ) KLPTTB (g/mol) x 104 11 47,8 26,2 10,5 4,8 2,4 Cacboxyl (mmol/100g tinh bột) 0,054 0,068 0,092 0,110 0,138 Khi tăng thời gian biến tính mạch đại phân tử tinh bột bị cắt ngắn nên KLPTTB tinh bột giảm số cacboxyl cacboxyl tăng 3.1.1.2 Ảnh hưởngcủa thời gian biến tính tinh bột đến độ bền lõi phân Các lõi phân ure nhả chậm tạo với điều kiện: hàm lượng ure 90%, bentonit 7% 3% tinh bột với thời gian biến tính thay đổi từ 0-11% Khi thời gian biến tính tăng từ 1-7 khả kết dính tinh bột biến tính tăng nên độ bền lõi phân tăng dần, độ rã giảm độ cứng tăng Thời gian biến tính tối chọn để nghiên cứu 3 3.1.1.3 Phổ IR tinh bột tinh bột biến tính Ngoài pic đặc trưng tinh bột tinh bột biến tính xuất thêm pic dao động hóa trị 1735 cm-1 nhóm C=O Điều oxi hóa phân tử tinh bột hình thành nhóm chức cacboxyl 3.1.2 Lựa chọn chất kết dính cho phân bón ure nhả chậm Với hàm lượng polyme từ 1,0-3,0% khả kết dính phân bón với chất mang giảm theo thứ tự: Tinh bột biến tính>PVAc > PVA > tinh bột, dẫn đến độ cứng lõi phân bón giảm độ rã tăng theo thứ tự Qua nghiên cứu hàm lượng tinh bột biến tính tối ưu chế tạo lõi phân ure nhả chậm 3,0% 3.1.3 Lựa chọn chất kết dính cho phân bón NPK nhả chậm Kết nghiên cứu độ rã độ cứng cho thấy hàm lượng tối ưu chế tạo lõi phân + NPK (16:16:16) nhả chậm là: ure 20,76%; (NH4)2HPO4 29,75%; KCl 26,67%; bentonit 16,82% tinh bột 6,00% + NPK (30:10:10) nhả chậm là: ure 55,80%; (NH4)2HPO4 18,59%; KCl 16,67%; bentonit 6,44% tinh bột 2,50% 3.2 Chế tạo vỏ bọc cho phân bón nhả chậm 3.2.1 Đặc trưng vật liệu lớp vỏ bọc a Phổ hồng ngoại (IR) Phổ IR vật liệu vỏ đặc trưng chủ yếu dải hấp thụ: dải hấp thụ rộng 3294cm-1 đặc trưng cho dao động kéo liên kết N-H nhóm isocynat; dải hấp thụ 1730cm-1 đặc trưng cho dao động kéo C=O nhóm urethan; dải hấp thụ vị trí 1219 1056cm-1 tương ứng với dao động kéo C-O nhóm N-CO-O isocyanat b Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) Có thể thấy lớp phủ PU bị phân hủy khoảng nhiệt độ từ 200oC đến 700oC với tổn hao trọng lượng tổng số 89,85% Kết chứng tỏ phân bón ure nhả chậm bọc PU có độ bền nhiệt xác định 3.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng parafin đến lớp phủ polyurethan Kết chụp ảnh SEM cho thấy parafin, có nhiều lỗ hổng vết nứt xuất bề mặt lớp phủ polyurethan Lớp vỏ PU hoàn thiện sau bổ sung 5%; 7% 10% parafin so với khối lượng lớp phủ tạo thành bề mặt lõi phân bón bón với cấu trúc chắc, đặc, không quan sát thấy khuyết tật Tuy nhiên chất bôi trơn lớn làm giảm mật độ liên kết ngang lớp màng PU nên làm tăng khả nhả dinh dưỡng Vì hàm lượng parafin 5% lớp phủ PU thích hợp cho trình tạo lớp phủ 3.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng polyurethan đến độ dày tỉ lệ bọc lớp vỏ Bảng 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng PU đến độ dày lớp vỏ tỉ lệ bọc STT Hàm lƣợng PU (%) Độ dày lớp vỏ (µm) Tỉ lệ bọc (%) 3,0 15-20 1,0 5,0 25-30 2,0 10,0 40-50 3,0 15,0 70-80 5,0 20,0 90-100 7,0 25,0 110-120 10,0 Khi tăng hàm lượng polyurethan độ dày tỉ lệ bọc viên phân tăng lên Trong đề tài chọn lớp vỏ PU có độ dày trung bình 30; 50; 70 µm cho nghiên cứu 3.3 Nghiên cứu trình nhả chậm phân bón 3.3.1 Nghiên cứu trình nhả phân bón nước 3.3.1.1 Đặc tính nhả dinh dưỡng phân bón ure nhả chậm Kết cho thấy, môi trường nước, tốc độ nhả N phân bón ure nhả chậm có chiều dày lớp vỏ trung bình 30 µm 82,21% sau 21 ngày phân bón có chiều dày lớp vỏ trung bình 50 µm 81,22% sau 42 ngày tốc độ nhả N phân bón có chiều dày lớp vỏ trung bình70 µm 80,31% sau 77 ngày Mẫu phân bón ure nhả chậm nước với chiều dày lớp vỏ khác có đặc tính nhả dinh dưỡng tương tự nhau, khác giá trị thời gian nhả, lớp vỏ dày thời gian nhả chất dinh dưỡng dài ngược lại Hình 3.16 Đặc tính nhả N mẫu phân ure nhả chậm nước 3.3.1.2 Đặc tính nhả dinh dưỡng phân bón NPK nhả chậm a Phân bón NPK (30:10:10) Kết cho thấy khả nhả N, P, K mẫu phân bón NPK nhả chậm có độ dày lớp vỏ 30 µm nhanh, sau tuần ngâm nước viên phân bị mềm phần lõi bị hòa tan Ở mẫu có chiều dày lớp vỏ lớn (50 µm 70 µm) khả nhả N, P, K chậm Đối với phân bón NPK có chiều dày lớp vỏ 30 µm có tỉ lệ nhả dinh dưỡng 81,72% N, 83,62% P 83,61% K sau 21 ngày Phân bón NPK có chiều dày lớp vỏ 50 µm có tỉ lệ nhả dinh dưỡng 82,06% N, 83,81% P 83,60% K sau 56 ngày (8 tuần) phân bón NPK nhả chậm có chiều dày lớp vỏ 70 µm có tỉ lệ nhả chất dinh dưỡng 81,33% N, 83,17% P 83,55% K sau 84 ngày (12 tuần) Hình 3.17 Đặc tính nhả N mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm nước Hình 3.18 Đặc tính nhả P mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm nước Hình 3.19 Đặc tính nhả K mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm nước b Phân bón NPK (16:16:16) Đặc tính nhả dinh dưỡng nước mẫu phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm trình bày hình 3.20 - 3.22 Hình 3.20 Đặc tính nhả N phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm Hình 3.21 Đặc tính nhả P phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm Hình 3.22 Đặc tính nhả K phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm Kết cho thấy khả nhả N, P, K mẫu phân bón NPK nhả chậm có độ dày trung bình lớp vỏ 30 µm nhanh, sau tuần ngâm nước, viên phân bị mềm phần lõi bị hòa tan Ở mẫu có chiều dày lớp vỏ lớn (50 µm 70 µm) khả nhả N, P, K chậm Đối với phân bón NPK có chiều dày lớp vỏ 30µm có tỉ lệ nhả dinh dưỡng 80,12% N, 82,21% P 82,60% K sau 21 ngày Phân bón NPK có chiều dày lớp vỏ 50 µm có tỉ lệ nhả dinh dưỡng 82,36% N, 83,75% P 83,61% K sau 56 ngày (8 tuần) phân bón NPK nhả chậm có chiều dày lớp vỏ 70µm có tỉ lệ nhả chất dinh dưỡng 81,13% N, 83,15% P 83,55% K sau 84 ngày (12 tuần) Kết nghiên cứu cho thấy, với độ dày lớp vỏ tỉ lệ nhả N, P, K loại phân nhả chậm NPK (30:10:1) NPK (16:16:16) khác không nhiều Điều chứng tỏ phân bón với vỏ bọc polyurethan, khả nhả dinh dưỡng phụ thuộc vào độ dày lớp vỏ 3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến khả nhả dinh dưỡng phân bón Khi nhiệt độ tăng tốc độ nhả dinh dưỡng phân ure phân NPK (16:16:16) tăng dần: tăng nhanh nhiệt độ tăng từ 100C đến 300C tăng chậm nhiệt độ tăng từ 300C đến 400C Điều giải thích tăng nhiệt độ chuyển động nhiệt tăng nên khả hòa tan chất dinh dưỡng phân bón tăng %N, %P, %K nhả tăng lên 3.3.3 Ảnh hưởng pH đến khả nhả dinh dưỡng phân bón Trong môi trường axit(pH=4-6) môi trường kiềm (pH=8-9) tốc độ nhả dinh dưỡng tăng dần, nhiên thay đổi không lớn (