Đang tải... (xem toàn văn)
Mô hình khảo nghiệm sử dụng kết hợp polyme giữ ẩm và phân bón NPK nhả chậm được thiết kế với các công thức. Nghiên cứu ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và phân bón nhả chậm đến các tính chất hóa lý, độ phì nhiêu của đất trồng chè. Đánh giá khả năng tiết kiệm phân bón NPK nhả chậm thông qua năng suất và hiệu quả kinh tế của cây chè.+ Đánh giá được khả năng cải tạo đất trồng chè sau khi sử dụng kết hợp vật liệu polyme giữ ẩm và phân bón nhả chậm.+ Lựa chọn được tỷ lệ sử dụng kết hợp polyme giữ ẩm và phân bón nhả chậm tối ưu.Trên cơ sở đánh giá được ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và phân bón nhả chậm đến độ phì nhiêu của đất trồng chè, năng suất và hiệu quả kinh tế. Đề tài sẽ xác định luận cứ khoa học cho việc xác định liều lượng polyme giữ ẩm và phân bón nhả chậm hợp lý cho cây chè tại Phú Thọ. Các kết quả thu được góp phần làm tăng năng suất cây chè trên đất Phú Thọ và góp phần hoàn chỉnh qui trình kỹ thuật sử dụng polyme giữ ẩm và phân bón nhả chậm NPK cho cây chè từ đó khắc phục khó khăn về giữ ẩm và rửa trôi dinh dưỡng cho cây chè. Kết quả nghiên cứu của luận văn góp phần cải tạo đất trồng chè ở Phú Hộ nói riêng và các khu vực đất trồng chè, trồng cây lương thực của tỉnh Phú Thọ nói chung
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG HÀ NỘI ĐỒN THỊ BÍCH HỊA NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA POLYME GIỮ ẨM VÀ PHÂN BÓN NHẢ CHẬM ĐẾN KHẢ NĂNG CẢI TẠO ĐẤT TRỒNG CHÈ TẠI XÃ PHÚ HỘ, THỊ XÃ PHÚ THỌ, TỈNH PHÚ THỌ LUẬN VĂN THẠC SĨ BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI ĐỒN THỊ BÍCH HỊA NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA POLYME GIỮ ẨM VÀ PHÂN BÓN NHẢ CHẬM ĐẾN KHẢ NĂNG CẢI TẠO ĐẤT TRỒNG CHÈ TẠI XÃ PHÚ HỘ, THỊ XÃ PHÚ THỌ, TỈNH PHÚ THỌ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60440301 Người hướng dẫn: TS Trịnh Đức Công Hà Nội, 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực, khách quan chưa sử dụng công bố công trình khác Các thơng tin, số liệu trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn gốc công bố theo quy định Ngày tháng năm 2017 Học viên Đồn Thị Bích Hòa LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn TS.Trịnh Đức Công thầy cô khoa Môi Trường - Trường ĐH Tài nguyên Môi trường Hà Nội hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực hồn thành luận văn Chúng tơi xin cảm ơn chân thành tới Ban Lãnh đạo Viện hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, Phòng vật liệu polyme, phòng chức tạo điều kiện sở vật chất, trang thiết bị nghiên cứu q trình thực luận văn Tơi xin cảm ơn thầy, cô, đồng nghiệp, bạn bè người thân dạy bảo, giúp đỡ, động viên tạo điều kiện cho tơi hồn thành khố học thực thành cơng luận văn Luận văn tài trợ kinh phí Đề tài KHCN thuộc Chương trình Tây Bắc có mã số KNCN-TB.08C/13-18 Ngày tháng năm 2017 Học viên Đoàn Thị Bích Hòa MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .iii LỜI CẢM ƠN iv MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG I 13 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 13 1.1 Đặc điểm chè 13 1.1.1 Đặc điểm sinh vật học chè 13 1.1.2 Những yếu tố tác động đến sinh trưởng phát triển chè 14 1.1.2.1.Ánh sáng .14 1.1.2.2 Nhiệt độ 15 1.1.2.3 Nước 15 1.1.3 Nhu cầu dinh dưỡng chè .15 1.1.3.1 Đạm .15 1.1.3.2 Lân .16 1.1.3.3 Kali 16 1.1.3.4 Trung vi lượng 16 1.2 Đặc điểm đất trồng chè Phú Thọ .16 1.3 Giới thiệu chung polyme siêu hấp thụ nước .18 1.3.1 Ứng dụng polyme siêu hấp thụ nước 19 1.3.2.Các nghiên cứu polyme siêu hấp thụ nước Việt Nam 1.4 Phân bón NPK nhả chậm ứng dụng nông nghiệp .8 1.4.1 Khái niệm chế hoạt động phân bón NPK nhả chậm 1.4.2 Ảnh hưởng phân bón tới mơi trường, sinh thái sức khoẻ .12 1.4.3 Ứng dụng phân bón nhả chậm nơng nghiệp 14 CHƯƠNG II 18 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 18 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 18 2.1.2 Phạm vi thời gian nghiên cứu .18 2.2 Hóa chất, dụng cụ vật liệu nghiên cứu .18 2.2.1 Hóa chất, dụng cụ 18 2.2.2 Vật liệu 18 2.3 Xây dựng mơ hình khảo nghiệm 19 2.4 Nghiên cứu khả cải tạo đất sau sử dụng polyme giữ ẩm phân NPK nhả chậm 21 2.4.1 Phương pháp lấy mẫu chuẩn bị mẫu 21 2.4.2 Các phương pháp xác định 23 4.2.2.1 Độ ẩm đất (TCVN 4048:2011) .23 2.4.2.2 Độ xốp đất () 23 2.4.2.3 Chất hữu OM (TCVN 8941:2011) 24 2.4.2.4 Xác định pH đất (TCVN 5979:2007) 25 2.4.2.5 Xác định hàm lượng N tổng đất (TCVN 6498:1999) 26 2.4.2.6 Xác định hàm lượng P2O5 tổng số P2O5 dễ tiêu đất .27 2.4.2.7 Xác định hàm lượng K2O tổng số K2O dễ tiêu đất 29 2.4.2.8 Xác định dung tích trao đổi CEC đất (TCVN 8568:2010) .30 2.4.2.9 Xác định hàm lượng nguyên tố trung lượng đất: Ca, Mg (TCN) .31 2.5 Năng suất yếu tố cấu thành suất chè .32 2.6 Phương pháp xử lý số liệu 33 CHƯƠNG III 34 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Điều kiện tự nhiên, khí hậu đất đai khu vực nghiên cứu .34 3.1.1 Vị trí địa lý điều kiện tự nhiên .34 3.1.2 Khí hậu thủy văn 34 3.2 Ảnh hưởng polyme giữ ẩm phân bón nhả chậm đến khả cải tạo đất trồng chè 35 3.2.1 Ảnh hưởng polyme giữ ẩm NPK nhả chậm đến thay đổi độ ẩm đất 36 3.2.2 Ảnh hưởng polyme giữ ẩm đến độ xốp đất 39 3.2.3 Ảnh hưởng polyme siêu hấp thụ nước đến độ mùn đất 41 3.2.4 Ảnh hưởng polyme giữ ẩm NPK nhả chậm đến tính hóa lý đất 43 3.3 Ảnh hưởng polyme giữ ẩm NPK nhả chậm đến suất chè 48 3.3.1 Mật độ búp khối lượng búp 48 3.3.2 Hiệu kinh tế sử dụng polyme giữ ẩm NPK nhả chậm 52 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO .56 PHỤ LỤC 59 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cơ chế trương hấp thụ nước polyme siêu hấp thụ nước Hình 1.2 Quá trình khuếch tán chất dinh dưỡng từ phân bón nhả chậm [12] 10 Hình 1.3 Hình ảnh polyme giữ ẩm phân bón NPK nhả chậm thành phẩm, ứng dụng nông nghiệp 17 Hình 2.1 Ảnh mơ hình thí nghiệm cho Chè Phú Thọ 20 Hình 3.1 Diễn biến thời tiết khí hậu năm 2016 tháng đầu năm 2017 35 Hình 3.2 Biểu đồ thể ảnh hưởng polyme giữ ẩm đến độ ẩm đất 38 Hình 3.3: Hình ảnh mơ tả polyme siêu hấp thụ nước trước hấp thụ nước (a); sau hấp thụ nước (b) mơ tả q trình giữ nước cho AMS-1 cho trồng (c) 39 Hình 3.4 Biểu đồ ảnh hưởng polyme giữ ẩm NPK nhả chậm đến độ xốp đất 40 Hình 3.5 Biểu đồ thể ảnh hưởng polyme giữ ẩm NPK nhả chậm đến độ mùn đất 42 Hình 3.6 Hình ảnh trước sau thời gian sử dụng Polyme giữ ẩm phân bón nhả chậm cho đất thể đây: 44 Hình 3.7 Biểu đồ thể kết hàm lượng Nitơ tổng số .46 Hình 3.8 Biểu đồ thể kết P2O5 (dễ tiêu) .Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Biểu đồ thể kết K2O (dễ tiêu) .Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Ảnh hưởng AMS-1 phân NPK nhả chậm đến mật độ búp 51 Hình 3.11 Ảnh hưởng AMS-1 phân NPK nhả chậm đến khối lượng búp .52 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Công thức tỉ lệ sử dụng Polyme giữ ẩm Phân nhả chậm NPK 19 Bảng 2.2 Thứ tự thể tích lấy hóa chất, thuốc thử xác định NH4+ 27 Bảng 2.3 Thứ tự thể tích lấy hóa chất, thuốcthử xác địnhPO43- 28 Bảng 3.1 Độ ẩm đất công thức sử dụng polyme giữ ẩm theo dõi PTN 37 Bảng 3.2 Ảnh hưởng polyme giữ ẩm đến độ ẩm đất đất trồng chè (%) 38 Bảng 3.3 Ảnh hưởng polyme giữ ẩm NPK nhả chậm đến độ xốp đất .40 Bảng 3.4 Ảnh hưởng polyme giữ ẩm NPK nhả chậm đến chất hữu (độ mùn) đất cơng thức thí nghiệm 42 Bảng 3.6 Kết trung bình tiêu theo dõitính chất hóa lý đất sau sử dụng vật liệu qua tháng 45 Bảng 3.7 Ảnh hưởng polyme giữ ẩm NPK nhả chậm đến mật độ búp khối lượng búp 48 Bảng 3.8 Kết thu thể bảng đây: .49 Bảng 3.9 Tổng hợp kết xử lý số liệu thống kê 50 Bảng 3.10 Ảnh hưởng AMS-1 phân NPK nhả chậm đến suất chè 53 Bảng 3.11 Hiệu kinh tế thu công thức thí nghiệm 53 MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, với diễn biến q trình biến đổi khí hậu, điều kiện canh tác nơng nghiệp ngày gặp nhiều khó khăn đất đai ngày bị thối hóa, thiên tai, dịch bệnh, yếu tố ngoại cảnh khác tác động mạnh mẽ đến trồng làm cho suất, chất lượng hàng hóa nơng nghiệp giảm Nước phân bón hai yếu tố vơ quan trọng định đến suất, chất lượng nông sản độ phì nhiêu đất Bởi vậy, từ lâu người ý đến việc tưới tiêu bón phân cho trồng Hiện hiệu sử dụng phân bón hóa học thấp, lượng phân đạm, lân, kali bón vào đất khơng trồng sử dụng hết mà thất ngồi mơi trường nhiều Điều làm tăng chi phí, giảm hiệu kinh tế gây hiệu ứng nhà kính, nhiễm mơi trường đất, nước khơng khí Để nâng cao hiệu sử dụng phân bón, nâng cao hiệu kinh tế hạn chế ô nhiễm môi trường góp phần phát triển nơng nghiệp xanh, bền vững, gần giới có xu hướng nghiên cứu ứng dụng phân bón nhả chậm Phân bón nhả chậm dạng phân có khả lưu giữ cung cấp dinh dưỡng cho thời gian dài, làm giảm thiểu khả thất thoát dinh dưỡng rửa trơi bốc hơi, góp phần tiết kiệm lượng phân sử dụng hạn chế ô nhiễm mơi trường Polyme siêu hấp thụ nước (hay gọi polyme giữ ẩm) loại polyme dạng hydrogel không tan có khả hấp thụ nước tới 1000 lần Polyme đưa vào sử dụng nông nghiệp từ đầu năm 1980 Việc sử dụng loại polyme cho nông nghiệm làm tăng lượng ẩm sẵn có vùng rễ, nhờ kéo dài khoảng thời gian lần tưới Khả giữ nước phụ thuộc vào cấu trúc đất, loại hydrogel kích thước hạt (bột hạt), độ muối dung dịch đất có mặt ion 10 0.14 0.12 0.1 0.08 N tổng trước N tổng sau 0.06 0.04 0.02 CT0-ĐC1 CT0-ĐC2 CT1- NPK CT2- NPK CT3- NPK CT4- NPK Hình 3.7 Biểu đồ thể kết hàm lượng Nitơ tổng số 14 12 10 P2O5 dễ tiêu trước P2O5 dễ tiêu sau CT0-ĐC1 CT0-ĐC2 CT1- NPK CT2- NPK CT3- NPK CT4- NPK Hình 3.8 Biểu đồ thể kết hàm lượng P2O5 dễ tiêu 12 10 K2O dễ tiêu trước K2O dễ tiêu sau CT0-ĐC1 CT0-ĐC2 CT1- NPK CT2- NPK 48 CT3- NPK CT4- NPK Hình 3.9 Biểu đồ thể kết hàm lượng K2O dễ tiêu Sau thí nghiệm sử dụng vật liệu phân bón có thay đổi tích cực độ phì nhiêu đất, hàm lượng số chất dễ tiêu chất trao đổi tăng lên So với đất trước thí nghiệm pH đất tăng đạt pH từ 4,23 – 4,38 Tuy nhiên đất có tính chua cần bổ sung thêm vơi bột để nâng pH đất lên để pH đạt khoảng 4,5 – 5,5 thích hợp cho pH đất trồng chè Hàm lượng đa dinh dưỡng N, lân dễ tiêu, kali dễ tiêu có chiều hướng tăng tồn thí nghiệm công thức CT1, CT2, CT3, CT4 Kết tính trung bình tiêu đa lượng tồn thí nghiệm N tổng tăng 37,5%, P2O5 dễ tiêu tăng 28%, K2O dễ tiêu tăng 29,7%; tiêu trung lượng Ca tăng 5,5%, Mg tăng khoảng 3,5% CEC tăng 4% so với đất trước thí nghiệm Qua kết nghiên cứu chứng tỏ sử dụng AMS NPK nhả chậm tính chất đất cải thiện tốt lên rõ rệt Đặc biệt công thức CT3- NPK sử dụng 80% phân bón nhả chậm 100 kg AMS/ha kết tiêu nghiên cứu thể tính ưu việt so với cơng thức đối chứng N tổng tăng 43%, P2O5 dễ tiêu 25%, K2O dễ tiêu 29% Nhận thấy tỷ lệ vật liệu cho kết cải tạo đất tốt Riêng công thức CT4-NPK kết phân tích tiêu ngang thấp so với cơng thức đối chứng lượng phân bón lúc không đáp ứng đủ cho chè hấp thu phần bị thất thoát 3.3 Ảnh hưởng polyme giữ ẩm NPK nhả chậm đến suất chè 3.3.1 Mật độ búp khối lượng búp Khối lượng búp mật độ búp hai yếu tố cấu thành lên suất chè Quá trình sinh trưởng búp diễn nhanh hay chậm phụ thuộc vào nhiều yếu tố giống cây, cấp đất, khí hậu, giai đoạn phát triển loại phân bón, Qua q trình bố trí theo dõi thí nghiệm thu thập tổng hợp ảnh hưởng polyme giữ ẩm phân bón nhả chậm tiêu sinh trưởng khối lượng búp mật độ búp chè trình bày bảng 3.7: Bảng 3.7 Ảnh hưởng polyme giữ ẩm NPK nhả chậm đến mật độ búp khối lượng búp Công thức CT0-ĐC1 Điểm thu hái KL-BUP 67.5 49 MĐ-BUP 559 71.2 72.7 69.6 73.5 70.9 71.8 72.5 73.9 74.4 72.7 73.1 79.8 79.1 81.6 79.4 80.6 80.1 77.1 75.8 74.3 75.8 75 75.6 74.5 73.7 75.4 71.8 72.6 73.6 68.7 66.2 67.1 68.4 69.1 67.9 TB CT0-ĐC2 TB CT1- NPK TB CT2- NPK TB CT3- NPK TB CT4- NPK TB 562 552 560 552 557 575 564 573 572 566 570 597 615 610 617 611 610 597 600 570 590 593 590 580 579 577 582 572 578 567 546 552 543 542 550 Sử dụng phương pháp phân tích phương sai phần mềm IRRISTAT 5.0 để xác định ảnh hưởng vật liệu tiên tiến thiết kế công thức đến tiêu sinh trưởng chè (khối lượng búp, mật độ búp) Bảng 3.8 Kết thu thể bảng đây: Phân tích ANOVA IRRISTAT cho tiêu khối lượng búp (KL-BUP): 50 Phân tích ANOVA IRRISTAT cho tiêu mật độ búp (MĐ-BUP): Kết tính sai số có ý nghĩa thống kê phép tính LSD 0.05 tiêu khối lượng búp (KL-BUP) mật độ búp (MĐ-BUP): Kết tính tốn độ lệch chuẩn CV% tiêu khối lượng búp (KLBUP) mật độ búp (MĐ-BUP): Bảng 3.9 Tổng hợp kết xử lý số liệu thống kê Công thức KL-BUP 51 MĐ-BUP CT0-ĐC1 CT0-ĐC2 CT1- NPK CT2- NPK CT3- NPK CT4- NPK LSD0.05 CV% 70.9 73.1 80.1 75.6 73.6 67.9 1.82 2.1 559 570 610 590 578 550 10.49 1.4 Qua bảng kết bảng phân tích ANOVA cho thấy ngưỡng so sánh (sai số có ý nghĩa thống kê phép tính LSD0.05) sau: - Đối với tiêu khối lượng búp (KL-BUP) giá trị LSD 0,05 = 1.82 có giá trị PROB =0.000