NGHIÊN cứu ẢNH HƯỞNG của ENZYME rác tới KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI rơm rạ và CARBOHYDRATE TRÊN đất NÔNG NGHIỆP tại HUYỆN HOÀ VANG, đà NẴNG

TÊN ĐỀ TÀI: …………………………………………………………………………………………………2022 Họ tên sinh viên: Trần Anh Nhân ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠNG NGHỆ HỐ HỌC - MƠI TRƯỜNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ENZYME RÁC TỚI KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI RƠM RẠ VÀ CARBOHYDRATE TRÊN ĐẤT NƠNG NGHIỆP TẠI HUYỆN HỒ VANG, ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Mã sinh viên: Lớp: Th.S TRẦN THỊ YẾN ANH TRẦN ANH NHÂN 1811507210107 18MT1 Đà Nẵng, 06/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CÔNG NGHỆ HỐ HỌC - MƠI TRƯỜNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ENZYME RÁC TỚI KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI RƠM RẠ VÀ CARBOHYDRATE TRÊN ĐẤT NÔNG NGHIỆP TẠI HUYỆN HOÀ VANG, ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn: Th.S Trần Thị Yến Anh Sinh viên thực hiện: Trần Anh Nhân Mã sinh viên: 1811507210107 Lớp: 18MT1 Đà Nẵng, 06/2022 TÓM TẮT Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng enzyme rác tới khả phân giải rơm rạ carbohydrate đất nơng nghiệp huyện Hịa Vang, Đà Nẵng Sinh viên thực hiện: Trần Anh Nhân Mã SV: 1811507210107 Lớp: 18MT1 Đề tài tìm hiểu vai trị enzyme rác đến khả xử lí phụ phẩm nơng nghiệp ảnh hưởng đến chất lượng đất dùng ủ chung với rơm rạ Với thời gian ủ tuần phương pháp ủ kị khí, thí nghiệm gồm cơng thức đối chứng với ngun liệu gồm nước cất đất, công thức với nguyên liệu đất, enzyme rác, rơm công thức dùng chung nguyên liệu tỉ lệ với công thức có bổ sung enzyme rác tuần thứ tuần thứ tư để so sánh Các công thức tiến hành thu hoạch mẫu phân tích tiêu vào tuần ủ, với công thức bổ sung enzyme ủ đến tuần thứ phân tích tiêu Nghiên cứu nhằm xác định thông số pH, EC, NH4+ hàm lượng Carbohydrate Sau trình nghiên cứu, pH công thức dao động từ 5.67 – 6.92, EC dao động từ 150.33 – 239 µS/cm, lượng NH4+ dao động 13.33 – 33.81 mg/kg đất lượng Carbohydrate dao động từ 95.2 – 670.73 mg/kg đất NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Th.S Trần Thị Yến Anh Sinh viên thực hiện: Trần Anh Nhân Mã SV: 1811507210107 Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng enzyme rác tới khả phân giải rơm rạ carbohydrate đất nơng nghiệp huyện Hịa Vang, Đà Nẵng Các số liệu, tài liệu ban đầu: Công thức Đất (gam) ĐC CT1 CT2 10 10 10 CT3 10 Enzyme rác (ml) 30 30 30 Rơm (g) Nước (ml) 0.2 0.2 30 0 0.2 Bổ sung enzyme rác Tuần thứ (10ml) Tuần thứ (10ml) Nội dung đồ án: Sử dụng enzyme rác để nghiên cứu khả phân giải rơm rạ carbohydrate tiến hành phân tích số tiêu khác Các sản phẩm dự kiến Đánh giá thay đổi theo thời gian số tiêu đất ủ rơm rạ enzyme rác EC, pH, NH4+, hàm lượng Carbohydrate… Ngày giao đồ án: 07/02/2022 Ngày nộp đồ án: 16/06/2022 Trưởng Bộ môn Đà Nẵng, ngày 07 tháng năm 2022 Người hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Trong thời gian thực đồ án, với hạn chế kiến thức đôi lúc bất cẩn lúc thí nghiệm nhờ giúp đỡ tận tình bảo góp ý ThS Trần Thị Yến Anh nên em hoàn thành đồ án tốt nghiệp, em xin chân thành cảm ơn cô Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy TS Nguyễn Sỹ Toàn giúp đỡ ngun vật liệu, bố trí thí nghiệm, tính tốn xử lí số liệu, thầy Nguyễn Hồng Phúc Sơn tạo điều kiện sử dụng phịng thí nghiệm hỗ trợ dụng cụ, hố chất suốt q trình hồn thành đồ án Ngoài ra, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô khoa dạy truyền đạt kiến thức thầy cô đến em năm giảng đường đại học để em có lượng kiến thức kĩ chun mơn cần thiết để hồn thành đồ án tốt nghiệp i CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài nghiên cứu em thời gian qua Kết nghiên cứu kiểm tra cô ThS Trần Thị Yến Anh giúp đỡ thầy cô khác mà đạt được, không chép nguồn Em xin chịu trách nhiệm cho lời cam đoan Sinh viên thực Trần Anh Nhân ii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Rơm rạ - Đất (được lấy huyện Hoà Vang, thành phố Đà Nẵng) - Dung dịch enzyme rác 2.2 Địa điểm thí nghiệm Phịng thí nghiệm Mơi trường – Khoa Cơng nghệ Hố học – Mơi trường – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp thu thập tài liệu Thu thập thông tin từ báo khoa học, cơng trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài bao gồm: - Tình trạng đất nơng nghiệp - Đặc điểm, tính chất đất nơng nghiệp - Quy trình ủ enzyme rác từ rác thải - Ứng dụng enzyme rác 2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 2.3.2.1 Chuẩn bị mẫu Rơm rạ cắt nhỏ khoảng 1- 2cm, mẫu đất đo số đầu vào, enzyme rác nước cất 2.3.2.2 Tiến hành thí nghiệm Cơng thức Đất (gam) ĐC CT1 10 10 CT2 10 Enzyme rác (ml) 30 30 Rơm (g) Nước (ml) 0.2 30 0.2 Bổ sung enzyme rác Không Không Tuần thứ (10ml) Tuần thứ (10ml) Chuẩn bị lọ, hũ có nắp đậy kín thể tích khoảng 50ml, đất, enzyme rác nguyên liệu ủ rơm, rạ cho vào lọ, hũ theo công thức, công thức lặp lại lần SVTH: Trần Anh Nhân GVHD: ThS Trần Thị Yến Anh 30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT Hình 2.1 Chuẩn bị mẫu Hình 2.2 Bảo quản mẫu thùng xốp Cho lọ, hũ vào thùng xốp, dán kín khe hở đem ủ Sau tuần ủ, tiến hành lọc mẫu để lấy dung dịch đất, đem bảo quản tủ mát Tiếp tục thực tuần thứ 6, sau đem phân tích tiêu Hình 2.3 Lọc mẫu 2.3.3 Phương pháp ủ - Sử dụng phương pháp ủ kị khí, cho nguyên liệu vào lọ, hũ có nắp, đánh số thứ tự tuần ủ, đặt vào thùng xốp cách nhiệt tuần 6, tuần 4, tuần theo thứ tự từ lên, lọ, hũ theo tuần có có lớp lót ngăn cách - Thùng ủ đặt bóng tối, tránh tiếp xúc với ánh sáng - Thời gian ủ tuần, tuần lọc mẫu đất lấy dung dịch đất lần - Nguyên liệu gồm rơm, rạ, đất enzyme rác 2.3.4 Dụng cụ, thiết bị hoá chất 2.3.4.1 Dụng cụ SVTH: Trần Anh Nhân GVHD: ThS Trần Thị Yến Anh 31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT - Ống nghiệm - Pipet - Cốc thuỷ tinh 50ml, 100ml, 250ml, 500ml - Bình tam giác 250ml 2.3.4.2 Thiết bị - Máy đo pH - Bếp điện - Máy đo độ dẫn điện đất - Máy đo quang phổ UV – VIS 2.3.4.3 Hoá chất 2.3.4.3.1 Hoá chất dùng để xác định hàm lượng NH4+ Dung dịch A (cân cho 1L): - 34.0g sodium salicylate 25.0g sodium citrate 25.0g sodium tartrate 0.12g sodium nitroprusside Dung dịch B (cân cho 1L): - 30.0 g sodium hydroxide 10ml 5% solution of Sodium Hypoclorite Chất chuẩn: - Ta cần pha chất chuẩn có nồng độ 0, 2, 4, 6, 8, 10 ppm vào bình 50ml Các bước tiến hành: Hịa tan 0,191 g NH 4Cl dung dịch KCl 1M định mức đến 500 ml Nồng độ cuối 100 μg N / ml Từ chuẩn bị chất chuẩn NH4 + có nồng độ 0, 2, 4, 6, 8, 10 ppm bình 50ml Vì vậy, cần thêm ，1，2，3，4，5 ml từ dung dịch nồng độ cuối vào bình 50ml tương ứng, sau tạo thành 50ml 2.3.4.3.2 Xác định lượng Carbohydrate Dung dịch phenol 5% Dung dịch H2SO4 đậm đặc Chất chuẩn: - Pha dung dịch chuẩn có nồng độ 1000 ppm, từ pha dung dịch gốc có nồng độ 100 ppm Từ dung dịch gốc pha dãy dung dịch chuẩn có nồng độ từ 0, 10, 20, 30… - 100 ppm 2.4 Phương pháp phân tích tiêu Phân tích tiêu: pH, EC, NH4+, lượng Carbohydrate chiết xuất 2.4.1 Đo pH - Sử dụng dung dịch đất lọc cho vào cốc thuỷ tinh, thêm vào lượng nước cất theo tỉ lệ 1:1 (10ml nước cất cho 10ml dung dịch đất) SVTH: Trần Anh Nhân GVHD: ThS Trần Thị Yến Anh 32 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT Trộn mẫu từ 5-10 giây Để im mẫu chờ khoảng 15p để đạt kết tốt Sau chờ, sử dụng máy đo pH cho vào cốc thuỷ tinh xem kết Hình 2.4 đo pH mẫu 2.4.2 Đo EC - Tương tự với phương pháp đo pH, sử dụng dung dịch đất lọc cho vào cốc thuỷ tinh, thêm vào lượng nước cất theo tỉ lệ 1:1 (10ml nước cất cho 10ml dung dịch đất) - Trộn mẫu từ 5-10 giây - Để im mẫu chờ khoảng 15p để đạt kết tốt - Sau chờ, sử dụng máy đo EC cho vào cốc thuỷ tinh xem kết Hình 2.5 đo EC mẫu SVTH: Trần Anh Nhân GVHD: ThS Trần Thị Yến Anh 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT 2.4.3 Xác định hàm lượng NH4+ Xác định hàm lượng NH4+ phương pháp Nitroprusside: - Pha loãng lần dung dịch đất, nên kiểm tra mẫu trước làm thí nghiệm Thêm ml thuốc thử A vào ml dịch chiết đất chất chuẩn amoni vào ống 20 ml Trộn Sau 15 phút, thêm vào ống 5ml thuốc thử B Trộn để bóng tối 30 phút, màu xanh lam lộ Sau đó, ống đọc bước sóng 655 nm cách sử dụng máy quang phổ UV-VIS Tính toán kết quả: - Xác định đường chuẩn : Y= ax+b (mg/L) - Trong đó: + Y: lượng NH4+ + a, b: số + x: abs mẫu đo 2.4.4 Xác định lượng Carbohydrate Xác định lượng Carbohydrate chiết xuất phương pháp Phenol – Sulfuric acid: - Cho 1ml dung dịch mẫu vào ống nghiệm, kiểm tra mẫu trước làm thí nghiệm Thêm 0.5ml dung dịch phenol 5% vào 1ml dung dịch chiết đất chất chuẩn D-Glucose vào ống 20ml Trộn Thêm vào 5ml dung dịch H2SO4 đậm đặc Lắc đặt ống nghiệm vào cốc nước sôi phút làm lạnh nhiệt độ phòng 30 phút Sau đó, ống đọc bước sóng 490nm cách sử dụng máy quang phổ UV-VIS Tính tốn kết quả: - Xác định đường chuẩn : Y= ax+b (mg/L) Trong đó: + Y: lượng ECH + a, b: số + x: abs mẫu đo SVTH: Trần Anh Nhân GVHD: ThS Trần Thị Yến Anh 34 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT Hình 2.6 đo Carbohydrate phương pháp Phenol – Sulfuric acid 2.5 Mục tiêu Xác định ảnh hưởng enzyme rác đến hiệu phân giải rơm rạ ảnh hưởng đến chất lượng đất nơng nghiệp phương pháp ủ kị khí SVTH: Trần Anh Nhân GVHD: ThS Trần Thị Yến Anh 35 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1 Kết đo pH Bảng 3.1 Số liệu đo pH Tuần Tuần Tuần ĐC 5.67 6.21 6.66 CT1 6.48 6.18 5.51 CT2 Bổ sung GE tuần thứ 6.93 CT3 Bổ sung GE tuần thứ 6.55 Đầu vào Độ pH đất được coi số đánh giá đất ảnh hưởng đến nhiều q trình hóa học Nó đặc biệt ảnh hưởng đến lượng dinh dưỡng thực vật cách kiểm soát dạng hóa học chất dinh dưỡng khác ảnh hưởng đến phản ứng hóa học mà chúng trải qua Phạm vi pH tối ưu cho hầu hết trồng từ 5,5 đến 7,5; tuy nhiên, nhiều loại trồng thích nghi để phát triển mạnh độ pH nằm phạm vi Kết đo pH biểu diễn qua biểu đồ dưới: pH 6.48 6.21 6.66 6.18 5.67 5.51 Tuần Tuần ĐC Tuần CT1 Biểu đồ 1: Biểu diễn pH công thức CT1 cơng thức ĐC q trình ủ SVTH: Trần Anh Nhân GVHD: ThS Trần Thị Yến Anh 36 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT Qua biểu đồ, ta thấy có chênh lệch công thức Giá trị pH cao q trình ủ (pH = 6.66) cơng thức ĐC sau tuần ủ giá trị pH thấp (pH = 5.51) công thức CT1 sau tuần ủ Trong q trình thí nghiệm, cơng thức ĐC, có nguyên liệu đất nước cất sử dụng để ủ, nước có độ pH trung tính (pH = 7) nên sau thời gian tuần ủ pH đất có xu hướng tăng lên Ở công thức CT1, với nguyên liệu bổ sung thêm rơm nước cất thay enzyme rác chênh lệch nồng độ pH so với công thức ĐC tương đối Đất từ giai đoạn đầu vào đến sau tuần ủ, độ pH tăng cao đáng kể phát triển hoạt động phân huỷ hợp chất hữu VSV Sau tuần ủ thứ tư, pH đất giảm nhẹ Và giai đoạn cuối thí nghiệm, sau tuần ủ thứ 6, giai đoạn suy thối VSV tính axit enzyme rác làm giảm độ pH Cuối công thức CT2 công thức CT3, chung nguyên liệu thời gian ủ công thức CT1 nên sau tuần ủ độ pH tăng (pH tuần thứ 6.48 tuần thứ tư 6.18) Tuy nhiên công thức CT2 vào tuần thứ công thức CT3 tuần thứ tư có bổ sung thêm 10ml dung dịch enzyme rác tiếp tục ủ đến tuần thứ Qua biểu đồ ta thấy có thay đổi công thức CT1 công thức CT2 tuần thứ thí nghiệm Và cơng thức CT3 bổ sung enzym tuần thứ tư so với cơng thức CT2 độ pH giảm nhẹ pH 6.66 6.92 6.55 5.51 CT1 ĐC CT2 CT3 Biểu đồ 2: Sự thay đổi pH công thức tuần thứ 3.2 Kết đo EC Bảng 3.2 Số liệu đo EC µS/cm SVTH: Trần Anh Nhân Tuần Tuần GVHD: ThS Trần Thị Yến Anh Tuần 37 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐC 224.33 225.66 239 CT1 190.33 164 168.66 CT2 Bổ sung GE tuần thứ 165 CT3 Bổ sung GE tuần thứ 150.33 Trong suốt trình tăng trưởng, hấp thu khoáng chất mà chúng cần Do vậy, trì EC mức ổn định quan trọng Nếu đất có số EC cao hấp thu nước diễn nhanh hấp thu khống chất Khi ta phải bổ sung thêm nước vào đất, giảm phân bón Ngược lại, EC thấp, điều biểu thị lượng dinh dưỡng đất thấp đất giữ dinh dưỡng đất Khi ta nên bổ sung phân bón kèm theo tăng lượng phân hữu để tăng khả giữ dinh dưỡng đất Mỗi loại đất khác ảnh hưởng đến nồng độ EC khác nhau, khả hấp thu nước dinh dưỡng khác nhau: - Đối với đất sét: chứa nhiều keo đất nên giữ chất dinh dưỡng mạnh đến mức rễ khó khăn bẻ gãy liên kết để hấp thụ dinh dưỡng Do đó, EC đất sét ln cao (>2 mS/cm) khó sử dụng, khó nước dễ gây úng cây, chết rễ - Đối với đất thịt: Số lượng keo đất thích hợp, khoảng trống đất thích hợp nên số EC mức tốt (0.2 – 1.2 mS/cm), thoát nước tốt, giữ chất dinh dưỡng tốt Ở đất thịt dinh dưỡng giữ mức độ vừa phải đủ để rễ hấp thụ - Đối với đất cát: Đất ln tình trạng nghèo nàn keo đất, khả giữ dinh dưỡng kém, giữ nước số EC ln thấp (