Nghiên cứu giải pháp sử dụng than sinh học và phân bò kết hợp rửa trôi cải thiện đất nhiễm mặn trồng lúa nước

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỖ THANH QUANG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG THAN SINH HỌC VÀ PHÂN BÒ KẾT HỢP RỬA TRÔI CẢI THIỆN ĐẤT NHIỄM MẶN TRỒNG LÚA NƢỚC Chuyên ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG Mã chuyên ngành: 60850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 Cơng trình đƣợc hồn thành Trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS Nguyễn Thanh Bình Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ Hội đồng chấm ảo vệ Luận văn thạc sĩ Trƣờng Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 12 tháng 03 năm 2022 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS.Lê Hùng Anh - Chủ tịch Hội đồng TS Lê Hoàng Anh - Phản biện TS Nguyễn Thanh Trúc - Phản biện TS Đinh Thanh Sang - Ủy viên TS Lê Hồng Thía - Thƣ ký CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG VIỆN TRƢỞNG VIỆN KHCN&QLMT BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Đỗ Thanh Quang MSHV: 17112181 Ngày, tháng, năm sinh: 16/10/1995 Nơi sinh: Bình Dƣơng Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên môi trƣờng Mã chuyên ngành:6850101 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu giải pháp sử dụng than sinh học phân bị kết hợp rửa trơi cải thiện đất nhiễm mặn trồng lúa nƣớc NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Đánh giá ảnh hƣởng than sinh học phân bị kết hợp rửa trơi muối đến tính chất đất Đánh giá ảnh hƣởng than sinh học phân bị kết hợp rửa trơi muối đến sinh trƣởng lúa nƣớc đất nhiễm mặn Đề xuất giải pháp nghiên cứu, sử dụng than sinh học phân bò để nghiên cứu cải tạo đất nhiễm mặn hiệu II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo Quyết định số 1537/QĐ-ĐHCN ngày 10 tháng 11 năm 2020 Hiệu trƣởng Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 14/12/2021 IV NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.Nguyễn Thanh Bình Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20 22 NGƢỜI HƢỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƢỞNG VIỆN KHCN&QLMT (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tác giả xin cảm ơn quý thầy, cô Viện khoa học Công nghệ Quản lý môi trƣờng, Viện Đào tạo Quốc tế Sau đại học – Đại học Cơng Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho t c g i ả thực hoàn thành đề tài Luân Văn thạc sĩ “Nghiên cứu giải pháp sử dụng than sinh học phân bò kết hợp rửa trôi cải thiện đất nhiễm mặn trồng lúa nước” Tác giả xin chân thành cảm ơn giảng viên hƣớng dẫn thầy Nguyễn Thanh Bình tận tình hƣớng dẫn tác giả thời gian chuẩn ị hoàn thành ài Luận văn thạc sĩ Đồng thời có hỗ trợ gia đình tác giả mặt kinh tế tinh thần Qua thời gian nghiên cứu đề tài, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ạn sinh viên (Lê Thế Đạt Nguyễn Tấn Công – sinh viên thực Đồ án tốt nghiệp dƣới hƣớng dẫn thầy Nguyễn Thanh Bình) Cảm ơn chuyên gia phân tích thí nghiệm giúp đỡ tác giả hồn thành đề tài Luân văn thạc sĩ Cuối cùng, tác giả xin gửi lời chúc đến tồn thể q thầy, Viện khoa học Công nghệ Quản lý môi trƣờng nhiều sức khỏe thành công sống Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng Học viên Đỗ Thanh Quang i năm 2022 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Hiện nay, trƣớc tác động iến đổi khí hậu với iểu mực nƣớc iển dân lên, vấn đề mặn hóa có nguy trầm trọng Vì luận văn nghiên cứu ảnh than sinh học phân ò kết hợp trình rửa trơi đất nhiễm mặn nhằm đánh giá ảnh hƣởng than sinh học phân ò kết hợp rửa trơi muối đến tính chất đất sinh trƣởng lúa nƣớc đất nhiễm mặn Đồng thời, đề xuất giải pháp nghiên cứu, sử dụng than sinh học phân bò để nghiên cứu cải tạo đất nhiễm mặn hiệu Quá trình nghiên cứu thực với tỷ lệ than sinh học phân ò 0% 10% đồng thời có kết hợp rửa trôi không rửa trôi Các công thức đƣợc lập lại lần Kết nghiên cứu cho thấy q trình ón than sinh học có kết hợp rửa trôi cho kết phát triển lúa tốt nhất, ên cạnh giúp cải thiện đất nhiễm mặn Việc sử dụng than sinh học phân ò giúp tăng pH đất, sử dụng than sinh học giúp tăng pH lên tới 5,27 Cải thiện nồng độ P đất Q trình có kết hợp rửa trơi đất cho hiệu xử lý đất hiệu nồng độ Cl-, Na, K so với q trình rửa trơi Từ nghiên cứu trên, kết cho thấy việc sử dụng than sinh học phân ị có kết hợp q trình rửa trơi giúp cải thiện đất nhiễm mặn Từ khóa: Than sinh học, phân bị, đất nhiễm mặn, rửa trơi ii ABSTRACT Currently, the impact of climate change causes sea level rise, saltwater intrusion is at risk of being exacerbated Therefore, the thesis studies on effects of biochar and cow manure combined with leaching process for saline soil to evaluate the effects of biochar and cow manure combined with salt leaching on soil properties and growth wet rice on saline soil was carried out Meanwhile, proposed solutions to apply biochar and organic matter to improve saline soil The research process was implemented by biochar and cow manure ratios of 0% and 10% and combined with leaching or no leaching The equations were repeated times Research results showed that the process of applying biochar combined with leaching gave the best rice growth results, besides helping to improve saline soil The use of iochar or cow manure helped to increase the soil’s pH, using iochar increased the pH up to 5.27 In addition, there was an improvement in soil’s P concentration The combination process with soil leaching resulted in more effective soil treatment for Cl-, Na, and K concentrations than without the leaching process The results from this study showed that the use of biochar and cow manure combined with the leaching process helped to improve contaminated saline soil Keywords: Biochar, cow manure, contaminated saline soil, the leaching process iii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu ản thân Các kết đạt đƣợc luận văn đề tài “Nghiên cứu giải pháp sử dụng than sinh học phân ị kết hợp rửa trơi cải thiện đất nhiễm mặn trồng lúa nƣớc” sản phẩm cá nhân tơi tìm hiểu nghiên cứu dƣới dẫn dắt hỗ trợ PGS.TS Nguyễn Thanh Bình Trong tồn ộ nội dung luận văn, kết nghiên cứu kết luận trung thực cá nhân nghiên cứu tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Việc tham khảo nguồn tài liệu đƣợc thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Học viên Đỗ Thanh Quang iv MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu 4.1 Thời gian 4.2 Không gian Ý nghĩa đề tài 5.1 Ý nghĩa khoa học 5.2 Ý nghĩa thực tiễn 5.3 Tính đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Đất nhiễm mặn 1.1.1 Khái niệm đất nhiễm mặn 1.1.2 Nguyên nhân hình thành đất nhiễm mặn 1.1.3 Các loại đất mặn ảnh hƣởng chúng đến trồng 1.2 Các giải pháp cải tạo đất nhiễm mặn 1.2.1 Biện pháp thủy lợi 1.2.2 Biện pháp canh tác 1.2.3 Biện pháp sinh học v 1.2.4 Biện pháp bón vơi 1.3 Giới thiệu than sinh học phân bò 1.3.1 Than sinh học 1.3.2 Phân bò 11 1.4 Tình hình nghiên cứu sử dụng than sinh học phân bò giới 12 1.5 Tình hình nghiên cứu sử dụng than sinh học phân bò Việt Nam 13 CHƢƠNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.1 Nội dung nghiên cứu 15 2.1.1 Nội dung 1: Đánh giá ảnh hƣởng than sinh học phân bị kết hợp rửa trơi đến chất lƣợng đất 15 2.1.2 Nội dung 2: Đánh giá ảnh hƣởng than sinh học phân ò đến sinh trƣởng lúa 15 2.1.3 Nội dung 3: Đề xuất giải pháp nghiên cứu, sử dụng than sinh học phân bò để nghiên cứu cải tạo đất nhiễm mặn hiệu 15 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 15 2.2.1 Nội dung 1: Đánh giá ảnh hƣởng than sinh học phân bị kết hợp rửa trơi đến chất lƣợng đất 16 2.2.2 Nội dung 2: Đánh giá ảnh hƣởng than sinh học phân ò đến sinh trƣởng lúa 23 2.2.3 Nội dung 3: Đề xuất giải pháp nghiên cứu, sử dụng than sinh học phân bò để nghiên cứu cải tạo đất nhiễm mặn hiệu 23 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 3.1 Tính chất vật liệu trƣớc thí nghiệm 25 3.2 Tính chất nƣớc bị rửa trôi tổng lƣợng ion bị rửa trôi thời gian thí nghiệm 26 3.3 Tính chất hóa học đất sau thí nghiệm 31 3.4 Chất lƣợng đất sau thời gian thí nghiệm 37 vi 3.5 Sinh trƣờng lúa sau thời gian thí nghiệm 38 3.6 Khảo sát mối liên hệ sinh trƣởng lúa, thông số số chất lƣợng đất 39 3.7 Đề xuất giải pháp nghiên cứu, sử dụng than sinh học phân ò để nghiên cứu cải tạo đất nhiễm mặn hiệu 40 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 43 Kết luận 43 Đề nghị 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC 47 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG vii TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Khoa cộng Đất môi trường NXB Giáo dục, 2013 2.Cổng thông tin điện tử trung tâm thông tin dự báo kinh tế - xã hội quốc gia Internet: http://ncif.gov.vn,02/08/2021 Nguyễn Văn Đức Tiến Võ Nhất Sinh."Đất nhiễm mặn phƣơng pháp sử dụng." Internet: http://www.sonongnghiep.hochiminhcity.gov.vn, 31.5,2016 Richards et al Diagnosis and improvement of saline and alkali soils Washington: US Department of Agriculture, 1954 Trung tâm Thông tin Khoa học Công nghệ TP HCM "Vai trò than sinh học (biochar) sản xuất ứng dụng hiệu than sinh học," 2014 6.Lehmann et al." Biochar for environmental," 2009 7.Vũ Thùy Dƣơng cộng "Than sinh học tác động sức khỏe đất," Khoa học công nghệ Việt Nam, 2018 8.Julie Major."Nutrient Leaching in a Colombian Savanna Oxisol Amended with Biachar," Jourbal of Environmental Quality Pp 1076-1086, 2012 9.Nguyễn Mỹ Hoa." Khảo sát khả hấp phụ đạm Biochar điều kiện ủ háo khí," Tạp chí khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 2013 10 S Southavong et al “Effect of iochar and charcoal with staggered application of biodigester effluent on growth of water spinach ," Ipomoea aquatica, 2012 11 Bộ công thƣơng Việt Nam “Giải pháp lƣợng bền vững cho chế biến nông sản Quận.” Internet: https://moit.gov.vn/bao-ve-moi-truong/giai-phap-nangluong-ben-vung-cho-che-bien-nong-san-va-quan-.html, 03/06/2021 12 Ninh Diện “Cơng nghệ khí hóa sinh khối - Giải pháp lƣợng bền vững cho vùng nông thôn Việt Nam,” Tạp Chí Khoa Học - Cơng nghệ Đổi sáng tạo, 2020 13 Nasati “Quản lý môi trƣờng ngành chăn nuôi Việt Nam bối cảnh Việt Nam tham gia Hiệp định thƣơng mại tự hệ mới.” Cổng thông tin điện tử Cục Thông tin Khoa Học Công nghệ Quốc gia Internet: http://www.ninhthuan.gov.vn 14 Jan Kotuby-Amacher et al "Salinity and plant tolerance," 2000 15 Kenneth K Tanji et al "Agricultural drainage water management in arid and semi-arid areas," Food and Agriculture Organization Of The United Nations, 2000 16 Mauro Wagner de Oliveria "Leaching ò nitrogen, potassium, calcium andmagnesium in a sandy soil cultivated with sugarcane," PesqagropecbrasBrasilia Pp 861-868, 2002 45 17 Peng S-Z et al "Nitrogen and phosphorus leaching losses from paddy fields with different water and nitrogen managements," Journal of Paddy Water Environment Vol 9, no 3, pp 333-342, 2011 18 Divid Laird "Biochar impact on nutrient leaching from a midwestern agricultural soil," Geoderma Pp 436-442, 2010 19 Julie Major."Nutrient Leaching in a Colombian Savanna Oxisol Amended with Biachar," Jourbal of Environmental Quality Pp 1076-1086, 2012 20 Saifullah et al "Biochar application for the remediation of salt-affected soils: Challenges and opportunities," Science of the Total Environment, 2017 21 Lê Thanh Hƣng cộng sƣ "Nghiên cứu khả nắng hấp phụ trao đổi ion xơ dừa trấu biến tính," Tạp chí phát triển Khoa học Cơng Nghệ, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2008 22 Trội N V "Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu ứng dụng để tách loại chì từ dung dịch nƣớc," Tạp chí phân tích Hóa, Lý, Sinh học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên Pp 9-12, 2005 23 Yue et al " Characteristics and potential values of bio-oil, syngas and biochar derived from Salsola collina Pall in a fixed bed slow pyrolysis system," Bioresour Technol Pp 378-383, 2016 24 Dos Santos et al " Effectiveness of Different Biochars in Remediating a SaltAffected Luvisol in Northeast Brazil,” Biochar Pp 149 – 159, 2021 25 Feng et al “Mechansms of biochar decreasing nethane emission from Chinese paddy soils” Soil Biology and Biochemistry Pp 80-88, 2012 26 Knoblauch et al “Degradability of black carbon and its impact on trace gas fluxes and carbon turnover in paddy soils” Soil Biology and Biochemistry Pp 1768-1778, 2011 27 Pratiwi et al “Rice husk biochar application to paddy soil and its effects on soil physical properties, plant growth, and methane emission” Paddy and Water Environment Pp 1-12,2016 28 Singla et al “Effect of biogas digested slurry-based biochar on methane flux and methanogenic archaeal diversity in paddy soil” Agriculture Ecosystems & Environment” Pp 278-287, 2014a 29 Singla et al “Effect of biochar on CH4 and N2O emission from soils vegetated with paddy” Pp 239-243, 2014b 30 Vũ Thắng "Nghiên cứu ứng dụng than sinh học nâng cao sức sản xuất đất: ảnh hƣởng loại lƣợng bón than sinh học đến sinh trƣởng suất lúa," Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, 2005 46 PHỤ LỤC Kết chạy Anova tính chất nƣớc rửa trơi Hình PB1 Kết trắc nghiệm phân hạng Tukey giá trị pH Hình PB2 Kết trắc nghiệm phân hạng Tukey giá trị EC Hình PB3 Kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thông số TDS 47 Hình PB4 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thơng số Canxi Hình PB5 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thơng số K Hình PB6 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thơng số Mg 48 Hình PB7 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thơng số Na- Hình PB8 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thơng số Mn Hình PB9 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thơng số Al 49 Hình PB10 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thông số Fe- Hình PB11.Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thơng số Cl Hình PB12 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thông số SO4 50 Kết chạy Anova tính chất đất Hình PB13 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey giá trị EC- Hình PB14 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey giá trị pH Hình PB15 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thông số P 51 Hình PB16 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey CEC Hình PB17 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thơng số Cl Hình PB18 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thông số SO4 Hình PB19 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thơng số Na 52 Hình PB20 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thông số Ca Hình PB21.Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thơng số K Hình PB22 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thơng số Mg Hình PB23 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thông số Fe 53 Hình PB24.Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thơng số Al Hình PB25 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey thơng số Mn Hình PB26 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey Sinh Khối Hình PB27 Hình kết trắc nghiệm phân hạng Tukey Rể 54 Hình ảnh dung dịch rửa trơi đơn vị thí nghiệm 55 Hình ảnh đơn vị thí nghiệm 56 57 58 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ tên: Đỗ Thanh Quang Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 16/10/1995 Nơi sinh: Bình Dƣơng Email: thanhquangdo.pv@gmail.com Điện thoại:0964107366 II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 2001 – 2006: học cấp Trƣờng Tiểu học Phƣớc Vĩnh A, Bình Dƣơng 2006 – 2010: học cấp Trƣờng THCS Trần Hƣng Đạo, Bình Dƣơng 2010 – 2013: học cấp Trƣờng THPT Phƣớc Vĩnh, Bình Dƣơng 2013 – 2017: học Đại học trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 2018 – 2021: học Thạc sĩ trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN: Thời gian 7/2017-5/2019 Nơi cơng tác Cơng ty môi trƣờng Fongtech Công việc đảm nhiệm Nhân viên 5/2019 – 5/2020 Liên hiệp hợp tác xã thƣơng mại Nhân viên Tp.HCM 6/2020 đến Công ty TNHH xử lý chất thải công Chuyên viên nghiệp tƣ vấn môi trƣờng Văn Lang Tp HCM, ngày tháng Năm 2022 Ngƣời khai (Ký tên) Đỗ Thanh Quang 59