Nghiên cứu khả năng ứng dụng than sinh học sản xuất từ lõi ngô và luồng để sản xuất rau ăn lá và nâng cao chất lượng đất trồng rau tại huyện yên định, tỉnh thanh hóa

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Vai trò chất hữu chất lượng môi trường đất biết đến từ lâu ảnh hưởng trực tiếp đến lý, hóa tính sinh học đất độ xốp, khả giữ nước, dung tích hấp thu, hoạt động vi sinh vật đất v.v… Vì vậy, sử dụng phân hữu coi biện pháp kỹ thuật có hiệu cao để cải tạo đất nâng cao suất trồng Thực tế cho thấy canh tác liên tục trồng đất làm suy giảm chất hữu sức sản xuất đất, việc tăng cường bón loại phân hữu phân chuồng, phân xanh, phân rác ủ kết hợp với bón phân khống khuyến khích coi giải pháp bắt buộc để đảm bảo trì hoạt động sản xuất bền vững Để giải mối quan hệ trên, giới nghiên cứu ứng dụng giải pháp tận dụng nguồn phế phụ phẩm rác thải hữu để trì hàm lượng bon đất sử dụng than sinh học (TSH) Đây loại sản phẩm tạo từ q trình đốt yếm khí loại phế, phụ phẩm hữu cho phép bảo tồn lượng bon cao, bón vào đất mang lại hiệu cao việc cải tạo độ phì, tăng suất trồng Ở Việt Nam, nghiên cứu sản xuất sử dụng TSH lĩnh vực Tuy nhiên từ lâu nông dân biết sử dụng phương pháp đốt yếm khí để sản xuất than hoa Gần đây, Viện Môi trường Nông nghiệp tiến hành số đề tài nghiên cứu công nghệ sản xuất TSH từ nguồn phế, phụ phẩm khác Kết cho thấy trữ lượng bon chứa TSH sản xuất từ gỗ, tre nứa, rơm rạ khác song đạt cao Mặc dù vậy, việc nghiên cứu ứng dụng loại than để cải tạo độ phì nâng cao suất lúa hạn chế Hiện nước ta có số cơng trình Nghiên cứu TSH lúa ngô Kết bước đầu cho thấy việc sử dụng TSH thay phần phân hóa học cải thiện rõ rệt lý hóa tính đất Hiện chưa có cơng trình nghiên cứu tiến hành rau, đặc biệt cho sản xuất rau ăn Thanh Hóa Để đáp ứng yêu cầu sản xuất rau an tồn cải thiện lý, hóa tính đất phục vụ sản xuất bền vững rau ăn lá, thực đề tài “Nghiên cứu khả ứng dụng than sinh học sản xuất từ lõi ngô luồng để sản xuất rau ăn nâng cao chất lượng đất trồng rau huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa” Mục đích, u cầu đề tài 2.1 Mục đích - Đánh giá khả sử dụng TSH sản xuất từ lõi ngô luồng để thay phần phân hóa học phục vụ sản xuất rau ăn huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa; - Đánh giá hiệu cải tạo đất trồng rau sau sử dụng TSH 2.2 Yêu cầu cần đạt - Xác định chất lượng TSH sản xuất từ nguồn phụ phẩm lõi ngô luồng Yên Định, Thanh Hóa; - Đánh giá sinh trưởng, phát triển, tác hại sâu bệnh suất số loại rau ăn họ thập tự (cải bắp cải) sử dụng TSH để thay phần phân hóa học; - Đánh giá hiệu cải thiện chất lượng đất thông qua tiêu lý, hóa tính đất trồng rau trước sau sử dụng TSH Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học - Cung cấp dẫn liệu khoa học hiệu sử dụng TSH để thay phân hóa học sản xuất rau ăn lá, từ có sở xác định lượng bón cần thiết để đảm bảo sinh trưởng, phát triển, suất rau đồng thời nâng cao chất lượng rau Thanh Hóa; - Cung cấp dẫn liệu chất lượng đất sau sử dụng TSH nhằm phục hồi nâng cao sức sản xuất đất 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu giúp nông dân lựa chọn lượng TSH lượng phân bón phù hợp, đạt hiệu kinh tế cao từ thúc đẩy việc khai thác nguồn phụ phẩm để sản xuất ứng dụng TSH, thay phần phân hóa học nơng nghiệp, góp phần giảm thiểu sử dụng phân hóa học, cải thiện suất lý hóa tính vùng đất trồng rau Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Cơ sở khoa học Vai trị chất hữu chất lượng mơi trường đất nhận biết từ lâu ảnh hưởng trực tiếp chất hữu đến tính chất hóa, lý sinh học đất làm tăng độ xốp, khả giữ nước, dung tích hấp thu, chi phối hoạt động vi sinh vật đất Chính vậy, sử dụng phân hữu xem biện pháp kỹ thuật có hiệu cao việc cải tạo đất nâng cao suất trồng Trong thực tế, đất bị suy giảm chất hữu sức sản xuất xuất phổ biến nhiều vùng sản xuất thâm canh cao Việt Nam nhiều nơi giới Tăng cường bón loại phân hữu phân chuồng, phân xanh, phân rác ủ kết hợp với bón phân khống khuyến khích mạnh mẽ sản xuất trồng trọt để cải tạo trì sức sản xuất đất Mặc dù vậy, xu hướng cơng nghiệp hóa đại hóa nơng nghiệp, nguồn vật liệu hữu ngày cạn kiệt dần, việc tìm kiếm nguồn vật liệu thay điều kiện tiên để trì sản xuất nông nghiệp bền vững Một số chứng thực tế cho thấy C TSH, sản phẩm tạo qua trình nhiệt phân vật liệu hữu mơi trường hồn tồn yếm khí nghèo ơxy (được gọi biocoal hay TSH), có khả tồn bền vững mơi trường đất hàng kỷ chí hàng thiên niên kỷ, làm tăng lượng C lưu giữ đất, giảm C phát thải vào khí quyển, đồng thời có ảnh hưởng tích cực đến sức sản xuất đất Vì vậy, TSH mệnh danh “vàng đen” ứng dụng nơng nghiệp mơi trường Hàm lượng carbon cao với độ xốp tự nhiên TSH giúp đất giữ nước chất dinh dưỡng, đồng thời bảo vệ loại vi khuẩn sống đất, chống lại tác động xấu thời tiết, xói mịn đất Hơn nữa, TSH cịn đóng vai trị bể chứa carbon tự nhiên có khả lưu trữ CO đất Nhờ đó, việc bổ sung lượng định TSH vào đất cải tạo lý, hóa tính đất, làm tăng đáng kể suất trồng Tuy nhiên, hiệu cải tạo lý tính, hóa tính, dinh dưỡng đất khả nâng đỡ sinh trưởng suất TSH phụ thuộc nhiều vào chất lượng loại than loại đất khác Vì vậy, việc tiến hành nghiên cứu chuyên sâu hiệu cải tạo đất tăng suất trồng loại than cho vùng đất, vùng sinh thái có sở khoa học cần thiết, góp phần nâng cao hiệu kỹ thuật, kinh tế môi trường sử dụng TSH 1.2 Tổng quan tài liệu 1.2.1 Tình hình sản xuất rau ăn Việt Nam Việt Nam có lịch sử trồng rau từ lâu đời, với điều kiện khí hậu thích hợp cho sinh trưởng, phát triển tạo hạt loại rau, kể rau có nguồn gốc Á nhiệt đới ơn đới Cho tới có khoảng 70 loài thực vật sử dụng làm rau chế biến thành rau Riêng rau trồng có 30 loại, có khoảng 15 loại rau chủ lực Trong số có 80 % rau ăn Diện tích rau tập trung vùng vùng Đồng sơng Hồng vùng Đồng Nam Bộ Trong loại rau rau muống trồng phổ biến nước, tiếp đến rau cải bắp, cải trồng nhiều miền Bắc Đối với nông dân, rau loại trồng cho thu nhập quan trọng cho nông hộ (Hồ Thanh Sơn CS, 2005) [8] Tuy sản xuất rau Việt Nam chủ yếu theo quy mơ hộ gia đình khiến cho sản lượng hàng hóa khơng nhiều Bên cạnh sản xuất phụ thuộc nhiều vào phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật môi trường sản xuất bị ảnh hưởng lớn chất thải công nghiệp, chất thải sinh hoạt Việc chạy theo lợi nhuận, áp dụng thiếu chọn lọc tiến khoa học kỹ thuật với thiếu hiểu biết người trồng rau làm cho sản phẩm rau xanh bị ô nhiễm N03-, kim loại nặng, vi sinh vật gây bệnh hóa chất bảo vệ thực vật Vấn đề ô nhiễm rau xảy hầu khắp vùng trồng rau nước (Nguyễn Văn Hải CS, 2000; Chieng Hoong, 2003; Đặng Thị Vân CS, 2003; Vũ Đình Tuấn Phạm Quang Hà, 2004) [4], [6], [13], [11] Đây nguyên nhân làm cho sản phẩm rau Việt Nam chưa hấp dẫn người tiêu dùng nước Quốc tế Ở nước ta, giai đoạn từ 1976 đến lượng phân hóa học sử dụng tăng lên nhanh chóng Năm 1990 lượng phân bón dùng cho gieo trồng tăng so với năm 1980 418,6 %; năm 1995 tăng 557 % so với năm 1980 Đến năm 1997, lượng phân bón N, P, K cho gieo trồng lên tới 126,1 kg/năm 1.2.2 Tình hình sản xuất rau ăn Thanh Hóa Là tỉnh có diện tích đất trồng rau màu lớn, diện tích trồng rau Thanh Hóa gia tăng đáng kể năm gần Diện tích gieo trồng loại rau, đậu năm 2006 tỉnh Thanh Hóa đạt 28.020 ha, diện tích gieo trồng rau huyện đồng 13.126 ha, chiếm 46,84%; huyện vùng ven biển 8.015 ha, chiếm 28,60% huyện miền núi 6.879 ha; chiếm 24,56 %; Năm 2011 diện tích rau đậu loại 33.000 Nếu so với năm 2006, diện tích gieo trồng rau tồn tỉnh năm 2011 tăng thêm 4.980 ha, đạt tốc độ tăng trưởng bình quân 2,77%/năm Ở vùng đồng bằng, huyện có diện tích rau loại nhiều Thọ Xuân 4.078 ha, Yên Định 2.738 ha, Nông Cống 2.268 ha, Các huyện vùng ven biển có diện tích trồng rau lớn Hoằng Hóa 3.268 ha, Quảng Xương 2.665 ha, Hậu Lộc 2.364 ha, Các huyện miền núi có diện tích rau lớn Bá Thước 1.571 ha, Ngọc Lặc 1.360 ha, Ngoài ra, nhu cầu số sở chế biến (theo hình thức muối loại rau ăn dưa chuột, ớt), gần hình thành số vùng nguyên liệu rau ăn địa bàn số huyện như: Thiệu Hóa, Hậu Lộc, Quảng Xương, Hoằng Hóa, Nga Sơn Tuy nhiên, diện tích vùng nguyên liệu thường không ổn định, phụ thuộc theo đơn đặt hàng hợp đồng mùa vụ sở chế biến Năng suất rau đậu trung bình tồn tỉnh năm 2006 100 tạ/ha, năm 2007 100,2 tạ/ha, năm 2008 100,5 tạ/ha, năm 2009 100,3 tạ/ha, năm 2010 102,5 tạ/ha, năm 2011 113,8 tạ/ha, bình quân tăng 2,18 %/năm Các loại rau trồng địa bàn tỉnh phong phú đa dạng chủng loại, hầu hết có nguồn gốc ơn đới, nên chủ yếu trồng vụ Đơng (chiếm 75-80%) Trong đó, loại phổ biến gồm: cải bắp, su hào, cà chua, hành tươi, khoai tây, rau thơm loại Chỉ có số loại rau trồng vụ hè hè - thu như: rau muống, rau cải, số loại rau ăn (đậu ăn quả, su su, mướp đắng) Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, nhiều giống rau có suất, chất lượng, thích nghi cao với điều kiện thời tiết, khí hậu Thanh Hóa cải bắp, dưa chuột, cà chua chịu nhiệt đưa vào trồng thành công, góp phần mở rộng diện tích rau trồng trái vụ tỉnh Mặc dù tiềm diện tích sản xuất rau lớn, phần lớn diện tích sản xuất rau nằm rải rác, việc quản lý sản xuất rau cịn gặp nhiều khó khăn Diện tích trồng rau vụ đông đất lúa màu tương đối lớn, thường dẫn đến tượng thừa rau vào vụ đông thiếu rau vụ khác Bên cạnh hạn chế việc hình thành vùng sản xuất, công tác ứng dụng tiến kỹ thuật giống, kỹ thuật canh tác sản xuất chậm chưa rộng khắp nên suất rau thấp, chưa tương xứng với tiềm vốn có Trong sản xuất rau cịn tình trạng lạm dụng phân bón đặc biệt phân đạm, thuốc BVTV, sử dụng nước tưới không đảm bảo, dẫn đến tiềm ẩn mối nguy an toàn thực phẩm ATTP (mối nguy dư lượng Nitrat, dư lượng kim loại nặng, dư lượng thuốc BVTV, ô nhiễm vi sinh vật) gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe tâm lý người tiêu dùng Sản xuất rau xuất hướng mang lại hiệu kinh tế cao trình chuyển dịch cấu trồng, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế, xóa đói giảm nghèo tỉnh Thanh Hóa Do nhu cầu thị trường, sản xuất rau Thanh Hóa năm gần phát triển mạnh mẽ, diện tích gieo trồng rau loại 37.550 ha, sản lượng 377.478 (năm 2008) Tuy nhiên, sản xuất rau chủ yếu thực theo phương pháp truyền thống, mà chưa quan tâm nhiều đến sản xuất rau an toàn Gần đây, nhiều loại có giá trị hàng hóa phục vụ chế biến, xuất đáp ứng nhu cầu thị trường ngô ngọt, cà chua, dưa bao tử đưa vào sản xuất, thâm canh nhiều địa phương tỉnh, mang lại hiệu kinh tế cao Nhiều đơn vị kinh tế lĩnh vực xuất rau trở thành bạn đồng hành đáng tin cậy bà nông dân Cùng với việc cải tiến qui trình sản xuất, chế biến, tiêu thụ, đơn vị kinh tế chủ động xây dựng vùng nguyên liệu tập trung, bước bảo đảm tốt an tồn vệ sinh thực phẩm Đây chìa khóa để mở rộng thị trường tiêu thụ nơng sản phát triển vùng rau xuất tỉnh Thị trường tiêu thụ nông sản, đặc biệt rau ngày mở rộng, hình thành nhiều mơ hình liên kết sản xuất, chế biến, tiêu thụ nơng sản, loại phục vụ chế biến, xuất làm lợi cho nơng dân, doanh nghiệp, góp phần thúc đẩy chuyển dịch cấu kinh tế Một số huyện Hoằng Hóa, Thọ Xuân, Triệu Sơn, Yên Định, Thiệu Hóa, Thạch Thành, Tĩnh Gia, Như Thanh ký kết hợp đồng xây dựng vùng nguyên liệu rau xuất tập trung với đơn vị kinh tế Công ty cổ phần xuất nhập rau Thanh Hóa, Cơng ty Xuất Vạn Hoa Tuy nhiên, số diện tích trồng rau xuất đến chiếm tỷ lệ thấp tổng diện tích đất canh tác địa bàn tồn tỉnh Các xã Hoằng Thành, Hoằng Phong (Hoằng Hóa) trước chuyển đổi cấu trồng cách đưa số trồng ngô ngọt, cà chua vào địa phương khơng có hiệu thị trường tiêu thụ khơng ổn định nên phải chuyển đổi trở lại Một vấn đề khác là, tỉnh có mơ hình sản xuất rau, hoa cho thu nhập trăm triệu đồng/ha nay, nhận thức vị trí, vai trị lợi ích việc phát triển sản xuất xuất rau, nhiều nơi hạn chế Hầu hết địa phương bà trồng rau thực chưa quy trình kỹ thuật cịn lạm dụng bón nhiều đạm nên sản phẩm dễ bị nhiễm bẩn dư lượng Nitan 1.2.3 Nhu cầu dinh dưỡng rau trạng sử dụng phân bón cho rau ăn * Nhu cầu dinh dưỡng rau ăn Các nghiên cứu khẳng định, bón tăng liều lượng phân đạm không hợp lý làm tăng suất rau làm tăng dư lượng NO3- tích lũy rau Dư lượng NO3- rau vượt mức độ cho phép sử dụng nhiều đạm, bón khơng cách khơng thời điểm Nếu giảm lượng bón đạm, bón cách kết thúc bón lần cuối hợp lý làm giảm dư lượng NO3- tích lũy rau (Eustix, 1991) [ 22] Theo Bùi Quang Xuân CS (1996) [14], đất phù sa sông Hồng, liều lượng đạm thích hợp để suplơ đạt suất cao hàm lượng NO 3tích lũy ngưỡng cho phép bón mức 120 kg N/ha, với hành tây 100 kg N/ha cà chua 150 kg N/ha Theo Phạm Minh Tâm (2001) [10], cải bẹ xanh đất xám quận Thủ Đức thành phố Hồ Chí Minh liều lượng đạm thích hợp để đạt suất cao (15,60 tấn/ha) tồn dư NO3- đạt tiêu chuẩn cho phép 90 kg N/ha bón 15 phân chuồng + 30 kg P2O5 + 30 kg K2O/ha - Bón phân cân đối Biện pháp bón phân cân đối N, P, K kết hợp với phân hữu cơ, vi lượng vừa đạt suất cao, vừa đảm bảo NO3- tích lũy rau 10 ngưỡng cho phép Sử dụng phân bón có chứa nguyên tố đa lượng, trung lượng, vi lượng làm tăng suất rau giảm hàm lượng NO3- rau - Về thời gian cách ly: Các nghiên cứu khẳng định thời gian kết thúc bón đạm lần cuối trước thu hoạch hầu hết loại rau 14 - 20 ngày đạt suất cao, đồng thời hàm lượng NO3- tích lũy sản phẩm mức độ cho phép (Tạ Thu Cúc, 1996; Trần Vũ Hải, 1998; Nguyễn Văn Hiền CS, 1994; Đặng Thu Hòa, 2002; Chieng Hoong, 2003; Lê Văn Tám CS, 1998) [1], [3], [7], [5], [6], [9] 1.2.4 Một số kỹ thuật canh tác * Tưới nước: Nước tưới có vai trò quan trọng sản xuất rau, việc trì nước tưới khơng mang lại suất cao mà đảm bảo chất lượng rau tốt Tuy nhiên với rau ăn nên dừng tưới trước thu hoạch ngày để giảm hàm lượng nước, giúp rau bảo quản lâu * Phòng trừ sâu bệnh: Trên rau thập tự thường bệnh chết ẻo con, có số đối tượng sâu bệnh như: sâu tơ, sâu xanh bướm trắng, bọ nhảy, bệnh thối nhũn cải bắp, bệnh thối hạch cải bắp v.v * Biện pháp phòng trừ: - Biện pháp canh tác: Thu dọn tàn dư trồng sau thu hoạch Cuốc lật đất cày sâu 10 - 15 cm, phơi ải từ 10 - 15 ngày trước trồng (hoặc lên luống phủ ni-lông bề mặt từ - ngày để diệt ấu trùng sau gieo trồng bình thường) Bón phân đầy đủ cân đối, sử dụng phân hữu hoai mục Thường xuyên luân canh với khác họ Gieo trồng tập trung thời vụ - Biện pháp hóa học: + Đối với sâu tơ: Khi mật độ sâu 20 con/m2 (giai đoạn con) 61 Bảng 3.17 Hiệu kinh tế cơng thức thí nghiệm bắp cải (Định Bình, n Định 11/2014) Thu nhập Cơng thức Thành Năng Đơn giá tiền suất (Nghìn (Nghìn (tạ/ ha) đ/tạ) đồng) Chi phí (Nghìn đồng) Lãi sau chi phí MBCR (Nghìn đồng) 120N + 60P2O5 + 60K2O 240.0 700 168.000 62.895 105.105 - 10 PC + 120N + 60 P2O5 + 60 K2O 290.0 700 203.000 68.895 134.105 6,0 1,5 Than luồng + 112kgN + 55kg P2O5 + 0kg K2O 283.3 700 198.310 64.816 133.484 1,9 3,0 than luồng + 103N 306.7 + 50kg P2O5 + 0kg K2O 700 214.690 69.825 144.865 6,9 4,5 than luồng + 95 kgN + 45kg P2O5 + 0K2O 700 221.690 74.034 147.656 11,1 316.7 Ghi chú: MBCR tỷ suất lợi nhuận cận biên - Về lãi ròng tỷ suất lợi nhuận cận biên: Kết Bảng 3.17 cho thấy, công thức sử dụng TSH bắp cải cho lãi cao công thức sử dụng NPK công thức sử dụng phân chuồng + NPK Trong công thức sử dụng TSH, công thức sử dụng 4,5 TSH cho lãi cao (147.656.000đ/ ha); sau đến cơng thức sử dụng than 3,0 TSH cuối công thức sử dụng than luồng 1,5 TSH (144.865.000 133.484.000đ/ ha) Qua phân tích tỷ suất lợi nhuận cận biên cho thấy, biện pháp bổ sung phân chuồng hay sử dụng TSH để thay phần phân đạm, lân, kali tăng hàm lượng hữu cho đất kỹ thuật cho lợi nhuận cao, chấp nhận cho phát triển Khác với hiệu rau cải ngọt, công thức sử dụng TSH, công thức sử dụng 4,5 TSH không mang lại lãi rịng cao mà có giá trị tỷ suất lợi nhuận cận biên lớn (11,1), sau đến công thức sử dụng than luồng 3,0 (6,9), cuối công thức sử dụng 1,5 62 (1,9) So với cơng thức bón N, P, K+ phân chuồng tỷ suất lợi nhuận cận biên cơng thức bón 1,5 TSH đạt thấp (1,9 so với 6,0) So với sử dụng TSH cho rau cải ngọt, việc sử dụng TSH cho bắp cải mang lại lợi nhuận giá trị tỷ suất lợi nhuận cận biên lớn Nguyên nhân việc sử dụng TSH bắp cải làm giảm tỷ lệ bắp cải bị hại hai bệnh nguy hiểm lan truyền qua đất gây chết tồn thân bệnh lở cổ rễ bệnh thối nhũn bắp Nhờ đó, số lượng bắp thu hoạch tăng rõ rệt so với công thức sử dụng phân chuồng +N, P, K hay công thức sử dụng NPK, suất tăng cao rõ rệt, từ tăng thu nhập lợi nhuận 3.4 Ảnh hưởng việc sử dụng than sinh học đến chất lượng đất 3.4.1 Ảnh hưởng đến lý tính đất Bảng 3.18 Ảnh hưởng việc sử dụng TSH đến tiêu lý tính đất trồng rau chuyên canh vùng Yên Định, Thanh Hóa Cơng thức Trước thí nghiệm Sau thí nghiệm 120N + 60P2O5 + 60K2O 10 PC + 120N + 60 P2O5 + 60 K2O 1,5 Than luồng + 112kgN + 55kg P2O5 + 0kg K2O 3,0 than luồng + 103N + 50kg P2O5 + 0kg K2O 4,5 than luồng + 95 kgN + 45kg P2O5 + 0K2O Dung trọng (g/cm3 ) 1,33 Tỷ trọng (g/cm3) Độ xốp (%) 2,70 42,0 1,35 1,29 2,59 2,45 41,8 45,6 1,27 1,20 1,14 2,42 2,39 2,31 46,8 47,4 48,2 Ghi chú: mẫu đất thu ruộng bắp cải Trước thí nghiệm số tiêu lý tính dung trọng đất 1,33 g/cm3, tỷ trọng 2,70 g/cm độ xốp 42,0% (Bảng 3.18) Sau vụ thí nghiệm, tiêu cải thiện rõ rệt Dung trọng đất giảm từ 1,29 1,35g/cm3 công thức đối chứng 2, công thức 3,4,5 xuống 1,27 1,14g/cm3, công thức phân bón TSH Tương tự tỷ trọng đất giảm từ 2,59 - 2,45 g/cm3 xuống 2,42 - 2,31 g/cm3 cơng thức bón than, 63 độ xốp tăng từ 41,8 - 45,6% lên 46,8 - 48,2% Khi lượng bón tăng, tiêu lý tính cải thiện rõ rệt hơn, đặc biệt lượng bón từ 1,5 tấn/ha Khi lượng đường tiếp tục tăng lên 3,0 đến 4,5 tấn/ha, mức độ cải thiện tiêu lý tính khơng thực rõ rệt lượng bón từ 1,5 tấn/ha Hai loại than luồng lõi ngơ có khả cải tạo lý tính đất nhau, cịn than lõi ngơ hiệu thấp (Bảng 3.18) 3.4.2 Ảnh hưởng đến số tiêu hóa học đất Trước thí nghiệm, pHKCl đạt 6,09, lượng OC đạt 1,035%; N 0,106%; P2O5 0,145%; K2O 1,333%; CEC 13,50cmocl/kg; Ca++ 6,75cmocl/kg; Mg++ 2,47 molc/kg, K+ 0,14molc/kg (Bảng 3.19) Sau thí nghiệm, tiêu pHKCl cơng thức giảm từ 6,09 xuống 6,05 Trong đó, cơng thức bón phân chuồng TSH, pH đất tăng lên rõ rệt từ 6,09 lên 6,27 - 6,58 Mức độ chênh lệch pH cơng thức bón TSH với khơng lớn Các tiêu hóa tính khác đất OC, N, P 2O5; K2O tăng rõ rệt bón TSH đặc biệt tiêu OC K2O, P2O5 Khi lượng bón TSH lượng khác lượng OC thay đổi rõ rệt Mức độ sai khác loại than không thực rõ rệt Hàm lượng N tăng cơng thức bón than 0,113 - 0,136 so với đối chứng 0,132; P 2O5 tổng số tăng từ 0,170 - 0,215 so với đối chứng khơng bón than, bón phân hóa học phân chuồng 0,189 0,204 Hàm lượng K2O cơng thức bón TSH tăng từ 1,496 - 1,890 so với công thức bón phân vơ phân chuồng 1,188 - 1,491 Tương tự, CEC; Ca++ ; Mg++; K+ tăng bón TSH dao động khoảng 14,20 - 15,40; 6,36 - 6,81; 2,30 - 2,86; 0,13 - 0,18 so với công thức công thức 14,05 - 14,35; 6,01 - 6,30; 2,05 - 2,65; 0,15 - 0,17 Các tiêu CEC; Ca; Mg; K tăng bón TSH CEC dao động từ 14,20 - 15,40 so với công thức công thức 2: 14,05 14,35; Ca; Mg; K tăng từ 6,36 - 6,81; 2,30 - 2,86; 0,13 - 0,18 so với công thức 14,05 - 14,35; 6,01 - 6,30; 2,05 - 2,65; 0,14 - 0,15 (bảng 3.19) 64 Bảng 3.19 Ảnh hưởng việc sử dụng TSH đến số tiêu hóa học đất trồng rau chuyên canh vùng Yên Định, Thanh Hóa Công thức pHKCl OC N P2O5 K2O CEC % Trước TN Ca++ Mg++ K+ cmolc/kg 6,09 1,035 0,106 0,145 1,333 13,50 6,75 2,47 0,14 120N + 60P2O5 + 60K2O 6,05 1,036 0,132 0,189 1,188 14,05 6,30 2,05 0,15 10 PC + 120N + 60 P2O5 + 60 K2O 6,27 1,244 0,123 0,204 1,491 14,35 6,01 2,65 0,17 1,5 than luồng + 112kgN + 55kg P2O5 + 0kg K2O 6,58 1,285 0,136 0,192 1,890 15,40 6,81 2,86 0,18 3,0 than luồng + 103N + 50kg P2O5 + 0kg K2O 6,34 1,165 0,117 0,170 1,683 14,60 6,38 2,30 0,13 4,5 than luồng + 95 kgN + 45kg P2O5 + 0K2O 6,30 1,137 0,113 0,215 1,496 14,20 6,36 2,58 0,14 Sau TN 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Khi bón TSH thay phần phân hóa học, tiêu sinh trưởng cải số lá/cây, chiều cao tăng lên rõ rệt so với bón N, P, K mức độ tăng lớn cơng thức bón TSH 1,5 tấn/ha, sau đến cơng thức bón 3,0 tấn/ha đến 4,5 tấn/ha Đối với bắp cải, tiêu số lá/cây, chiều cao bón TSH tăng lên rõ rệt so với bón N, P, K mức độ tăng lớn cơng thức bón 4,5 tấn/ha, sau đến cơng thức bón 3,0tấn/ha, cuối cơng thức bón 1,5 tấn/ha Chỉ tiêu đường kính tán rau cải đường kính bắp bắp cải khơng có sai khác rõ rệt cơng thức bón TSH với chúng với cơng thức bón N, P, K cơng thức bón N, P, K+ phân chuồng Khi sử dụng TSH, mức độ nhiễm bệnh chết ẻo rau cải bắp cải bệnh thối nhũn bắp cải giảm rõ rệt so với cơng thức bón N, P, K Bệnh chết ẻo giảm từ 5,04% xuống 3,35%; bệnh thối nhũn cải bắp giảm từ 4,38% xuống 2,22% Khi lượng than bón cao, tỷ lệ bị hại giảm Tỷ lệ hại công thức bón 1,5 TSH tương đương với tỷ lệ hại cơng thức bón N, P, K+ phân chuồng Khi sử dụng than sinh học, khối lượng rau khối lượng bắp tăng đáng kể so với bón N, P, K Mặc dù vậy, khối lượng cải bắp cải công thức bón than khơng có sai khác rõ rệt đạt từ 9,91g đến 10,90 g/ cải 1.25g đến 1.45 g/ bắp cải Do tăng tiêu số số bắp diện tích (nhờ giảm tỷ lệ hại bệnh), khối lượng rau bắp nên suất lý thuyết suất thực thu công thức bón TSH tăng rõ rệt so với cơng thức bón N, P, K Năng suất thực thu cải công thức đạt cao (209,6tạ/ha), sau đến cơng thức (205,8tạ/ha), tiếp đến công thức (190,5tạ/ha) Với bắp cải, suất công thức đạt cao là: 316,7 tạ/ha, sau đến cơng thức (306,7 tạ/ha), cuối công thức (290,0 tạ/ha) 66 Mặc dù chi phí cơng thức sử dụng phân chuồng TSH cao công thức sử dụng N, P, K đạt suất thu nhập cao nên lãi rịng cơng thức sử dụng TSH phân chuồng cao công thức sử dụng N, P, K Tỷ suất lợi nhuận cận biên cơng thức bón TSH đạt cao Với cải ngọt, cơng thức bón 1,5 TSH có lãi rịng tỷ suất lợi nhuận cận biên cao Với bắp cải, cơng thức bón 4,5 cho lãi ròng tỷ suất lợi nhuận cận biên cao Trừ cơng thức bón 1,5 TSH cho bắp cải, tất cơng thức bón phân chuồng TSH có tỷ suất lợi nhuận cận biên >2, kỹ thuật khuyến cáo sử dụng rộng rãi Khi bón TSH đất cát pha, ngoại trừ ba tiêu hóa tính đất nồng độ ion Ca++, Mg++ K+, tiêu lý tính quan trọng đất dung trọng đất, tỷ trọng đất, độ xốp tiêu hóa tính pHKCl, hàm lượng bon hữu OC, hàm lượng N, P2O5, K2O, CEC cải thiện rõ rệt Trong cơng thức bón 1,5 TSH có hiệu cải tạo đất cao nhất, sau đến cơng thức bón 3,0 TSH/ha, cơng thức bón 4,5 TSH/ cuối cơng thức bón phân chuồng Kiến nghị - Tỉnh Thanh Hóa cần có sách hỗ trợ để nâng cao lực cho người dân sản xuất ứng dụng TSH Tận dụng tối đa nguồn phụ phẩm nông nghiệp để ủ phân sản xuất than sinh học để bón cho trồng nhằm tăng suất cải thiện độ phì đất, đáp ứng yêu cầu sản xuất nông nghiệp bền vững - Tiếp tục xây dựng mơ hình ứng dụng diện rộng để đánh giá đầy đủ hiệu kinh tế tính khả thi sản xuất ứng dụng TSH, đồng thời so sánh hiệu biện pháp sử dụng TSH với biện pháp sản xuất phân hữu từ phụ phẩm nông nghiệp 67 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tài liệu tiếng Việt: Tạ Thu Cúc (1996), Ảnh hưởng liều lượng N đến hàm lượng nitrat suất số rau ngoại thành Hà Nội, Hội nghị khoa học để bước đề tài rau thành phố Hà Nội, ngày 25/3/1994 Hà Nội Trần Viết Cường (2012), Nghiên cứu sản xuất TSH từ phế thải nông nghiệp vùng đồng sông Cửu Long, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Viện Môi trường nông nghiệp Trần Vũ Hải (1998), Xác định liều lượng đạm thời kỳ bón đạm cải (Brassica Chinensis) cải xanh (Brassica Juncea) theo hướng xã Tân Hạnh, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai Luận văn tốt nghiệp Đại học, thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Văn Hải, Phạm Hồng Anh, Trần Thị Nữ (2000), Xác định hàm lượng kim loại nặng số loại nông sản mơi trường phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử, Tuyển tập báo cáo khoa học Hội nghị Hóa lý Sinh học Việt Nam lần thứ nhất, Hà Nội 26/9/2000 Đặng Thu Hòa (2002), Nghiên cứu ảnh hưởng phân bón, độ nhiễm đất trồng nước tưới tới mức độ tích lũy nitrat kim loại số loại rau, Luận văn Thạc sỹ Khoa học nông nghiệp, Trường Đại học Nông nghiệp I, Hà Nội Chieng hoong (2003), Nghiên cứu ảnh hưởng nước tưới, phân bón đến tồn dư Nitrat số kim loại nặng rau trồng Hà Nội, Luận án Tiến sỹ nông nghiệp, Trường Đại học Nông nghiệp I, Hà Nội Nguyễn Văn Hiền, Phan Thúc Đường, Tô Thu Hà (1994), Nghiên cứu tích lũy nitrat rau cải bắp biện pháp khắc phục, Kết 68 nghiên cứu khoa học rau giai đoạn 1990 - 1994, Viện nghiên cứu rau Hà Nội Hồ Thanh Sơn CS (2005), Sản xuất, chế biến tiêu thụ rau Việt Nam, Cash and Carry Viet Nam Ltd, 9/2005 Lê Văn Tám, Lê Khắc Huy, Lê Văn Luận CS (1998), Ảnh hưởng lượng đạm bón đến hàm lượng nitrat số loại rau, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, mã số B 96-08-10 10 Phạm Minh Tâm (2001), Nghiên cứu ảnh hưởng việc bón phân có đạm đến suất biến động hàm lượng nitrat cải bẹ xanh đất, Luận văn Thạc sỹ Khoa học nông nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh 11 Vũ Đình Tuấn, Phạm Quang Hà (2004), Kim loại nặng đất rau số vùng ngoại thành Hà Nội, Tạp chí khoa học đất số 20 12 Vũ Thắng (2012), Nghiên cứu sử dụng than sinh học (biocoal) cải thiện hữu đất, nâng cao sức sản xuất đất, Báo cáo tổng kết 13 Đặng Thị Vân, Vũ Thị Hiển CS (2003), Nghiên cứu số biện pháp kỹ thuật canh tác hợp lý cho vùng chuyên canh sản xuất rau an toàn, Đề tài nghiên cứu khoa học năm 2003, Viện nghiên cứu Rau, Quả, Hà Nội 14 Bùi Quang Xuân, Bùi Đình Dinh, Mai Phương Anh (1996), Quản lý hàm lượng Nitrat rau đường bón phân cân đối, Báo cáo Hội thảo “rau sạch”, Hà Nội ngày 17 đến 18/tháng năm 1996 69 II Tài liệu Tiếng Anh: 15 Amelung W, Bol R, Friedrich C, Natural 13C abundance: a tool to trace the incorporation of dung-derived carbon into soil particle-size fractions Rapid Commun Mass Spec 13:1291– 1294, 1999 16 Batjes NH, Mitigation of atmospheric CO2 concentrations by increased carbon sequestration in the soil Biol Fertil Soils 27(3):230–235, 1998 17 Bol R, Amelung W, Friedrich C, Ostle N, Tracing dungderived carbon in temperate grassland using 13C natural abundance measurements Soil Biol Biochem 32:1337–1343, 2000 18 Chidumayo EN, Effects of wood carbonization on soil and initial development of seedlings in miombo woodland, Zambia For Ecol Manage 70:353–357, 1994 19 Cochrane TT, Sanchez PA , Land resources, soil properties and their management in the Amazon region: a state of knowledge report In: International Conference on Amazon Land Use and Agricultural Research, CIAT, Cali, Colombia, 1980 20 Cox D, Bezdicek D, Fauci M, Effects of compost, coal ash, and straw amendments on restoring the quality of eroded Palouse soil Biol Fertil Soils 33:365–372, 2001 21 Doerr, S, H,, R, A, Shakesby, and R, P, D, Walsh (2000), “Soil water repellency: its causes, characteristics and hydro-geomorphological significance”, Earth-Science Reviews 51, no, 1-4 (August): 33-65 22 Eustix, Mirjana (1991), Nitrat accumulation in lettuce as related to nitrogen fertilization levels, Poljoprivredna znanstvena smotra 0370 - 0291 23 Golchin A, Clarke P, Baldock JA, Higashi T, Skjemstad JO, Oades JM, The effects of vegetation and burning on the chemical composition of SOM in a volcanic ash soil as shown by 13C NMR spectroscopy I Whole soil and humic acid fraction Geoderma 76:155–174, 1997 70 24 Glaser B, Eigenschaften und Stabilität des Humuskörpers der Indianerschwarzerden Amazoniens Bayreuther Bodenkundliche Berichte, vol 68 Institute of Soil Science and Soil Geography, University of Bayreuth, Bayreuth, 1999 25 Glaser B, Balashov E, Haumaier L, Guggenberger G, Zech W, Black carbon in density fractions of anthropogenic soils of the Brazilian Amazon region Org Geochem 31:669– 678, 2000 26 Glaser B, Haumaier L, Guggenberger G, Zech W, The Terra Preta phenomenon – a model for sustainable agriculture in the humid tropics Naturwissenschaften 88:37–41, 2001 27 Glaser B, Guggenberger G, Zech W, Past anthropogenic influence on the present soil properties of anthropogenic dark earths (Terra Preta) in Amazonia (Brazil) Geoarcheology (in press), 2002 28 Hedges et al, (2000), “The molecularly-uncharacterized component of nonliving organic matter in natural environments”, Organic Geochemistry 31 (2000), pp, 945–958, 29 Kishimoto, S and Sugiura, G (1985) Charcoal as a soil conditioner Symposium on Forest Products Research International Achievements for the Future 30 Kauffman JB, Cummings DL, Ward DE, Babbitt R, Fire in the Brazilian Amazon Biomass, nutrient pools, and losses in slashed primary forests Oecologia 104:397–408 31 Kleinman PJA, Pimentel D, Bryant RB (1995) The ecological sustainability of slash-and-burn agriculture Agric Ecosyst Environ 52:235– 249, 1995 32 Lehmann J, Silva JP da Jr, Rondon M, Silva CM da, Greenwood J, Nehls T, Steiner C, Glaser B, Slash-and-char – a feasible alternative for soil fertility management in the central Amazon? In: Soil Science: Confronting 71 New Realities in the 21st Century 7th World Congress of Soil Science, Bangkok (in press), 2002 33 Mbagwu JSC, Piccolo A, Spallacci P, Effects of field applications of organic wastes from different sources on chemical, rheological and structural properties of some Italian surface soils Biores Tech 37:71–78, 1991 34 Mbagwu JSC, Piccolo A, Effects of humic substances from oxidized coal on soil chemical properties and maize yield In: Drozd J, Gonet SS, Senesi N, Weber J (eds) The role of humic substances in the ecosystems and in environmental protection IHSS, Polish Society of Humic Substances, Wroclaw, Poland, pp 921–925, 1997 35 Nardi S, Pizzeghello D, Reniero F, Rascio N, Chemical and biochemical properties of humic substances isolated from forest soils and plant growth Soil Sci Soc Am J 64:639–645, 2000 36 Piccolo A, Pietramellara G, Mbagwu JSC, Effects of coalderived humic substances on water retention and structural stability of Mediterranean soils Soil Use Manage 12:209– 213, 1996 37.Tryon EH, Effect of charcoal on certain physical, chemical, and biological properties of forest soils Ecol Monogr 18:81–115, 1948 38 Tiessen H, Cuevas E, Chacon P, The role of soil organic matter in sustaining soil fertility Nature 371:783–785, 1994 39 Zech W, Senesi N, Guggenberger G, Kaiser K, Lehmann J, Miano T M, Miltner A, Schroth G, Factors controlling humification and mineralization of soil organic matter in the tropics Geoderma 79:117–161, 1997 40 Fearnside PM, Graca PML, Filho NL, Rodrigues FJA, Robinson JM, Tropical forest burning in Brazilian Amazonia: measurement of biomass loading, burning efficiency and charcoal formation at Altamira, Pará For Ecol Manage 123:65–79, 1999 41 Fearnside PM, Global warming and tropical land-use change: greenhouse gas emissions from biomass burning, decomposition and soils in 72 forest conversion, shifting cultivation and secondary vegetation Climatic Change 46:115–158, 2000 III Tài liệu truy cập qua Internet 42 http://sangtaovietnam.vn/ /sang-tao-viet-so-06-nam-2013-sang-che-thansinh-học) iii 73 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích, yêu cầu đề tài 2.1 Mục đích 2.2 Yêu cầu cần đạt Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Cơ sở khoa học 1.2 Tổng quan tài liệu 1.2.1 Tình hình sản xuất rau ăn Việt Nam 1.2.2 Tình hình sản xuất rau ăn Thanh Hóa 1.2.3 Nhu cầu dinh dưỡng rau trạng sử dụng phân bón cho rau ăn 1.2.4 Một số kỹ thuật canh tác 10 1.2.5 Đặc tính tác dụng loại than than sinh học 11 1.2.5.1 Đặc tính TSH 11 1.2.5.2 Tác dụng than sinh học 12 1.2.6 Hiện trạng sản xuất sử dụng than sinh học giới Việt Nam 22 iv 74 1.2.7 Tiềm khai thác phụ phẩm để sản xuất than Thanh Hóa 30 Chương 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Vật liệu nghiên cứu 33 2.2 Nội dung nghiên cứu 33 2.3 Phương pháp nghiên cứu 33 2.3.1 Phương pháp sản xuất than từ phụ phẩm nông nghiệp (lõi ngô, luồng) 33 2.3.2 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng việc sử dụng than sinh học đến rau chất lượng đất trồng rau 35 2.3.3 Phương pháp tính tốn xử lý số liệu 40 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Chất lượng giá thánh than sinh học sản xuất từ lõi ngô luồng phương pháp đốt theo đống cải tiến 41 3.2 Ảnh hưởng việc sử dụng than sinh học đến khả sinh trưởng, phát triển suất rau 42 3.2.1 Ảnh hưởng việc sử dụng than sinh học đến động thái tăng trưởng chiều cao rau 42 3.2.2 Ảnh hưởng việc sử dụng than sinh học đến động thái rau 45 3.2.3 Ảnh hưởng việc sử dụng than sinh học đến đường kính tán bắp rau 47 3.2.4 Ảnh hưởng sử việc sử dụng than sinh học đến khả chống chịu bệnh hại rau 49 3.2.5 Ảnh hưởng việc sử dụng than sinh học đến khối lượng rau 50 3.2.6 Ảnh hưởng sử dụng than sinh học đến suất lý thuyết suất thực thu rau 51 3.3 Hiệu kinh tế việc sử dụng than sinh học sản xuất rau ăn 55 v75 3.3.1 Hiệu kính tế sản xuất rau cải 56 3.3.2 Hiệu kính tế sản xuất rau bắp cải 59 3.4 Ảnh hưởng việc sử dụng than sinh học đến chất lượng đất 62 3.4.1 Ảnh hưởng đến lý tính đất 62 3.4.2 Ảnh hưởng đến số tiêu hóa học đất 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 Kết luận: 65 Kiến nghị 66 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 I Tài liệu tiếng Việt: 67 II Tài liệu Tiếng Anh: 69 III Tài liệu truy cập qua Internet 72