(Đồ án) nghiên cứu biến đổi đất hữu cơ và phương pháp cải tạo đất ở đất trồng lúa dài hạn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG h NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI ĐẤT HỮU CƠ VÀ PHƯƠNG PHÁP CẢI TẠO ĐẤT Ở ĐẤT TRỒNG LÚA DÀI HẠN Mã số: T2020-06-153 Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Sỹ Toàn Đà Nẵng, Tháng Năm 2021 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI ĐẤT HỮU CƠ VÀ PHƯƠNG PHÁP CẢI TẠO ĐẤT Ở ĐẤT TRỒNG LÚA DÀI HẠN Mã số: T2020-06-153 h Xác nhận quan chủ trì đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) Danh sách thành viên tham gia nghiên cứu đề tài Thứ tự Tên Cơ quan Vai trò Ghi Nguyễn Sỹ Tồn Khoa Cơng nghệ Hóa học – Môi trường, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng Chủ nhiệm Giảng viên Nguyễn Thị Đơng Phương Khoa Cơng nghệ Hóa học – Mơi trường, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng Thành viên Giảng viên Trần Khánh Bảo Khoa Cơng nghệ Hóa học – Mơi trường, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng Thành viên Sinh viên h Mục lục Danh sách bảng biểu i Danh mục viết tắt iii THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU v INFORMATION ON RESEARCH RESULTS ix Lời cám ơn xiii Phần mở đầu 1 Tổng quan nghiên cứu nước Tính cấp thiết đề tài Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 3.1 Cách tiếp cận 3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.3 Cấu trúc báo cáo đề tài nghiên cứu Chương 1: Biến đổi vật chất hữu từ hoạt động canh tác lúa dài hạn 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Vật liệu phương pháp 1.2.1 Thu mẫu h 1.2.2 Phân tích đặc tính đất 1.2.3 Các phương pháp chiết xuất 1.2.4 Phân tích thống kê 1.3 Kết thảo luận 1.4 Kết luận 21 Chương 2- Nghiên cứu phương pháp siêu âm ủ yếm khí để cải thiện dinh dưỡng đất 22 2.1 Giới thiệu chung 22 2.2 Vật liệu phương pháp nghiên cứu 23 2.2.1 Mô tả địa điểm thiết kế điều trị 23 2.2.2 Phương pháp ủ yếm khí 23 2.2.3 Phân tích đất 24 2.2.4 Xác định cacbohydrat khoáng hóa nitơ khoáng hóa 24 2.2.5 Phân tích thống kê 24 2.3 Kết 24 2.3.1 Những thay đổi cacbohydrat đất 24 2.3.2 Sự thay đổi hàm lượng nitơ vơ nitơ khoáng hóa 26 2.3.3 Thay đổi tỷ lệ C: N 28 2.4 Thảo Luận 30 2.5 Kết luận 34 Chương Nghiên cứu phương pháp dùng vi sinh rơm rạ để cải thiện dinh dưỡng đất 35 3.1 Giới thiệu chung 35 3.2 Chất liệu phương pháp 36 3.2.1 Mô tả địa điểm thiết kế điều trị 36 3.2.2 Phương tiện đào tạo phát triển vi khuẩn 36 3.2 Ủ yếm khí 37 Đất phân giải 37 2.5 Phân tích thống kê 38 3.3 Kết 38 3.3 Carbohydrate khống hóa (Min-CH) 38 3.3 Nitơ khoáng hóa 40 3.3.3 Tỷ lệ C : N 40 3.4 Thảo luận 43 3.5 Kết luận 45 h Chương 4: Quy trình đo dinh dưỡng đất nước dựa điều kiện có Khoa CNHH-MT 46 4.1 Thu nhập mẫu 46 4.2 Chuẩn bị hóa chất 46 4.2.1 Phương pháp đo NH4+ 46 4.2.2 Hóa chất đo NO3- 47 4.3 Các bước đo 48 4.3.1 Đo NH4+ 48 4.3.2 Hóa chất đo NO3- 49 Chương 5: Kết luận kiến nghị 51 5.1 Tóm tắt các kết quan trọng đề tài 51 5.2 Kiến nghị 53 Phụ lục công bố khoa học 54 Tài liệu tham khảo 55 Danh sách bảng biểu Danh sách bảng Bảng 1 Giá trị carbon hữu (SOC), pH cấu trúc đất 10 Bảng Chiết xuất carbohydrate bằng ba phương pháp siêu âm, nước nóng nước lạnh 12 Bảng Độ tăng ECH phương pháp siêu âm nước nóng so với nước lạnh 15 Bảng Mối tương quan giữa các phương pháp 16 Bảng Tính chất đất trồng lúa dài hạn 23 Bảng 2 Phần trăm CH, Min – CH, In-N Min-N đối với SOC TN bằng hai phương pháp đối chứng siêu âm 31 Bảng Mối quan hệ tương quan giữa các chỉ số tính chất đất 33 Bàng Các nghiệm thức thí nghiệm 37 Bàng Các tính chất đất, rơm rạ từ ruộng canh tác dài hạn 38 Bàng 3 Mối quan hệ giữa các nghiệm thức 44 h Bàng Phần trăm Min CH (Min N) đối với SOC (TN) đất 45 Danh sách hình Hình 1 Phần trăm ECH đối với SOC các loại đất bằng ba phương pháp chiết xuất 19 Hình Mô hình phần trăm các nguồn Carbohydrate đất 20 Hình Chiết xuất carbohydrate phương pháp siêu âm đối chứng 25 Hình 2 Nito vô ban đầu Nito khoáng sau ủ yếm khí bởi phương pháp siêu âm đối chứng 27 Hình Tỷ số C/N (ECH/Min-N) hai phương pháp siêu âm đối chứng sau bốn tuần ủ yếm khí 29 Hình Chiết xuất caborhydrate nghiệm thức sau tuần ủ yếm khí 39 Hình Nito khoáng quá các nghiệm thức 41 Hình 3 Chỉ số C/N các nguồn C N từ chiết xuất từ đất, rơm rạ ban đầu 42 i h ii Danh mục viết tắt Thứ Ký tự hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt SOM Soil organic matter Vật chất hữu đất SOC Soil organic carbon Carbon hữu đất TN Total nitrogen content Nito tổng WEOM Water extracted organic Chiết xuất vật chất hữu matter bằng nước Water extracted organic Chiết xuất carbon hữu bằng carbon nước Water extracted organic Chiết xuất nito hữu bằng nước WEOC WEON nitrogen h 10 11 WECH Water extracted Chiết xuất carbohydrate bằng carbohydrate nước HWEC Hot water extracted Chiết xuất carbohydrate bằng H carbohydrate nước nóng (80oC/4h) CWEC Cold water extracted Chiết xuất carbohydrate bằng H carbohydrate nước lạnh (20oC/30 min) UECH Untrasound assisted Chiết xuất carbohydrate bằng extracted carbohydrate bể siêu âm (37hZ/30 mins) SOC:TN ratio Tỷ số C:N Long-term experiment Thí nghiệm dài hạn C:N ratio 12 LTE iii 13 C Carbon mineralization Carbon khống hóa Nitrogen mineralization Nito khống hóa Mineral ization 14 N Mineral ization 15 C-Min Carbon mineralization Carbon khống hóa 16 N-Min Nitrogen mineralization Nito khống hóa 17 PGPB Plant growth promoting Vi khuẩn thúc đẩy tăng trưởng bacteria trồng h iv ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu biến đổi đất hữu và phương pháp cải tạo đất ở đất trồng lúa dài hạn - Mã số: T2020-06-153 - Chủ nhiệm: Nguyễn Sỹ Toàn - Thành viên tham gia: Nguyễn Thị Đông Phương, Trần Khánh Bảo - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Thời gian thực hiện: 12 tháng Mục tiêu: h Xác định biến đổi đất hữu đối với đất trờng lúa, đất tự nhiên, đất ven bờ làm đối chứng Tính và sáng tạo: Lần sử dụng phương pháp siêu âm để đánh giá chất lượng dinh dưỡng đất Lần sử dụng vi khuẩn phân lập nước thải nhằm cải tạo chất lượng đất Tóm tắt kết quả nghiên cứu: Kết đề tài tóm lược thành ba chương sau: Chương 1: Nghiên cứu các tác động lâu dài hoạt động sản xuất lúa đến vật chất hữu đất hàm lượng carbohydrate có thể chiết xuất đất từ việc chuyển đổi rừng thành ruộng lúa, sử dụng ba phương pháp thân thiện với môi trường: hỗ trợ siêu âm (37 Hz / 30 phút), nước nóng (80◦C / h ), nước lạnh (25◦C / 30 phút) Các mẫu đất lấy ở độ sâu 0–15 cm từ rừng tự nhiên, ruộng lúa khu vực biên giới chiết xuất bằng nước cất theo tỷ lệ 1:10 (đất: nước) Hàm lượng cacbon hữu đất (SOC) carbohydrate chiết xuất (ECH) rừng tự nhiên lúa gạo v Chương 4: Quy trình đo dinh dưỡng đất và nước dựa điều kiện có Khoa CNHH-MT 4.1 Thu nhập mẫu Nitơ vơ cơ-N nitơ khoáng hóa (NH - N a nd NO -N) chiết xuất + - bằng dung dịch KCl 10% sau lọc qua giấy lọc , sau phân tích bằng các chất khử nitroprussid e hydrazine (JSSSPN 1986 ) ở bước sóng 655 nm 450 nm bằng cách sử dụng máy quang phổ UVD-300 ( Spectro UV-Vis tách chùm tia kép / tế bào quét tự động 8, Labomed.inc, Hoa Kỳ ) 4.2 Chuẩn bị hóa chất 4.2.1 Phương pháp đo NH4+ Sử dụng thuốc thử A thuốc thử B sau, • Thuốc thử A gồm: ✓ Sodium Salicylate ✓ Sodium Citrate ✓ Sodium Tartrate ✓ Sodium Nitropruside h • Thuốc thử B gờm: ✓ NaOH ✓ Sodium hypoclorite ✓ Nước cất Đường chuẩn NH4+ Đường chuẩn đo NH4+ Đường chuẩn NH4+ 0.222 0.478 0.683 0.871 1.133 46 OD 10 12 y = 8.9375x - 0.0452 R² = 0.9981 NH4+ (mg kg-1) 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Absorbance (OD650nm) 1.2 Như nồng độ mẫu tính theo công thức: y=8.9375-0.0452 Trong đó: y nờng đợ tính theo mg/L x abs đo tạiOD650nm 4.2.2 Hóa chất đo NO3Thuốc thử h • dung dịch NaOH: Hịa tan 11 g NaOH (loại nhiếp chính) nước tinh khiết định mức đến 500 ml • Dung dịch CuSO4: Hịa tan 5,4 g CuSO4 / H2O (loại nhiếp chính) nước tinh khiết định mức đến 500 ml Đây một dung dịch gốc, nên pha lỗng đến 500 lần sử dụng • Dung dịch hydrazine sulfat: Hòa tan 0,275 g hydrazin sulfat nước tinh khiết định mức đến 500 ml (Nếu chúng ta khơng cần quá nhiều, chỉ cần hịa tan 0,11 g hydrazine sulfat nước tinh khiết để tạo thành 200 ml.) • Dung dịch axeton (20%): Hịa tan 100 ml axeton 500 ml nước tinh khiết • Dung dịch sulphatlamit: Hòa tan g sulphanilamit dung dịch hỗn hợp gồm 50 ml HCl nồng độ cao 300 ml nước tinh khiết Sau định mức đến 500 ml (Nếu không cần nhiều thì chỉ cần chuẩn bị 200ml được) • Dung dịch N- (1-naphtyl) –etylen: Hịa tan 0,5 g N- (1-naphtyl) -etylen 500 ml nước tinh khiết Nếu bạn không cần quá nhiều, chỉ cần chuẩn bị đủ thuốc thử cho thí nghiệm bạn Đường chuẩn đo NO347 Dung dịch chuẩn NO3: Ta cần pha nồng độ KNO3 chuẩn bằng 0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1,0 ppm Các bước thực hiện: Hòa tan 0,360 g KNO3 (bậc nhiếp chính) dung dịch KCl 1M định mức đến 500 ml Nồng độ cuối cùng 100 μg N / ml Từ dung dịch này, chúng tơi pha lỗng mợt lần nữa đến 0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 1,0 ppm Đường chuẩn NO30 0.2 0.4 0.6 0.8 OD540 0.216 0.434 0.704 0.946 1.093 1.2 y = 1.1321x - 0.0006 R² = 0.9953 0.8 0.6 0.4 h NO3-(mg kg-1) 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Absorbance (OD540nm) Như nồng độ mẫu tính theo công thức: Y=1.1321x – 0.0006 Trong đó: ➢ Y nờng đợ mẫu tinhstheo mg/L ➢ X abs đo OD540nm 4.3 Các bước đo 4.3.1 Đo NH4+ Các bước thực 48 • Bước 1: Hút mẫu cần đo 1ml vào ống nghiệm • Bước 2: Thêm 5ml thuốc thử A, trộn đều chờ 15 – 30 phút • Bước 3: Thêm 5ml thuốc thử B, trộn đều → bỏ vào chỗ tối • Bước 4: Sau 30 phút đo mật đợ quang phở UV 655nm 4.3.2 Hóa chất đo NO3Các bước thực • Thêm ml dịch chiết pha lỗng thích hợp (thời gian pha lỗng tùy tḥc vào các mẫu chiết xuất, khuyến nghị 100 lần) vào các ống 20ml • sau thêm ml dung dịch NaOH, • sau thêm 1ml dung dịch CuSO4 • Sau thêm 1ml dung dịch hydrazin sulfat vào các ống • Cả hai ống đều cho vào nước 30 phút 38 oC • Sau các ống làm mát, • thêm ml dung dịch axeton (20%), • sau thêm 1ml dung dịch sulphanilamide h • Sau đó, thêm 1ml dung dịch N- (1-naphtyl) -etylen vào ống nghiệm, trộn đều đợi 30 phút 49 Quy trình thu mẫu đo Ammonium Nitrate đất nông nghiệp nước thải Mẫu đầu vào Đất nông nghiệp Nước thải Phơi khô tự nhiên Sàng qua Ө