Nghiên cứu ảnh hưởng của sự tích luỹ phytolith đến một số tính chất lý – hoá học đất lúa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐—²–-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐   PHẠM VĂN QUANG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ TÍCH LŨY PHYTOLITH ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ - HÓA HỌC ĐẤT LÚA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐—²–-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐   PHẠM VĂN QUANG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ TÍCH LŨY PHYTOLITH ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ - HÓA HỌC ĐẤT LÚA Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã ngành: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN NGỌC MINH HÀ NỘI – 2015 LỜI CẢM ƠN   Trong trình thực nghiên cứu đề tài, nhận quan tâm giúp đỡ nhiệt tình, đóng góp quý báu tập thể nhiều cá nhân tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành luận văn Lời đầu tiên, xin chân thành cảm ơn thầy cô thuộc Bộ môn Thổ nhưỡng Môi trường đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để học tập làm việc suốt thời gian nghiên cứu Đặc biệt, với lòng biết ơn kính trọng sâu sắc, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Ngọc Minh – Bộ môn Thổ nhưỡng Môi trường Đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ suốt trình thực luận văn Cảm ơn thầy tâm huyết dẫn góp ý để hoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè quan tâm động viên đóng góp ý kiến giúp đỡ suốt trình hoàn thiện luận văn Tôi xin cám ơn hỗ trợ kinh phí thực từ đề tài mã số: 105.08 – 2013.01 Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia - Nafosted Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2015 Học viên Phạm Văn Quang   i     MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH ẢNH iv DANH CHỮ VIẾT TẮT ivi MỞ ĐẦU Chương - TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Silic đất 1.2 Sự tích lũy silic thực vật 1.2.1 Vai trò silic với thực vật 1.2.2 Sự hình thành phytolith thực vật 11 1.3 Con đường tích luỹ phytolith vào đất 18 1.4 Phytolith đất 20 1.5 Định lượng phytolith đất 23 Chương - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Đối tượng nghiên cứu 27 2.2 Phương pháp nghiên cứu 28 2.2.1 Xác định đặc tính mẫu đất nghiên cứu 28 2.2.2 Xác định đặc tính mẫu phytolith tách từ rơm 29 2.2.3 Quá trình hòa tan giải phóng nguyên tố dinh dưỡng từ phytolith 31 2.2.4 Phương pháp định lượng phytolith đất 32 2.2.5 Ảnh hưởng phytolith tới phân tán cấp hạt sét đất 33 ii     Chương - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Một số tính chất đất khu vực nghiên cứu 34 3.2 Một số đặc tính phytolith 35 3.2.1 Đặc điểm hình thái 35 3.2.2 Đặc điểm cấu trúc đặc điểm khoáng vật học 37 3.2.3 Đặc điểm liên kết hoá học bề mặt 38 3.2.4 Đặc điểm điện động học 40 3.2.5 Thành phần hoá học 41 3.2 Hàm lượng phân bố phytolith đất 45 3.3 Ảnh hưởng tích luỹ phytolith đến số tính chất đất 47 3.3.1 Ảnh hưởng đến số tính chất lý học đất 47 3.3.2 Ảnh hưởng đến số tính chất hoá học đất 51 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 70 iii     DANH MỤC BẢNG   Bảng Vị trí lấy mẫu đất thuộc khu vực nghiên cứu 27 Bảng Phương pháp xác định số tính chất mẫu đất 28 Bảng Phương pháp xác định số tính chất lý – hóa học phytolith 30 Bảng Một số tính chất mẫu đất nghiên cứu 34 Bảng Hàm lượng dạng hoà tan số ion phytolith 44 Bảng Hàm lượng phytolith tầng đất phẫu diện nghiên cứu 45     DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Bồn Si, trình chuyển đổi dòng Si đất Hình Sự biến đổi DSi đất Hình Các dạng Si sinh học đất Hình Vai trò Si việc giảm tác động kim loại nặng thực vật Hình Một số dạng phytolith phân bố phytolith thực vật 11 Hình Cơ chế kiểm soát trình hút thu Si lúa 14 Hình Quá trình polyme hóa axit monosilicic thực vật 16 Hình Sản phẩm phytolith tạo giai đoạn thu hoạch 19 Hình Lượng C bị giữ lại đất phytolith (PhytOC) so với C tổng số 21 Hình 10 Tích lũy C đất trồng có hàm lượng PhytOC khác 22 Hình 11 Sơ đồ tách phytolith từ đất dung dịch nặng 23 Hình 12 Minh họa cho phương pháp luận sử dụng để giải thích cho hòa tan đồng thời Si từ khoáng suốt trình chiết dạng ASi 25 iv     Hình 13 Bản đồ khu vực nghiên cứu 27 Hình 14 Ảnh SEM phytolith tách từ lúa theo phương pháp tro hoá khô 36 Hình 15 Ảnh SEM mẫu phytolith rơm rạ xử lý nhiệt độ 400oC (a), 600oC (b) 800oC (c) 37 Hình 16 Nhiễu xạ đồ tia X mẫu phytolith rơm rạ xử lý nhiệt độ khác 37 Hình 17 Phổ hồng ngoại FT-IR mẫu phytolith xử lý nhiệt độ khác 39 Hình 18 Thế zeta (ζ) phytolith xử lý nhiệt độ khác 40 Hình 19 Biểu đồ phân tích nhiệt sai mẫu rơm rạ 41 Hình 20 Hàm lượng CHC mẫu phytolith nhiệt độ khác 42 Hình 21 Hàm lượng Si K phytolith 44 Hình 22 Hàm lượng phytolith trung bình khu vực nghiên cứu 47 Hình 23 Tương quan CHC, khoáng sét phytolith với CEC đất 49 Hình 24 Ảnh hưởng Si đến phân tán khoáng sét pH khác 50 Hình 25 Cơ chế tạo liên kết bề mặt anion SiO44- với nhóm chức bề mặt khoáng sét 51 Hình 26 Khả hoà tan phytolith xử lý nhiệt độ khác 52 Hình 27 Cường độ giải phóng Si K từ phytolith 53 Hình 28 Hàm lượng Si hoà tan phytolith phẫu diện đất nghiên cứu 54 Hình 29 Mối quan hệ Si-CaCl2 với Si tổng số phytolith đất 55 Hình 30 Tương quan hàm lượng phytolith tổng lượng Ca, Mg trao đổi đất 56 v     DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT   ASi : Dạng Si vô định hình BSi : Dạng Si sinh học CHC : Chất hữu CEC : Dung tích trao đổi cation DSi : Dạng Si hoà tan FTIR : Phương pháp phân tích phổ hấp phụ hồng ngoại ISi : Dạng Si vô vơ MSi : Dạng Si khoáng vật SEM : Kính hiển vị điện tử quét TPCG : Thành phần giới ts : Tổng số X-ray : Phương pháp nhiễu xạ tia X ζ : Thế zeta vi     MỞ ĐẦU Silic (Si) nguyên tố giàu thứ hai sau oxy lớp vỏ trái đất (~28%) có mặt hầu hết loại đá mẹ khoáng vật thứ sinh đất Sự tồn Si thường gắn liền với oxy để tạo thành oxit silic Ước tính oxit silic chiếm tới 66,6% lớp vỏ lục địa trái đất Mặc dù dồi tự nhiên dạng oxit silic thực vật sử dụng Trải qua trình phong hóa, Si từ khoáng vật giải phóng vào đất thực vật hút thu trình sinh trưởng Si đưa vào qua hệ rễ sau kết tủa mô bào thực vật để hình thành nên “tế bào silic sinh học” có số tên gọi khác opal-Si hay phytolith Một số quan điểm cho Si nguyên tố “tối quan trọng” N, P hay K Tuy nhiên, thực tế chứng minh Si có vai trò quan trọng góp phần làm cho thực vật trở nên cứng cáp hơn, chống chịu sâu bệnh tốt Đối với lúa nước hàm lượng Si dễ tiêu đất thấp 40 mg/kg ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển lúa (Barbosa-Filho nnk, 2001) Một số trồng khác cà chua, dưa chuột cho suất thu hoạch cao đáp ứng đầy đủ nhu cầu Si (Korndoerfer Lepsch, 2001) Khi phytolith giải phóng tích lũy đất, nguồn Si trồng quay vòng sử dụng Việc bón phytolith vào đất giúp giải tình trạng “đói Si” thực vật mà trình phong hóa không đáp ứng đủ Một số tài liệu chứng minh phytolith không đóng vai trò nguồn cung cấp Si cho trồng bổ sung vào đất, mà tham gia vào trình hóa – lý đất: cải thiện CEC, tăng khả đệm, cố định chất ô nhiễm, hạn chế phát thải khí nhà kính nhờ khả “hút giữ” chất hữu dạng khó phân hủy sinh học (Parr Sullivan, 2005) Tuy nhiên, vai trò dạng Si sinh học nhận quan tâm nhà nghiên cứu hai thập kỷ gần     Tập quán vùi rơm rạ lại ruộng, đốt ruộng hay sử dụng tro bếp để bón ruộng bà nông dân thực từ xa xưa, biết đến cách thức để hoàn trả số khoáng chất quan trọng cho đất Đây phương thức mà phytolith hoàn trả lại đất sau vụ thu hoạch Tuy nhiên, phương thức tác động tới tính chất phytolith rơm rạ vai trò phytolith đất thay đổi chưa có nhiều nghiên cứu nhắc tới Với vai trò đặc biệt kể trên, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng tích lũy phytolith đến số tính chất lý - hóa học đất lúa” tiến hành thực với số mục tiêu đặt ra: -   Cung cấp thông tin số tính chất đất khu vực nghiên cứu, -   Khảo sát số đặc tính chung phytolith rơm rạ, -   Định lượng hàm lượng phytolith đất, -   Đánh giá mối quan hệ hàm lượng phytolith tích luỹ tới số tính chất đất khu vực nghiên cứu     63   Ma, J.F., Miyake, Y., Takahashi, E (2002), “Soil, Fertilizer, and Plant Silicon Research in Japan”, Elsevier Science 64   Ma, J.F., Miyake, Y., Takahashi, E (2001), “Silicon as a beneficial element for crop plants In Datonoff L., Korndorfer G., Snyder G., eds, Silicon in Agriculture”, Elsevier Science Publishing, New York, 17-39 65   Ma, J.F., Nishimura, K., Takahashi, E (2012), “Effect of silicon on the growth of rice plant at different growth stages”, Soil Science and Plant Nutrition, 35(3), 347 – 356 66   Ma, J.F., Yamaji, N (2006), “Silicon uptake and accumulation in higher plants”, Trends Plant Sci., 11, 392–397 67   Marxen, A., Klotzbücher, T., Vetterlein, D., Jahn, R (2013), Controls on silicon cycling in Southeast Asian rice production systems, EGU General Assembly 2013, held 7-12 April, in Vienna, Austria, id EGU2013-9821 68   McNaughton, S J., and J L Tarrants (1983), “Grass leaf silicification: Natural selection for an inducible defense against herbivores”, Proceedings of the National Academy of Science, 80:790-791 69   Meunier JD, Guntzer F, Kirman S, Keller C (2008), “Terrestrial plant-Si and environmental changes”, Mineral Mag., 72:263–267 70   Meunier, J D., F Colin, and C Alarcon (1999), “Biogenic silica storage in soils”, Geology, 27:835–838 71   Meunier, J.D., Guntzer, F., Kirman, S., Keller, C (2008), “Terrestrial plant–Si and environmental changes”, Mineral Mag., 72, 263–267 72   Miller, Á (1980), “Phytoliths as indicators of farming techniques”, Paper presented at the 45th annual meeting of the Society for American Archaeology, Philadelphia 73   Monger, H C., and E G Kelly (2002), “Silica minerals”, Soil mineralogy with environmental applications, pp 611–636 74   MônicaSartori de Camargo, Hamilton Seron Pereira, Gaspar Henrique Korndörfer, Angélica Araújo Queiroz and Caroline Borges dos Reis 65   (2007), Soil reaction and absorption of silicon by rice, Sci agric (Piracicaba, Braz.), vol 64, no 2, Piracicaba 75   Mortlock R.A and Froelich P.N (1989), “A simple method for the rapid determination of biogenic opal in pelagic marine sediments”, Deep-Sea Res, 36(9): 1415–1426 76   Motomura, K, Fuji, T, Suzuki, M (2004), “Silica deposition in relation to ageing of leaf tissues in Sasaveitchii (Carrière) Rehder (Poaceae: Bambusoideae)”, Ann Bot., 93:235–248 77   Moulton, K L., J West, and R A Berner (2000), “Solute flux and mineral mass balance approaches to the quantification of plant effects on silicate weathering”, American Journalof Science, 300:539–570 78   Müller P.J and Schneider R (1993), “An automated leaching method for the determination of opal in sediments and particulate matter”, Deep-Sea Res I, 40(3): 425–444 79   Ngoc Nguyen, M., Dultz, S., Guggenberger, G (2014), “Effects of pretreatment and solution chemistry on solubility of rice-straw phytoliths”, J Plant Nutr Soil Sci., 177, 349–359 80   Okuda, Á., and E Takahashi (1964), “The role of silicon In The Mineral Nutrition of the Rice Plant Proceedings of the Symposium of the International Rice” Research Institute, pp 123-46 81   Okuda, A., Takahashi, E (1965), “The role of silicon”, In: Themineral nutrition of the rice plant, 123-146 82   Parr J.F., Sullivan L A (2005), “Soil carbon sequestration in phytolith”, Soil Boil Biochem, 37, 117 – 124 83   Parr, J.F., Sullivan, L.A (2011), “Phytolith occluded carbon and silica variability in wheat cultivars”, Plant Soil, 342, 165–171 84   Parr, J.F., Sullivan, L.A., Quirk, R (2009), “Sugarcane phytoliths: encapsulation and sequestration of a long-lived carbon fraction”, Sugar Technol., 11, 17–21 66   85   Parry, D W., and A Winslow (1977), “Electron-probe microanalysis of silicon accumulation in the leaves and tendrils of Pisumsativum (L.) following root severance”, AnnaU of Botany, 41:275-278 86   Pearsall, D M (1990), “Application of phytolith analysis to recon-struction of past environments and subsistence: Recent research in the Pacific”, Micronesica Suppl., 2, 65–74 87   Perry, CC, Belton, D, Shafran, K (2003), “Studies of biosilicas; structural aspects, chemical principles, model studies and the future”, Progress in Molecular and Subcellular Biology, 33: 269–299 88   Perry, CC, Keeling-Tucker T (1998), “Aspects of the bioinorganic chemistry of silicon in conjunction with the biometals calcium, iron and aluminium”, J InorgBiochem, 69:181–191 89   Piperno, D.R, Holst, I, Wessel-Beaver L, Andres TC (2002), “Evidence for the control of phytolith formation in Cucurbita fruits by the hard rind (Hr) genetic locus: Archaeological and ecological implications”, Proceeding of the National Academy of Sciences, USA 99, 10923-10928 90   Puppe, D., O Ehrmann, D Kaczorek, M Wanner& M Sommer (2015), “The protozoic Si pool in temperate forest ecosystems – Quantification, abiotic controls and interactions with earthworms”, Geoderma, 243-244, 196-204 91   Rajendiran, S., Coumar, M.V., Kundu, S., Ajay, Dotaniya, M.L., Rao, A.S (2012), “Role of phytolith occluded carbon of crop plants for enhancing soil carbon sequestration in agro-ecosystems”, Curr Sci., 103, 911–920 92   Raven, J.Á (1983), “The transport and function of silica in plants”, Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society, 58:179-207 93   Ross G.J (1975), “Experimental alteration of chlorites into vermiculites by chemical oxidation”, Nature 255:133-134, 94   Ross G.J., Kodama H., (1976), “Experimental alteration of chlorites into a regularly interstratified chlorite – vermiculite by chemical oxidation”, Clays Clay Miner, 24:183-190, 67   95   Saccone L., Conley D.J., Koning E., Sauer D., Sommer M., Kaczorek D., Blecker S.W., Kelly E.F (2007), “Assessing the extraction and quantification of amorphous silica in soils of forest and grassland ecosystems”, European Journal of Soil Science 58:1446–1459 96   Sauer, D., Saccone, L., Conley, D.J., Herrmann, L., Sommer, M (2006), “Review of methodologies for extracting plant-available and amorphous Si from soils and aquatic sediments”, Biogeochemistry, 80, 89–108 97   Saxena, Prasad, V., Singh, I B., Chauhanand, M.S., Hasan, R (2006), “evidence for rice-basedagriculture”, Current Science, Vol 90, No 11, 1547 – 152 98   Schlesinger W H (1990), “Evidence from chronosequence studies for a low carbon-storage potential of soils”, Nature, 348 , 232–234 99   Sommer, M., Kaczorek, D., Kuzyakov, T., Breuer, J (2006), “Silicon pools and fluxes in soils and landscapes—a review”, J Plant Nutr Soil Sci., 169, 310–329 100  Song, Z.L., Parr, J.F., Guo, F.S (2013), “Potential of global cropland phytolith carbon sink from optimization of cropping system and fertilization”, PLoS ONE 8, 1–6 101  Song, Z.L., Wang, H.L., Strong, P.J., Guo, F.S (2014), “Phytolith carbon sequestration in China's croplands”, Eur J Agron., 53, 10–15 102  Struyf, E., Conley, D.J (2012), “Emerging understanding of the ecosystemsilica filter”, Biogeochemistry, 107, 9–18 103  Tréguer, P., Nelson, D.M., Van Bennekom, A.J., DeMaster, D.J., Leynaert, A., Quéguiner, B (1995), “The silica balance in the world ocean: a reestimate”, Science, 268, 375–379 104  Van Cappellen, P (2003), “Biomineralization and global biogeochemical cycles”, Rev Mineral Geochem., 54, 357–381 105  Van der Worm, P D J (1980), “Uptake of Si by five plant species as influenced by variations in Sisupply”, Plant and Soil, 56:153-156 68   106  Vandevenne, F., Struyf, E., Clymans, W., Meire, P (2012), “Agricultural silica harvest: have humans created a new loop in the global silica cycle?” Front Ecol Environ., 10, 243–248 107  Yoshinori Miura and Tadanori Kanno (1997), “Emissions of trace gases (CO2, CO, CH4, and N2O) resulting from rice straw burning”, Soil Science and Plant Nutrition, 43:4, 849 - 854 108  Zhao, Z., Pearsall, D.M (1998), “Experiments for improving phytolith extraction from soils”, J Archaeol Sci., 25, 587–598 v   Websites: 109  http://www.gso.gov.vn/default.aspx?tabid=717 69   PHỤ LỤC     70   PHỤ LỤC Phụ lục 1: Kết qủa phân tích số tính chất đất Thàn phần nguyên tố hoá học Kết phân tích thành phần nguyên tố hoá học đất theo kỹ thuật phân tích PIXE hệ máy gia tốc Pelletron 5SDH-2 Hệ máy gia tốc Pelletron 5SDH-2 loại máy gia tốc tĩnh điện có điện áp 1.7 MV Hệ máy gồm thành phần như: Nguồn Ion, Buồng gia tốc chính, Hệ chân không, Các phận hội tụ điều chỉnh chùm tia, Kênh phân tích, Kênh cấy ghép! Sơ đồ hệ máy gia tốc trình bày hình đây: Hình Sơ đồ hệ máy gia tốc Pelletron 5SDH-2 Nguyên lý hoạt động: Chùm ion âm sinh từ hai nguồn tạo ion (nguồn RF nguồn SNICS) gia tốc sơ vào buồng gia tốc Sau khỏi buồng gia tốc, nhờ cấu trúc gia tốc kép mà lượng ion sau gia tốc (n+1)*e*V, với e điện tích electron, V điện đỉnh, n hóa trị ion Nam châm chuyển kênh (nam châm lái hướng) điều chỉnh hướng chùm tia kênh phân tích kênh cấy ghép tùy mục đích sử dụng Kỹ thuật phân tích PIXE Phương pháp huỳnh quang tia X (tên tiếng anh: Particle Induce X-Ray Emission, viết tắt: PIXE) phương pháp phân tích không phá hủy mẫu tiên tiến, ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực y học, khảo cổ, môi trường… Phương pháp có ưu điểm bật như: Có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố với khoảng điện tích nguyên tố Z rộng độ nhạy phân tích cao, cỡ ppm thời gian phân tích ngắn Để sử dụng kỹ thuật phân tích PIXE ta điều chỉnh chùm tia (chùm proton) vào buồng phân tích Trong buồng phân tích có gắn sẵn mẫu cần phân tích mẫu chuẩn để chuẩn lượng hệ số phân tích Chiếu chùm proton bắn vào mẫu, nguyên tử mẫu bị kích thích phát tia X đặc trưng cho nguyên tố Các tia X phát thu nhận Detecter tia X gắn buồng phân tích Số liệu sau ghi nhận sử lý phần mềm GUPIX Phần mềm GUPIX sử dụng thuật toán bình phương tối thiểu phi tuyến để tiến hành khớp phổ tính toán hàm lượng dựa diện tích đỉnh phổ tia X đặc trưng nhận diện nhập vào chương trình Các bước tiến hành: Mẫu đo dạng bột xác định mẫu dày chưa biết thành phần hàm lượng nguyên tố Mẫu hòa với nước cất, sau gắn vào giá đựng mẫu làm Graphit dạng tròn với bán kính 0.4cm Đem mẫu sấy với nhiệt độ 1030C Gắn mẫu chuẩn Nist vào giá đựng mẫu Đưa mẫu vào buồng phân tích Đo phép chiếu lượng thấp để xác định thành phần nguyên tố ( nguyên tố nhẹ) Đo mẫu chuẩn Nist 611 để chuẩn lượng hệ số Thông số Phép chiếu lượng thấp Năng lượng ( keV) 831 Diện tích chùm tia (cm ) 0.4*0.4 Thời gian chiếu ( s) 850 Cường độ dòng (nA) 10 Kết phân tích: Hàm lượng nguyên tố (ppm) Mẫu Đ1.1 Đ1.2 Đ1.3 Đ1.4 Đ2.1 Đ2.2 Đ2.3 Đ2.4 Đ3.1 Đ3.2 Đ3.3 Đ3.4 Đ4.1 Đ4.2 Đ4.3 Đ4.4 Đ5.1 Đ5.2 Đ5.3 Đ5.4 Đ6.1 Đ6.2 Đ6.3 Đ6.4 Đ7.1 Đ7.2 Đ7.3 Đ7.4 Na Mg 4396 13484 4465 13658 2939 11243 3328 11323 4738 14502 4348 13744 4189 13010 3041 11462 5509 12171 4956 13096 3701 10804 3672 12192 5258 14530 4762 14989 4653 15276 3637 12548 5363 13832 4995 15091 4643 12490 3242 11841 5638 14038 4985 15553 4714 12476 3332 11398 6117 14391 5887 13313 3251 11573 3479 11574 Al Si P S Cl K Ca Ti Cr Mn Fe 131642 282833 244.7 1031 71.88 28246 3874 5693 122.7 332.7 53571 146503 297033 161.2 439.3 78.7 30275 3426 5832 133 514.3 46896 150973 272408 81.47 326.3 76.79 28165 3330 5309 179.1 249.6 42719 152725 272637 117 355.3 108 28356 3496 5214 152.9 354.4 48575 122910 259633 291 4286 303.6 27523 7640 4968 176.4 560.8 46933 118761 251335 192.9 3266 135.7 26501 6931 5179 165 729.9 49094 140062 264843 97.87 4825 268.1 28341 8416 5065 178.4 569.5 41993 137005 245624 146.7 5280 336.1 26618 8527 4405 221.3 306.3 36292 108319 224549 189.9 4069 129.8 24963 6421 4587 253.3 442.3 46824 111856 236394 307 260.5 135.9 26029 3448 5361 145.4 673.9 52251 139327 244837 93.29 7852 103.4 27363 10693 4817 132.2 177.2 33949 155799 272564 91.51 983.4 173 29841 4421 4972 190.8 309.2 33617 124737 270501 276.3 5180 139.9 28113 8008 5241 241.9 649.2 53427 128228 276183 391.5 584.3 166.8 29500 4186 5551 153.2 766.9 57343 134313 289665 356.4 1189 182.3 30146 4697 5887 151.3 757.1 58015 150771 279616 95.54 2040 292.8 29547 5471 5266 232.1 272.1 39450 119644 252759 257.9 3749 356.6 27018 6349 5197 118.4 464 48985 132565 267473 337.1 382.5 199.4 29964 3604 5811 187.2 714 58586 149214 272472 173.9 1045 210.5 29526 4292 5277 184 435.8 41874 157142 271203 21.64 824 204.5 29633 3987 4909 166.3 288.7 33983 121283 263860 514.8 3977 213.5 27531 6958 5228 71.97 643.5 51821 136243 299926 504 1182 166.1 31547 4688 6105 146.8 981.8 61298 149769 279802 163.9 1742 188.7 30024 4539 5353 161.9 549.4 44538 150951 267299 100.5 1975 195.8 28958 4736 4791 167.5 145.9 41451 122663 268677 900.4 3045 262.8 27968 6647 5270 459.8 678.4 53940 114537 238257 413.1 3065 675.6 24796 5962 4874 180 823.7 50876 152401 268286 66.38 1153 202.7 29168 4191 4976 125.5 202.5 32619 147529 264390 146.1 1312 183.1 28285 4312 4947 160.9 254.9 35653 Thành phần cấp hạt (%) mẫu Đ1.1 Đ1.2 Đ1.3 Đ1.4 Đ2.1 Đ2.2 Đ2.3 Đ2.4 Đ3.1 Đ3.2 Đ3.3 Đ3.4 Đ4.1 Đ4.2 sét 65,31 70,75 63,15 68,33 34,40 34,40 29,20 38,40 23,60 26,00 42,93 53,20 22,80 8,40 limon 31,17 27,02 24,13 21,84 57,64 60,37 65,96 57,15 67,66 64,87 50,19 38,59 75,48 85,98 cát 3,52 2,23 12,72 9,83 7,96 5,23 4,84 4,45 8,74 9,13 6,88 8,21 1,72 5,62 mẫu Đ4.3 Đ4.4 Đ5.1 Đ5.2 Đ5.3 Đ5.4 Đ6.1 Đ6.2 Đ6.4 Đ6.3 Đ7.1 Đ7.2 Đ7.3 Đ7.4 sét 14,00 32,20 22,63 14,80 29,60 54,40 28,40 30,40 43,20 44,40 18,40 38,40 38,73 64,80 limon 83,59 63,16 68,04 82,70 62,83 38,03 57,40 58,91 48,45 47,25 61,94 48,96 54,17 29,19 mẫu Đ4.3 Đ4.4 Đ5.1 Đ5.2 Đ5.3 Đ5.4 Đ6.1 Đ6.2 Đ6.4 Đ6.3 Đ7.1 Đ7.2 Đ7.3 Đ7.4 pH 7,26 6,75 7,05 7,09 6,83 6,5 7,94 7,23 7,47 6,86 7,13 6,65 6,74 CHC 1,56 2,106 2,028 1,17 1,872 1,404 0,624 1,482 1,794 1,638 2,496 0,78 1,872 1,404 pH hàm lượng chất hữu (%) mẫu Đ1.1 Đ1.2 Đ1.3 Đ1.4 Đ2.1 Đ2.2 Đ2.3 Đ2.4 Đ3.1 Đ3.2 Đ3.3 Đ3.4 Đ4.1 Đ4.2 pH 6,61 6,97 6,8 7,38 7,27 7,39 7,16 6,62 6,64 7,15 6,71 6,62 7,19 7,4 CHC 1,794 1,17 1,014 0,78 2,418 1,404 2,028 2,262 2,418 1,482 2,184 1,95 2,652 1,092 Cát 2,41 4,64 9,33 2,50 7,57 7,57 14,20 10,69 8,35 8,35 19,66 12,64 7,10 6,01 Phụ lục 2: Kết phân tích số tính chất mẫu phytolith Nhiễu xạ đồ Xray mẫu phytolith xử lý nhiệt độ khác VNU$HN$SIEMENS*D5005*$*Mau*Tro 600 500 Lin*(Cps) 400 300 d=3.340* 200 100 10 20 30 40 50 60 70 2$Theta*$*Scale Fi le:*Quang$Moitruong$Tro.raw*$*Type :*2Th/Th*locked*$*Start:*1.000*°*$*End:*70 000*°*$*Step:*0.010*°*$*Step*time:*1.0 *s*$*Te mp.:*25.0*°C*(Ro om)*$*Anode :*Cu*$*Creation:*04/07/11*09:3 2:13 33$116 1*(D)*$*Qu artz,*syn*$*SiO2*$*W L:*1.54056*$*d*x*b y:*1 000 ! Mẫu Phytolith 500oC VNU$HN$SIEMENS*D5005*$*Mau*tro*700C 400 d=3.022* 100 d=3.340* 200 d=4.266* d=4.086* Lin*(Cps) 300 10 20 30 40 50 60 70 2$Theta*$*Scale Fi le:*Quang$Moitruong$Tro$70 0C.raw*$*T ype:*2T h/Th*l ocked *$*Start:*3.00 0*°*$*End:*69.9 90*° *$*Step:*0.030*°*$*Ste p*time:*1.0*s*$*Temp.:*2 5.0*°C*(Room)*$*Ano de:*Cu*$*Creation:*05/05 /14*14:41:25 46$104 5*(*)*$*Q uartz,*syn*$*SiO2 *$*Y:*1 83*%*$*d*x*by:*1.000*$*W L:*1.5 4056 16$015 2*(D)*$*Tri dymi te*$*SiO 2*$*Y:*1.93 *%*$*d*x*by:*1.000*$*W L:*1.54056 39$142 5*(*)*$*Cristobali te,*syn*$*SiO 2*$*Y:*1.81 *%*$*d*x*by:*1.000*$*W L:*1.54056 05$058 6*(*)*$*Cal ci te,*syn*$*CaCO3*$*Y:*1.85*%*$*d *x*by:*1.00 0*$*WL:*1.54056 Mẫu Phytolith 700oC! ! VNU$HN$SIEMENS*D5005*$*Mau*tro*800C 400 d=4.077* 200 d=2.4899* 100 d=3.343* d=4.294* Lin*(Cps) 300 10 20 30 40 50 60 70 2$Theta*$*Scale Fi le:*Quang$Moitruong$Tro$80 0C$1.raw*$*Type:*2Th/Th*l ocked *$*Start:*3.00 0*°*$*End:*69.9 90*° *$*Step:*0.030*°*$*Ste p*time:*1.0*s*$*Temp.:*2 5.0*°C*(Room)*$*Ano de:*Cu*$*Creation:*05/05 /14*16:21:45 46$104 5*(*)*$*Quartz,*syn*$*SiO2 *$*Y:*1 74*%*$*d*x*by:*1.000*$*WL:*1.5 4056 16$015 2*(D)*$*Tridymi te*$*SiO2*$*Y:*3.12 *%*$*d*x*by:*1.000*$*WL:*1.54056 39$142 5*(*)*$*Cristobali te,*syn*$*SiO2*$*Y:*4.53 *%*$*d*x*by:*1.000*$*WL:*1.54056 ! Mẫu Phytolith 800oC! VNU$HN$SIEMENS*D5005*$*Mau*tro*900C d=1.4322* d=1.6165* d=2.4905* d=2.9641* 100 d=3.340* 200 d=4.277* Lin*(Cps) 300 d=17.777* d=4.069* 400 10 20 30 40 50 60 70 2$Theta*$*Scale Fi le:*Quang$Moitruong$Tro$90 0C.raw*$*Type:*2Th/Th*l ocked *$*Start:*3.00 0*°*$*End:*69.9 90*° *$*Step:*0.030*°*$*Ste p*time:*1.0*s*$*Temp.:*2 5.0*°C*(Room)*$*Ano de:*Cu*$*Creation:*05/05 /14*17:00:14 46$104 5*(*)*$*Quartz,*syn*$*SiO2 *$*Y:*1 16*%*$*d*x*by:*1.000*$*WL:*1.5 4056 16$015 2*(D)*$*Tridymi te*$*SiO2*$*Y:*2.26 *%*$*d*x*by:*1.000*$*WL:*1.54056 39$142 5*(*)*$*Cristobali te,*syn*$*SiO2*$*Y:*6.55 *%*$*d*x*by:*1.000*$*WL:*1.54056 Mẫu Phytolith 900oC! ! VNU$HN$BRUKER$*Mau*Tro*rom*ra d=4.065* 600 500 Lin*(Cps) 400 300 d=1.8776* d=2.2989* d=1.9739* d=2.4960* d=2.9701* 100 d=2.8591* d=2.8084* d=3.230* 200 10 20 30 40 50 60 70 2$Theta*$*Scale Fi le:*Ni nh$Mo itruon g$Tro*ro m*ra.raw *$*Type:*2Th/Th*locked*$*Start:*5.0 00*° *$*En d:*70.010*°*$*Step:*0 030 *°*$*Step*time:*1.0*s*$*Temp.:*25.0 *°C*(Room)*$*Anode:*Cu*$*Crea tion :*04/28/14 *18:32:10 16$015 2*(D)*$*Tridymi te*$*SiO2*$*Y:*29.0 9*%*$*d*x*b y:*1 000 *$*WL:*1.54056 11$069 5*(D)*$*Cristobalite,*syn*$*SiO2 *$*Y:*8 9.09 *%*$*d*x*by:*1.000*$*W L:*1.54056 47$170 1*(N)*$*Pota ssiu m*Oxid e*$*K2 O*$*Y:*10.91*% *$*d*x*by:*1.00 0*$*WL:*1.5405 Mẫu Phytolith 1000oC! ! Phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR) mẫu phytolith xử lý nhiệt độ khác Mẫu phytolith 300oC ! ! Mẫu phytolith 400oC Mẫu phytolith 800oC ! Mẫu phytolith 800oC o Mẫu phytolith 1000 C ! ! ! ! ! [...]... nghiền nhỏ qua rây 0,2 mm 2.2   Phương pháp nghiên cứu 2.2.1   Xác định đặc tính cơ bản của mẫu đất nghiên cứu Phương pháp phân tích một số tính chất cơ bản của mẫu đất sau khi xử lý sơ bộ (phơi khô không khí và đồng nhất qua rây 1 mm) được trình bày trong bảng sau: Bảng 2 Phương pháp xác định một số tính chất cơ bản của mẫu đất Tính chất Thành Phương pháp phân tích phần Phương pháp huỳnh quang tia X (Particle... là một bí ẩn chưa được làm sáng tỏ Các nghiên cứu về vấn đề này mới chỉ tập trung vào khả năng và vai trò của phytolith trong việc tích luỹ, cố định C trong đất cũng như những tác động có thể có của một số yếu tố trong đất tới tính bền vững của phytolith Trong khi đó, những công bố khoa học liên quan tới sự có mặt của phytolith tác động như thế nào tới tính chất đất lại vô cùng hạn chế 20     Các ion... tích một số đặc tính lý hoá học cơ bản làm cơ sở để dự đoán và đánh giá ảnh hưởng của lượng phytolith tích luỹ trong đất tới một số tính chất đất tại khu vực nghiên cứu Rơm rạ sau thu hoạch được rửa sạch, phơi khô, cắt nhỏ tới 1 – 2 cm và nung trong bát sứ ở các mức nhiệt độ khác nhau: 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000oC trong 2 giờ với lò nung Controller B170 (hãng Nabertherm – CHLB Đức) Sản... Si có ảnh hưởng rõ ràng đến hoạt tính của một vài loại enzim có liên quan đến quang hợp của cây lúa thông qua việc hạn chế sự già cỗi của lá lúa Si có thể làm giảm sự thoát ra ngoài của các chất điện phân từ lá lúa và vì vậy đã giúp đẩy mạnh hơn quá trình quang hợp của các loại cây trồng được trồng trong điều kiện khô hạn hoặc nắng nóng 7     Ngoài ra, sự tăng hấp thu Si làm giảm quá trình bốc thoát... - 75 và 75 – 100 cm, ví trí chi tiết của các mẫu đất được trình bày trong Bảng 1 và Hình 13 Mẫu đất được để khô không khí trong phòng thí nghiệm, xử lý các vật liệu lẫn, đồng nhất, rây qua rây 2 mm và bảo quản trong túi plastic Mẫu đất sau đó được phân tích những chỉ tiêu lý hoá cơ bản nhằm cung cấp thông tin cơ sở về tính chất đất của khu vực nghiên cứu; xác định hàm lượng tích luỹ của phytolith và... cơ sở về tính chất đất của khu vực nghiên cứu; xác định hàm lượng tích luỹ của phytolith và qua đó đánh giá sự ảnh hưởng cũng như mối tương quan giữa sự tích luỹ phytolith và một số tính chất cơ bản của đất Bảng 1 Các vị trí lấy mẫu đất thuộc Hình 13 Bản đồ khu vực nghiên cứu khu vực nghiên cứu (*) Ký hiệu Vị trí Vĩ độ Kinh độ Đ1 20°54'34,8" 105°49'17,6" Đ2 20°54'45,9" 105°49'20,9" Đ3 20°54'37,9" 105°49'28,0"... trong đất do sự hình thành axit polysilicic từ DSi trên bề mặt của hydroxit này (Dietzel, 2002) DSi trong dung dịch đất có thể kết tinh lại dẫn đến sự tích tụ Si Trong vùng khí hậu với giai đoạn khô rõ rệt, tầng đất bị cứng hơn bởi sự bổ sung của Si vô định hình gây ra sự gắn kết của các hạt đất Những quá trình này dẫn đến sự chai cứng của đất (Monger và Kelly, 2002) 4     Hình 3 Các dạng Si sinh học. .. Tác động của phytolith tới tính chất đất và dinh dưỡng cây trồng vì thế sẽ thay đổi, điều này chưa thực sự được nghiên cứu một cách cụ thể và sẽ được làm rõ phần nào đó trong luận văn này 1.4 Phytolith trong đất Nếu như phytolith trong thực vật đã và đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu thì sự có mặt chúng tồn tại ra sao, tương tác với các hợp phần khác trong đất thế nào vẫn còn là một bí ẩn... kín, hạt trần và một vài họ của Pteridophytes (thực vật không có hoa, đặc biệt là dương xỉ) được biết đến như các “nhà máy” sản xuất phytolith với lượng khác nhau từ 0,1 đến 16% (Epstein và nnk, 2005) Sự hình thành và phát triển của phytolith trong thực vật liên quan đến một số yếu tố, bao gồm điều kiện khí hậu, tính chất đất, lượng nước trong đất, độ tuổi của cây và quan trọng nhất sự tương tác qua... với sự xâm nhập của nước, trong trường hợp này, việc xâm nhập thụ động của axit monosilicic đã được kiểm soát Cơ chế tương tự cũng được phát hiện trong nghiên cứu thực nghiệm của Parry và Winslow (1977) Việc cắt bỏ một phần rễ của cây đậu Hà Lan (loài tích luỹ Si ở mức thấp), dẫn đến sự tích luỹ cao của Si trong thành tế bào của lá và tua (tuy nhiên không phải ở dạng tế bào rắn màu trắng đục, phytolith) ; ... 3.3 Ảnh hưởng tích luỹ phytolith đến số tính chất đất 47 3.3.1 Ảnh hưởng đến số tính chất lý học đất 47 3.3.2 Ảnh hưởng đến số tính chất hoá học đất 51 KẾT LUẬN 58... mẫu đất thuộc khu vực nghiên cứu 27 Bảng Phương pháp xác định số tính chất mẫu đất 28 Bảng Phương pháp xác định số tính chất lý – hóa học phytolith 30 Bảng Một số tính chất mẫu đất nghiên. ..ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐—²–-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐   PHẠM VĂN QUANG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ TÍCH LŨY PHYTOLITH ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ - HÓA HỌC