Nghiên cứu ảnh hưởng của CO2 đến khả năng hòa tan phytolith trong tro rơm rạ (TT)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - Lê Thị Lan Anh NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CO2 ĐẾN KHẢ NĂNG HÒA TAN PHYTOLITH TRONG TRO RƠM RẠ TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Thị Lan Anh NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CO2 ĐẾN KHẢ NĂNG HÒA TAN PHYTOLITH TRONG TRO RƠM RẠ Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số : 60440301 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC CHÍNH: TS Bùi Thị Kim Anh NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PHỤ: PGS.TS Nguyễn Ngọc Minh Hà Nội - 2016 TÓM TẮT LUẬN VĂN Họ tên học viên: Lê Thị Lan Anh Giới tính: Nữ Ngày sinh: 15/4/1980 Nơi sinh: Thanh Hóa Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60440301 Người hướng dẫn khoa học chính: TS Bùi Thị Kim Anh Người hướng dẫn khoa học phụ: PGS.TS Nguyễn Ngọc Minh Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng CO2 đến khả hòa tan phytolith tro rơm rạ” MỞ ĐẦU Silic nguyên tố giàu đứng thứ hai (sau oxy) lớp vỏ trái đất (~ 28,8%), có mặt hầu hết loại đá mẹ khoáng vật thứ sinh đất Sự tồn silic thường gắn liền với oxy để tạo thành oxit silic Ước tính oxit silic chiếm tới 66,6% lớp vỏ trái đất (Wedephohl, 1995) Qua trình phong hóa, silic từ khoáng vật giải phóng vào đất hút thu trình sinh trưởng Silic đưa vào thông qua mô hệ rễ, sau kết tủa mô bào thực vật hình hành nên “tế bào silic” gọi opal silic hay phytolith Khi thực vật chết đi, phytolith giải phóng tích lũy đất Hàm lượng silic dễ tiêu trồng phytolith chiếm khoảng 20 - 40% (Wickramasinghe Rowell, 2006) Cây trồng hút thu nhiều silic tạo nên khung xương phytolith chắn giúp tăng cường sức chống chịu cho điều kiện hạn hán, lũ lụt Bên cạnh đó, hình thành phytolith giúp cải thiện đáng kể khả chống chịu côn trùng, nấm bệnh dịch (Epstein, 1999) Mặt khác, gắn kết phytolith với tế bào biểu bì tạo lớp màng giúp giảm 30% lượng thoát nước (Ma et al, 2001) Phytolith có ảnh hưởng đặc biệt đến tính chất lý hóa học đất dung tích trao đổi cation, khả đệm, cố định cacbon, dự trữ kali silic (Kogel-Knabner et al.,2010; Nguyễn Ngọc Minh et al., 2011) Sự tồn khả hòa tan phytolith ảnh hưởng nhiều yếu tố môi trường anion (OH -, Cl-, SO42- ) nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu Tuy nhiên, tìm hiểu ảnh hưởng CO2 làm thúc đẩy hay cản trở trình hòa tan phytolith chưa có nhiều nghiên cứu cụ thể vấn đề Mục tiêu nghiên cứu - Xác định ảnh hưởng khí CO2 ion HCO3- hòa tan đến mức độ hòa - tan phytolith thông qua thí nghiệm ngâm sục khí Tìm hiểu biến đổi số đặc tính phytolith (điện tích bề mặt, thành phần, tính chất liên kết hóa học bề mặt, khả đệm) ảnh hưởng khí CO2 ion HCO3- hòa tan CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Si thực vật 1.1.1 Vai trò Si thực vật 1.1.2 Phytolith thực vật 1.2 Cacbon phytolith (PhtyOC) 1.2.1 1.2.2 1.2.3 Thành phần hàm lượng PhtyOC tự nhiên Sự tích lũy phân bố PhytOC tự nhiên Dòng cacbon Đất 1.3 Quan hệ vòng tuần hoàn silic cacbon sinh CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu rơm rạ lấy xã Phù Đổng, huyện Gia Lam, Hà Nội 2.2 Nội dung nghiên cứu Mẫu phytolith tách từ rơm rạ theo phương thức tro hoá khô nhiệt độ khác 400 0C; 6000C; 8000C 10000C xác định pH, điện tích bề mặt, nhóm hoạt động bề mặt hàm lượng Si hòa tan mẫu tro rơm rạ 2.3 Phương pháp nghiên cứu - Đo pH theo pHmeter - Phổ hồng ngoại FT-IR - Chuẩn độ theo điện động zeta (Böckenhoff Fischer, 2001) - Si hòa tan phân tích theo phương pháp so màu xanh molipden CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tương tác khí CO2 phytolith 3.1.1 Ảnh hưởng trình sục khí CO đến biển đổi pH dung dịch pH dung dịch thay đổi trạng thái bề mặt phytolith thông qua chuỗi phản ứng protonation deprotonation định đến tương tác phytolith CO Sự biến đổi pH theo thời gian dung dịch chứa mẫu tro rơm rạ ảnh hưởng sục khí CO2 có xu hướng sụt giảm pH từ môi trường bazo (~ 9,5 ) sang axit (~5.5) 3.1.2 Sự hòa tan bề mặt phytolith Quá trình tương tác với dung dịch dẫn đến hòa tan bề mặt phytolith Các anion hay phân tử nước đóng vai trò xúc tác cho trình hòa tan Các anion làm yếu tiếp bẻ gãy liên kết Si-O Kết Si dạng monomeric silicic giải phóng Như vậy, nồng độ Si dung dịch tăng lên biểu thị cho hòa tan phytolith Xu hướng hòa tan phytolith thể qua tăng lên nồng độ Si dung dịch chứa mẫu rơm rạ xử lý nhiệt độ 4000C; 6000C; 8000C 10000C theo thời gian Theo nghiên cứu khác cho thấy Si giải phóng liên kết Si-O bề mặt siloxan (>Si-O-SiSi-O-Si< (siloxan), >Si-OH (silanol) Các hiệu ứng khoảng số sóng 1.100 cm -1 810 cm-1 biểu thị dao động giãn tứ diện SiO4 dao động uốn liên kết nội tứ diện >Si-O-Si< Sự có mặt hiệu ứng khoảng số sóng 790,98 cm cho thấy Si bị bao quanh hoàn toàn nguyên tử O Trong đó, hiệu ứng quanh khoảng số sóng 950 cm-1 dấu hiệu tồn dao động Si-O nhóm >Si-OH lại biểu không rõ ràng Nguyên nhân mẫu phân tích điện tích bề mặt riêng thấp Gun’ko nnk (2005) nhấn mạnh hiệu ứng 950 cm -1 xuất mẫu có điện tích bề mặt riêng lớn (>200 m g-1) Song song với gia tăng nhóm liên kết >SiO-Si< theo tăng thời gian sục khí CO (thể tăng chiều cao diện tích hiệu ứng khoảng số sóng 1.100 cm-1 nhiễu xạ đồ mẫu phytolith thời điểm sục khí CO2 lúc 4,6 so với hiệu ứng thời điểm sục khí CO lúc nhiễu xạ đồ) Điều chứng tỏ thời gian sục làm 10 Khi CO2 sục vào dung dịch mẫu phytolith, khí CO hoà tan vào nước theo phản ứng số (1); (2); (3) (4) sinh ion H +, ion cacbonat (CO32 -) ion bicabonat (HCO3-) CO2 + H2O ↔ H2CO3 (1) H2CO3 ↔ H+ + HCO3- (2) HCO3- ↔ H+ + CO32- (3) (CO3)2- + H2O ↔ H+ + HCO3- (4) Phytolith (-) + nH+ -> [phyto- nH+] (5.1) Hoặc Si-O- + H+ -> SiOH (5.2) Dựa vào chứng minh Dove and Crerar năm 1990 vị trí mang điện tích âm bề mặt Si sinh học có phản ứng thủy phân bề mặt siloxan phytolith Như ta biết bề mặt phytolith có vị trí mang điện tích âm (Si-O -) Do đó, Si-O- liên kết với ion H+ sinh để cân tạo thành Si-OH (phản ứng 5.1 5.2) Quá trình tiếp tục diễn ra, lượng H+ bị làm phản ứng (4) cân nên phản ứng chiều ngược lại, có nhiều CO2 tham gia phản ứng để cân lượng H + bị Cacbon chuyển từ dạng khí sang dạng ion giảm lượng khí thải môi trường - Cơ chế thứ hai 13 Cơ chế giải thích dựa giải phóng cation kiềm kiềm thổ (ký hiệu chung M) bề mặt phytolith lớp vỏ phytolith dần bị bào mòn M + H2O  M(OH)k (6) M + (CO3)2-  M2(CO3)k (7) M+ HCO3-  M(HCO3)k (8) Quá trình hoà tan phytolith ion H+ phân ly từ axit H2CO3 trao đổi cation kiềm kiềm thổ bề mặt phytolith, kết cation kiềm kiềm thổ giải phóng vào dung dịch Các kim loại liên kết với ion CO32 - HCO3- sinh dung dịch tạo muối kim loại kiềm mạnh axit yếu (phản ứng 7, 8) Muối có tính kiềm giải thích cho tăng lên pH dung dịch Tương tự chế thứ Sản phẩm phản ứng 2, bị tiêu hao phản ứng diễn theo chiều tăng hoà tan cacbonic Cơ chế thứ ba Kết nghiên cứu Nguyen Dultz (2011) chứng minh rằng: pH trì giá trị định, lượng bổ sung cation bão hòa vị trí mang điện tích âm (các nhóm silanol thiếu hụt điện tích) (hình 29) “gia cố” cho bề mặt siloxan chống lại phản ứng thủy phân bề mặt Khác với cation, anion (HCO 3-) tác động vào “nhân Si” khối tứ diện SiO4 (hình 30) theo chế tương tự OH- 14 KẾT LUẬN Kết nghiên cứu luận văn cung cấp thông tin ảnh hưởng khí CO2 ion HCO3- đến khả hòa tan Si, biến đổi điện tích bề mặt (thế ζ) thay đổi pH phytolith theo thời gian mẫu tro rơm rạ xử lý nhiệt độ 400 0C; 6000C; 8000C 10000C Cụ thể là: - Khí CO2 tác động làm giảm pH dung dịch sau sục từ 10,17 – 5,97; 9,71 – 5,18; 9,67 – 5,42 9,48 – 5,91 tương ứng mẫu tro nung - nhiệt độ 4000C; 6000C; 8000C 10000C Sự có mặt CO2 ion HCO3- kìm hãm hòa tan Si từ phytolith Hàm lượng Si hòa tan sau mẫu tro nung nhiệt độ 4000C; 6000C; 8000C 10000C có CO2 giảm tương ứng 1,5; 1,7; 1,5 1,2 lần so với mẫu CO 2; mẫu có mặt ion HCO3- giảm tương - ứng 1,1; 1,1; 1,1 1,3 lần so với mẫu mặt ion HCO3- Sự có mặt khí CO2 ion HCO3- tác động làm tăng điện tích bề mặt phytolith Thế ζ sau mẫu tro nung nhiệt độ 400 0C; 6000C; 8000C 10000C có CO2 tăng tương ứng ~1,3; 1,4; 1,4 1,3 lần so với mẫu CO 2; mẫu có mặt ion HCO 3- tăng tương ứng ~1,3; 1,55; 1,5 1,4 lần so với mẫu mặt ion HCO3- 15 Khác với thay đổi vật lý bề mặt phytolith, nhóm hoá học bề mặt phytolith thay đổi Việc không tìm thấy xuất liên kết C-O bề mặt phytolith chứng tỏ phytolith CO2 tác động trực tiếp với Qua phân tích mối tương quan hàm lượng Si hòa tan, zeta mẫu nghiên cứu cho thấy, hàm lượng Si hòa tan đạt cao tất mẫu phân tích nhiệt độ xử lý mẫu 600 0C 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tiếng Việt: Nguyễn Ngọc Minh (2012), “Vai trò silic sinh học (Phytolith) rơm rạ môi trường đất dinh dưỡng trồng”, Tạp chí Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, 11, 47 – 52 Nguyễn Ngọc Minh (2014), “Ảnh hưởng nhôm (Al 3+) đến tốc độ hòa tan phytolith tro rơm rạ” Tạp chí Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, 6, 55-59 Nguyễn Ngọc Minh, Nguyễn Phước Cẩm Liên, Phạm Văn Quang (2012),” Đặc điểm điện tích bề mặt phytolith (cây hóa thạch) tách từ rơm rạ ảnh hưởng pH, cation anion”Tạp chí Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, 01, 34 – 39 Nguyễn Ngọc Minh, Phạm Thị Dinh, Lý Thị Hằng, Nguyễn Thị Thu Hương, Lê Thị Liên, Đào Thị Khánh Ly, Phạm Văn Quang, Nguyễn Thị Thúy (2011), “Nghiên cứu số đặc tính phytolith (cây hóa thạch) tách từ rơm rạ” Tạp chí Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, 19, 2833  Tiếng Anh: Bartoli, F (1983), “The biogeochemical cycle of silicon in two temperate foresty ecosystems”, Environmental Biogeochemistry, Ecol Bull (Stockholm), 35, 469-476 Berthelsen, S., Noble, A D., and Garside A L (2001), “Silicon research down under: Past, present and future”, Silicon in agriculture, Pp 241–256 Blackman, E (1969), “Observations on the development of the silica cells of the leaf sheath of wheat (Triticumaestivum)”, Canadian Journal 17 of Botany 47:827-838 Böckenhoff, K and Fischer, W.R (2001) Determination of electrokinetic charge with a particlecharge detector, and its relationship to the total charge Fresenius J Analytical Chemistry, 371, 670-674 Cornelis, J.T., Delvaux, B., Ranger, J., Iserentant, A (2010a), “Tree species impact the terrestrial cycle of silicon through various uptakes”, Biogeochemistry, 97, 231–245 10 Chan, K Y., Cowie, A., Kelly, G., Singh, B and Slavich, P., Scoping paper: soil organic carbon sequestration potential for agriculture in NSW NSW DPI Science and Research Technical Paper, Dept Primary Industries, NSW, 2008, pp 1–28 11 Datnoff, LE, Rodrigues FA (2005), “The role of silicon in suppressing rice diseases”, APS net Feature Story, 1–28 12 Datnoff, L.E., Raid, R.N., Snyder, G.H., and Jones, D.B (1991), Effect of calcium silicate on blast and brown spot intensities and yields of rice, Plant Disease, 75:729-732 13 Dietzel, M (2002), “Interaction of polysilicic and monosilicic acid with mineral surfaces”, Water–rock interaction, pp 207–235 14 Dolores R Pipernoand MD Lanham (2006), Phytoliths: Comprehensive Guide for Archaeologists and A Paleoecologists, AltaMira Press 15 Dove P.M (1999), “The dissolution kinetics of quartz in aqeous mixed cation solutions”, Geochim Cosmochim Acta 63, 3715-3727 16 Ehrlich H., Demadis K.D., Pokrovsky O.S., Koutsoukos P.G (2010), “Modern Views on Desilicification: Biosilica and Abiotic Silica Dissolution in Natural and Artificial Environments”, Chem Rev 110, 4656–4689 17 Elbauma R., Melamed-Bessudo C., Tuross N., Levy A.A., Weiner S 18 (2009), “New methods to isolate organic materials from silicified phytoliths reveal fragmented glycoproteins but no DNA”, Quaternary International, 193, 11–19 18 Eneji E, Inanaga S, Muranaka S, Li J, An P, Hattori T, Tsuji W (2005), “Effect of calcium silicate on growth and dry matter yield of Chloris gayana and Sorghum sudanense under two soil water regimes”, Grass and Forage Science, 60:393–398 19 Epstein, E (1994), “The anomaly of silicon in plant biology”, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 91, 11 20 Epstein, E and Bloom, A J (2005), “Mineral Nutrition of Plants: Principles and Perspectives”, Second Edition Sinauer 21 Epstein, E., Silicon Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol., 1999, 50, 641–664 22 Fawe A, Menzies AJG, Chérif M, Bélanger RB (2001) Silicon and disease resistance in dicotyledons 1– 15 In LE Datnoff, GH Snyder, GH Korndörfer (ed.) Silicon in agriculture Elsevier, New York 23 Foster, M.D (1953), “The determination of free silica and free alumina in ontmorillonites”, Geochim Cosmochim., Acta 3: 143–154 24 Fraysse, F., Pokrovsky, O S., Schott, J., Meunier, J.-D (2009), “Surface chemistry and reactivity of plant phytoliths in aqueous solutions”, Chem Geol., 258, 197–206 25 Fraysse F., Pokrovsky O.S., Schott J., Meunier J.D (2006) “Surface properties, solubility and dissolution kinetics of bamboo phytoliths”, Geochim Cosmochim Acta 70, 1939-1951 26 F Alayne Street-Perrott1,* and Philip A Barker (2008) “Biogenic silica: a neglected component of the coupled global continental 19 biogeochemical cycles of carbon and silicon”, Geomorphology and Earth System Science 33, 1436–145 27 Harrison, C.C (1996), “Evidence for intramineral macromolecules containing protein from plant silicas”, Phytochemistry, 41, 37-42 28 Harsh, J B., J Chorover, and E Nizeyimana (2002), “Allophane and imogolite”, Soil mineralogy with environmental applications, pp 291– 322 29 H van Olphen, An introduction to clay colloid chemistry 2nd edn., Wiley, New York (1977) 30 Jones, L H P., and K A Handreck (1965), “Studies of silica in the oat plant III Uptake of silica from soils by the plant”, Plant and Soil, 23:79-96 31 Jones, L H P., and K A Handreck (1969), “Uptake of silica by Trifoliumincarnatum in relation to the concentration in the external solution and to transpiration”, Plant and Soil, 30:71-80 32 Jones, L.P.H., Handreck, K.A (1967), “Silica in soils, plants, and animals”, Advances in Agronomy, 19, 107–149 33 J.-T Cornelis, B Delvaux, R B Georg, Y Lucas, J Ranger, and S Opfergelt (2011), “Tracing the origin of dissolved silicon transferred from various soil-plant systems towards rivers: a review”, Biogeosciences, 8:89-112 34 K Prajapati, S Rajendiran, M VassandaCoumar, M L Dotaniya, V D Meena, Ajay Srivastava, N K Khamparia, A K Rawat, S Kundu (2015), “Bio-Sequestration of Carbon in Rice Phytoliths”, Natl Acad Sci Lett., 38(2):129–133 35 Kauss H, Seehaus K, Franke R, Gilbert S, Dietrich RA, Kroger N (2003), “Silica deposition by a strongly cationic proline-rich protein from systemically resistant cucumber plants”, Plant Journal, 33, 87-95 20 36 Klotzbücher T, Leuther F, Marxen A, Vetterlein, D., Jahn, R (2014), Silicon cycling and budgets in rice production systems of Laguna, the Philippines, 6th Int Conference on Silicon in Agriculture, 26-30 August 2014, Stockholm Sweden 37 Kohut C.K (1994), “Chemistry and mineral stability in saline, alkaline soil environments”, Doctoral thesis, University of Alberta, Edmonton, AB, Canada 38 Koning E., Epping E and Van Raaphorst W (2002), “Determining biogenic silica in marine samples by tracking silicate and aluminium concentrations in alkaline leaching solutions”, Aquat Geochem., 8, 37– 67 39 Li, Z.M., Song, Z.L., Parr, J.F., Wang, H.L (2013), “Occluded C in rice phytoliths: implications to biogeochemical carbon sequestration”, Plant Soil, 370, 615–623 40 Liang, Y., Si, J., Römheld, V (2005), Silicon uptake and transport is an active process in Cucumis sativus, New Phytol., 167(3):797-804 41 Lucas, Y (2001), “The role of plants in controlling rates and products of weathering: Importance of biological pumping”, Annual Review Earth Planet Science, 29:135–163 42 Ma J.F (2004), “Role of Silicon in enhancing the resistance of plants to biotic and abiotic stresses”, Soil Sci Plant Nutr, 50, 11-18 43 Ma, J F., Takahashi, E (1990), “Effect of silicon on the growth and phosphorus uptake of rice”, Plant Soil, 126, 115-119 44 Ma, J.F., Miyake, Y., Takahashi, E (2002), “Soil, Fertilizer, and Plant Silicon Research in Japan”, Elsevier Science 45 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 21 46 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 47 Ma, J.F., Yamaji, N (2006), “Silicon uptake and accumulation in higher plants”, Trends Plant Sci., 11, 392–397 48 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 49 Meunier JD, Guntzer F, Kirman S, Keller C (2008), “Terrestrial plant-Si and environmental changes”, Mineral Mag., 72:263–267 50 Meunier, J D., F Colin, and C Alarcon (1999), “Biogenic silica storage in soils”, Geology, 27:835–838 51 Meunier, J.D., Guntzer, F., Kirman, S., Keller, C (2008), “Terrestrial plant–Si and environmental changes”, Mineral Mag., 72, 263–267 52 Miller, Á (1980), “Phytoliths as indicators of farming techniques”, Paper presented at the 45th annual meeting of the Society for American Archaeology, Philadelphia 53 Miyata A, Leuning R, Denmead OT, Kim J, Harazono Y (2000) Carbon dioxide and methane fluxes from an intermittently flooded paddy field Agricultural and Forest Meteorology 102: 287–303 54 Monger, H C., and E G Kelly (2002), “Silica minerals”, Soil mineralogy with environmental applications, pp 611–636 55 MônicaSartori de Camargo, Hamilton Seron Pereira, Gaspar Henrique Korndörfer, Angélica Araújo Queiroz and Caroline Borges dos Reis (2007), Soil reaction and absorption of silicon by rice, Sci agric (Piracicaba, Braz.), vol 64, no 2, Piracicaba 56 Mortlock R.A and Froelich P.N (1989), “A simple method for the rapid 22 determination of biogenic opal in pelagic marine sediments”, Deep-Sea Res, 36(9): 1415–1426 57 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 58 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 59 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 60 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 61 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 62 Parr J.F., Sullivan L A (2005), “Soil carbon sequestration in phytolith”, Soil Boil Biochem, 37, 117 – 124 63 Parr, J.F., Sullivan, L.A (2011), “Phytolith occluded carbon and silica variability in wheat cultivars”, Plant Soil, 342, 165–171 64 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 65 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 66 Perry, CC, Keeling-Tucker T (1998), “Aspects of the bioinorganic 23 chemistry of silicon in conjunction with the biometals calcium, iron and aluminium”, J InorgBiochem, 69:181–191 67 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, 1092310928 68 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 69 Raven, J.Á (1983), “The transport and function of silica in plants”, Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society, 58:179207 70 Raich, J W and C S Potter (1995) Global Patterns of Carbon Dioxide Emissions from Soils Global Biogeochemical Cycles 9(1)2336 71 Rovner I (1983) Plant opal phytolith analysis: Major advances in archaeobotanical research In: Schiffer M B, ed Advances in Archaeological Method and Theory Vol.6 New York: Academic Press, 225-266 72 Ruddiman WF, Thomson JS (2001) The case for human causes of increased atmospheric CH4 Quaternary Science Reviews 20: 1769– 1777 73 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 24 74 Schlesinger W H (1990), “Evidence from chronosequence studies for a low carbon-storage potential of soils”, Nature, 348 , 232–234 75 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 76 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 77 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 78 Sheikh Abdul Shakoor (2014), “Silicon to silica bodies and their potential roles: An overview”, International Journal of Agricultural Sciences., 4, 111-120 79 Shibistova, O., Lloyd, J., Evgrafova, S., Savushkina, N., Zrazhevskaya, G., Arneth, A., Knohl, A., Kolle, O., Schulze, E.D., 2002 Seasonal and spatial variability in soil CO2 effuxvates for a central Siberian (Pinus sylvestris) forest Tellus B54, 552-567 80 Struyf, E., Conley, D., 2009 Silica: an essential nutrient in wetland biogeochemistry Front Ecol Environ (2), 88-94 81 S Rajendiran, M Vassanda Coumar, S Kundu, Ajay, M L Dotaniya and A Subba Rao (2012), “Role of phytolith occluded carbon of crop plants for enhancing soil carbon sequestration in agro-ecosystems”, Indian Institute of Soil Science, 103: 8-25, 82 Van Cappellen, P (2003), “Biomineralization and global biogeochemical cycles”, Rev Mineral Geochem., 54, 357–381 83 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 84 Vandevenne, F., Struyf, E., Clymans, W., Meire, P (2012), 25 “Agricultural silica harvest: have humans created a new loop in the global silica cycle?” Front Ecol Environ., 10, 243–248 85 V.M Gun’ko, I.F Mironyuk, V.I Zarko, E.F Voronin, V.V Turov, E.M Pakhlov, E.V Goncharuk, Y.M Nychiporuk, N.N Vlasova, P.P Gorbik, Morphology and surface properties of fumed silicas J Colloid Interf Sci 289 (2005) 427-445 86 Walcott, J., Bruce, S and Simms, J., Soil carbon for carbon sequestration and trading: a review of issues for agriculture and forestry Bureau of Rural Sciences, Fisheries and Forestry, Canberra, Australian Government, 2009, p 87 Wilding, L P., Brown, R E and Holowaychuk, N., Accessibility and properties of occluded carbon in biogenetic opal Soil Sci., 1967, 103, 56–61 88 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 89 Zhao, Z., Pearsall, D.M (1998), “Experiments for improving phytolith extraction from soils”, J Archaeol Sci., 25, 587–598  Websites: 90 http://www.gso.gov.vn/default.aspx?tabid=717 91 http://www.phytolith.eu/en/what-is-the-phytolith 26 27 [...]...biến đổi bề mặt phytolith thông qua việc chuyển hoá nhóm >SiOH thành >Si-O-Si< 3.2 Tương quan giữa ion HCO3- và phytolith 3.2.1 Ảnh hưởng của ion HCO3- đến sự biến đổi pH trong dung dịch Theo một số nghiên cứu về ảnh hưởng của pH và anion đến khả năng hòa tan phytolith đã khẳng định pH quyết định rất lớn đối với phản ứng hòa tan phytolith (Nguyễn và nnk, 2011; 2014) và do đó ảnh hưởng của anion HCO3-... 0C 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tiếng Việt: 1 Nguyễn Ngọc Minh (2012), “Vai trò của silic sinh học (Phytolith) trong rơm rạ đối với môi trường đất và dinh dưỡng cây trồng”, Tạp chí Nông 2 nghiệp và Phát triển Nông thôn, 11, 47 – 52 Nguyễn Ngọc Minh (2014), Ảnh hưởng của nhôm (Al 3+) đến tốc độ hòa tan của phytolith trong tro rơm rạ Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 6, 55-59 3 Nguyễn Ngọc Minh,... 30) theo cơ chế tương tự như OH- 14 KẾT LUẬN Kết quả nghiên cứu của luận văn đã cung cấp những thông tin về ảnh hưởng của khí CO2 và ion HCO3- đến khả năng hòa tan Si, sự biến đổi điện tích bề mặt (thế ζ) và sự thay đổi pH của phytolith theo thời gian tại các mẫu tro rơm rạ được xử lý ở các nhiệt độ 400 0C; 6000C; 8000C và 10000C Cụ thể là: - Khí CO2 tác động làm giảm pH dung dịch sau 1 giờ sục từ 10,17... thấy sự có mặt của ion HCO3- có làm ảnh hưởng đến nồng độ hòa tan Si từ phytolith vào dung dịch, sau 8 giờ mẫu rơm rạ được xử lý ở nhiệt độ 4000C; 6000C; 8000C và 10000C ngâm trong dung dịch muối NaHCO3 có nồng độ Si hòa tan đạt lần lượt là 10,8; 13,3; 11,7 và 10,0 mg L- Và dao động tăng dần tương ứng từ 8,6 - 10,8; 10,1- 13,4; 8,5 11,8; 8,1 – 10,0 mg L11 Trong khi đó hàm lượng Si hòa tan ở mẫu ngâm... của anion HCO3- sẽ bị lu mờ Chính vì vậy, để xác định ảnh hưởng của ion HCO3- khi ngâm mẫu vào dung dịch muối NaHCO3, pH của dung dịch sẽ được khống chế từ khoảng từ 5,5 - 6,5 để phù hợp với yêu cầu thí nghiệm 3.2.2 Sự hòa tan bề mặt phytolith Xu hướng về sự hòa tan phytolith thể hiện qua sự tăng lên của nồng độ Si trong dung dịch chứa mẫu rơm rạ được xử lý ở các nhiệt độ 4000C; 6000C; 8000C và 10000C... bề mặt phytolith không có sự thay đổi Việc không tìm thấy sự xuất hiện các liên kết giữa C-O trên bề mặt phytolith đã chứng tỏ phytolith và CO2 không có tác động trực tiếp với nhau Qua phân tích mối tương quan giữa hàm lượng Si hòa tan, thế zeta trong các mẫu nghiên cứu cho thấy, hàm lượng Si hòa tan đạt cao nhất trong tất cả các mẫu phân tích ở nhiệt độ xử lý mẫu là 600 0C 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO ... có mặt ion HCO 3- trong dung dịch chứa mẫu rơm rạ được xử lý ở các nhiệt độ 4000C; 6000C; 8000C; 10000C Theo kết quả thí nghiệm cho thấy sự có mặt của ion HCO 3- có ảnh hưởng đến sự biến đổi thế ζ trên bề mặt của phytolith Mẫu ngâm trong nước deion (không có mặt ion HCO 3-) đo được thế ζ âm điện hơn so với mẫu có mặt của ion HCO3- 3.3 Cơ chế tương tác, hấp phụ CO 2 và ion HCO3- của phytolith Khi tiến... điểm điện tích bề mặt của phytolith (cây hóa thạch) tách ra từ rơm rạ dưới ảnh hưởng của pH, các cation và anion”Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 01, 34 – 39 4 Nguyễn Ngọc Minh, Phạm Thị Dinh, Lý Thị Hằng, Nguyễn Thị Thu Hương, Lê Thị Liên, Đào Thị Khánh Ly, Phạm Văn Quang, Nguyễn Thị Thúy (2011), Nghiên cứu một số đặc tính của phytolith (cây hóa thạch) tách ra từ rơm rạ Tạp chí Nông nghiệp... mẫu rơm rạ được xử lý ở nhiệt độ 400 0C; 6000C; 8000C và 10000C không ngâm trong dung dịch muối NaHCO 3 có nồng độ Si hòa tan đạt lần lượt là 12,165; 15,125; 13,389 và 12,973 mg L-1, và dao động tăng dần tương ứng từ 8,717 – 12,165; 10,643- 15,125; 8,805 – 13,389; 8,614 – 12,973 mg L3.2.4 Sự biến đổi điện tích bề mặt (thế ζ) của phytolith Khi xét ảnh hưởng của ion HCO 3- có thể thấy mức độ hấp thụ của. .. 1 giờ sục từ 10,17 – 5,97; 9,71 – 5,18; 9,67 – 5,42 và 9,48 – 5,91 tương ứng tại các mẫu tro nung ở - các nhiệt độ 4000C; 6000C; 8000C và 10000C Sự có mặt của CO2 và ion HCO3- đã kìm hãm sự hòa tan Si từ phytolith Hàm lượng Si hòa tan sau 8 giờ tại các mẫu tro nung ở các nhiệt độ 4000C; 6000C; 8000C và 10000C có CO2 giảm tương ứng là 1,5; 1,7; 1,5 và 1,2 lần so với mẫu không có CO 2; mẫu có mặt ion