Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)

Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp (tt)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

BÁO CÁO TÓM TẮT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN NHẢ CHẬM THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƯỜNG ỨNG DỤNG

TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP

Mã số: ĐH2015-TN04-08

Chủ nhiệm đề tài: TS TRẦN QUỐC TOÀN

Thái Nguyên, năm 2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

BÁO CÁO TÓM TẮT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN NHẢ CHẬM THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƯỜNG ỨNG DỤNG

TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI

lĩnh vực chuyên môn

Nội dung nghiên cứu cụ thể

được giao

Nguyên

Thư kí hành chính

ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị

trong và ngoài nước

Nội dung phối hợp nghiên cứu

Họ và tên người đại diện

đơn vị

Viện Hóa học- Viện Hàn lâm

KH&CN Việt Nam

Cung cấp tư liệu, trao đổi chuyên môn, hoá chất, dụng cụ

và phối hợp nghiên cứu

TS Nguyễn Thanh Tùng

Viện Khoa học Vật liệu, Viện

Hàn lâm Khoa học và Công

nghệ Việt Nam

Phân tích mẫu, đo SEM

Khoa Hoá học, ĐH Sư phạm

ĐH Thái Nguyên

Phối hợp nghiên cứu và trao đổi

MỤC LỤC

Trang Danh sách các thành viên tham gia đề tài

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

Danh mục chữ viết tắt

Thông tin kết quả nghiên cứu

Information on research results

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 1

4 Giả thuyết khoa học 1

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 1

6 Phạm vi nghiên cứu 1

7 Phương pháp nghiên cứu 2

8 Cấu trúc và nội dung đề tài 2

Chương 1: TỔNG QUAN 2

1.1.Vai trò của phân bón đối với sản xuất lương thực, tác động của việc sử dụng phân bón tới môi trường, sinh thái và sức khoẻ 2

1.2 Giới thiệu chung về phân bón nhả chậm 2

1.3 Ứng dụng của phân bón nhả chậm 2

1.4 Giới thiệu một số nguyên vật liệu dùng chế tạo phân bón nhả chậm 2

1.5 Tình hình nghiên cứu phân bón nhả chậm ở Việt Nam 2

Chương 2: THỰC NGHIỆM 2

2.1 Nguyên liệu, hóa chất 2

2.2 Dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 2

2.3 Một số phương pháp phân tích phân bón 2

2.4 Phương pháp tiến hành 2

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 2

3.1 Chế tạo lõi phân bón nhả chậm 2

3.1.1 Biến tính tinh bột 2

3.1.2 Lựa chọn chất kết dính cho phân bón ure nhả chậm 3

3.1.3 Lựa chọn chất kết dính cho phân bón NPK nhả chậm 3

3.2 Chế tạo vỏ bọc cho phân bón nhả chậm 3

3.2.1 Đặc trưng vật liệu của lớp vỏ bọc 3

3.2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng parafin đến lớp phủ polyurethan 3

3.2.3 Ảnh hưởng của hàm lượng polyurethan đến độ dày và tỉ lệ bọc của lớp vỏ 3

3.3 Nghiên cứu quá trình nhả chậm phân bón 4

3.3.1 Nghiên cứu quá trình nhả phân bón trong nước 4

3.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng nhả dinh dưỡng của phân bón 6

3.3.3 Ảnh hưởng của pH đến khả năng nhả dinh dưỡng của phân bón 6

3.3.4 Quá trình nhả phân bón trong đất 7

3.3.5 Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của lớp vỏ phân bón 8

3.4 Ứng dụng phân bón nhả chậm cho một số cây trồng 8

3.4.1 Ứng dụng phân bón nhả chậm cho cây bí xanh 9

3.4.2 Ứng dụng phân bón nhả chậm cho cây chè 11

KẾT LUẬN 13

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 3.1: Ảnh hưởng của thời gian biến tính tới KLPTTB và chỉ số cacboxyl của tinh bột 2

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng PU đến độ dày lớp vỏ và tỉ lệ bọc 3

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của phân bón ure nhả chậm đến thời gian sinh trưởng 9

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến sinh trưởng và phát triển của cây bí xanh 9

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của lượng phân bón nhả chậm đến hình thái cấu trúc quả bí xanh 10

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của phân bón ure nhả chậm đến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 10

Bảng 3.7 Hiệu quả kinh tế thu được của mô hình ứng dụng phân bón nhả chậm cho cây bí xanh 11 Bảng 3.8 Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến các yếu tố cấu thành năng suất chè 11

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến năng suất chè (tính trung bình 7 lứa hái) 12

Bảng 3.10 Hiệu quả kinh tế thu được của mô hình ứng dụng phân bón nhả chậm cho cây chè 12

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 3.16 Đặc tính nhả N của các mẫu phân ure nhả chậm trong nước 4

Hình 3.17 Đặc tính nhả N của các mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm trong nước 4

Hình 3.18 Đặc tính nhả P của các mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm trong nước 5

Hình 3.19 Đặc tính nhả K của các mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm trong nước 5

Hình 3.20 Đặc tính nhả N của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm 5

Hình 3.21 Đặc tính nhả P của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm 6

Hình 3.22 Đặc tính nhả K của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm 6

Hình 3.29 Đặc tính nhả N của các mẫu phân ure nhả chậm trong đất 7

Hình 3.30 Đặc tính nhả N của phân bón NPK nhả chậm trong đất 7

Hình 3.31.Đặc tính nhả P của phân bón NPK nhả chậm trong đất 7

Hình 3.32.Đặc tính nhả dinh K phân bón NPK nhả châm trong đất 8

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung

Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp

Mã số: ĐH2015 – TN04 – 08

Chủ nhiệm đề tài: TS Trần Quốc Toàn

Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Sư phạm – ĐH Thái Nguyên

Thời gian thực hiện: 24 tháng (từ tháng 9/2015 đến tháng 9/2017)

bón nhả chậm không ảnh hưởng xấu đến tính chất lý hóa của đất

- Phân bón nhả chậm chế tạo được đã giúp cây bí xanh và cây chè sinh trưởng, phát triển tốt, tiết kiệm chi phí phân bón và thời gian bón phân Giảm được 40% lượng phân bón so với phân bón thông thường mà vẫn cho năng suất cao

4 Kết quả nghiên cứu

4.1 Đã nghiên cứu sử dụng tinh bột biến tính bằng NaClO trong 7 giờ làm chất kết dính cho lõi phân nhả chậm (ure, NPK (30:10:10), NPK (16:16:16)) và tìm được hàm lượng tinh bột biến tính tối

ưu tương ứng cho 3 loại phân là 3,0%; 2,5% và 6,0%

4.2 Đã chế tạo thành công phân ure nhả chậm và NPK nhả chậm bằng kĩ thuật vê viên và bọc màng bằng polyurethan Bằng cách điều chỉnh hàm lượng polyurethan (từ 3-25%) đã tạo ra lớp vỏ có chiều dày trung bình khác nhau (từ 20 đến 120 µm) Phân ure, NPK (30:10:10), NPK (16:16:16) nhả chậm với độ dày lớp vỏ 30, 50 và 70 µm đã được nghiên cứu chế tạo, thử nghiệm cho cây bí xanh và cây chè 4.3 Đã nghiên cứu quá trình nhả dinh dưỡng (N, P, K) của phân bón chế tạo được trong nước và trong đất Kết quả cho thấy tốc độ nhả dinh dưỡng phụ thuộc chiều dày lớp vỏ Với các mẫu phân có

độ dày vỏ bọc trung bình lần lượt là 30, 50 và 70 µm, thời gian nhả dinh dưỡng trong môi trường nước (ở 25o

C) lần lượt là khoảng 15, 40 và 75 ngày; trong môi trường đất lần lượt là khoảng 90, 180

và 270 ngày

4.4 Đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ, pH của môi trường đến khả năng nhả chất dinh dưỡng của phân bón Kết quả cho thấy tốc độ nhả dinh dưỡng tăng khi tăng nhiệt độ Trong môi trường axit (pH=4-6) và môi trường kiềm (pH=8-9) tốc độ nhả dinh dưỡng tăng dần, tuy nhiên sự ảnh hưởng này

nhả dinh dưỡng của phân bón ure nhả chậm dạng viên‟‟, Tạp chí Hoá học, 54(6e2), tr 86-90

3 Trần Quốc Toàn, Nguyễn Văn Khôi, Nguyễn Thanh Tùng, Trần Đại Lâm, Đinh Thúy Vân (2016), „‟Nghiên cứu tương tác giữa polivinyl ancol, polivinyl axetat với ure và bentonit Bình

Thuận‟‟, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thái Nguyên, 159(14), tr 41-44

4 Trần Quốc Toàn, Nguyễn Văn Khôi, Nguyễn Thanh Tùng, Nguyễn Trung Đức, Đỗ Công Hoan, Nguyễn Thu Hương (2016), „‟Ảnh hưởng của phân ure nhả chậm đến sinh trưởng và năng suất của

giống bí xanh số 1 tại Thái Nguyên‟‟, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thái Nguyên, 158(13), tr 67-71

Trần Thị Thuỳ Dương (2016), „‟Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của phân ure nhả chậm trên cơ sở

polivinyl ancol và khoáng sét‟‟, Kỷ yếu hội thảo khoa học sinh viên và cán bộ trẻ các trường Đại học

Sư phạm toàn quốc lần thứ VI năm 2016 tại ĐHSP TPHCM, tr 953-961

6 Trần Quốc Toàn, Nguyễn Thanh Tùng, Nguyễn Trung Đức, Đỗ Công Hoan, Nguyễn Thu Hương (2017), „‟Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm tới năng suất và hiệu quả kinh tế của cây chè kinh doanh

tại huyện Đồng Hỷ, Thái Nguyên‟‟, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thái Nguyên,161(01), tr 45-49 5.2 Sản phẩm đào tạo

1 Trần Quốc Toàn (2017), Chế tạo và nghiên cứu động học quá trình nhả chất dinh dưỡng của một

số loại phân bón nhả chậm, Luận án tiến sỹ, Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

2 Ngô Thị Minh Trang (2015), Nghiên cứu tổng hợp phân bón ure nhả chậm từ polivinyl ancol và bentonit, Đề tài NCKH Sinh viên, Trường Đại học Sư Phạm, Đại học Thái Nguyên

3 Bùi Thanh Giang, Vũ Thị Hiền (2016), Tổng hợp và nghiên cứu tính chất phân bón ure nhả chậm với vỏ bọc poliurethan và bước đầu thử nghiệm trên cây chè xanh, Đề tài NCKH Sinh viên, Trường Đại học Sư Phạm, Đại học Thái Nguyên

4 Đỗ Thị Trang Quyên, Nguyễn Thị Phượng (2016), Nghiên cứu tổng hợp phân bón ure nhả chậm

từ polyvinyl axetat, bentonit và bước đầu thử nghiệm trên cây cải ngọt, Đề tài NCKH Sinh viên, Trường Đại học Sư Phạm, Đại học Thái Nguyên

Ngày 08 tháng 8 năm 2017

Tổ chức chủ trì

Chủ nhiệm đề tài

Trần Quốc Toàn

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1 General information

Project Title: “Design of several environmentally riendly slow - release fertilizers and application for agriculture production ”

Code number: ĐH2015-TN04-08

Coordinator: Dr Tran Quoc Toan

Implementing Institution: College of Education Thai Nguyen University

Duration from: 24 months (from 9/2015 to 9/2017)

3 Creativeness and innovativeness

- Successfully fabricated controlled release fertilizer (urea and NPK) by pelletizing technique and coated with polyurethane membrane

- The envelope of the fertilizer manufactured from polyurethanes capable of biodegradation; Controlled release fertilizers are not adversely affecting the physical and chemical properties of the soil

- Pre-controlled release fertilizers helped courgettes and the tea trees grow up and thrive while saved the cost of fertilizers and fertilizing time Reduced the amount of fertilizer of 40% compared to conventional fertilizers but still kept high efficiency

4.3 The rate of nutrition release depends on the cover layer thickness At 25oC in the water, the time for nutrition release of slow-release fertilizer is about 15, 40 and 75 dayswith the average cover thickness in turn 30, 50 and 70 µm, respectively In the soil, the time for nutrition release of slow release fertilizer is about 90, 180 and 270 days with the cover thickness in turn 30, 50 and 70 µm, repectively

4.4 Effects of temperature, pH of the environment on the ability of fertilizer‟s nutritions release was studied Results showed that therate ofnutrition release increased when temperature increased In acid and (pH=4-6) alkakine (pH=8-9) medium, the rateofnutrition release increased gradually, however these effects werenot considerable

4.5 By determining weight loss and SEM images, it showed that the fertilizer cover layer after the buring in the soil was able to be decomposed biologically

4.6 Apply slow-release fertilizer with the average cover layer thickness of 30 µm for green pumpkin and 70 µm for tea Slow-release fertilixzer didnot affect harful on soil characeristics and conform with development of green pumpkin and tea When using slow-release fertilizer by 60% in comparison with normal weight brings back the highest ouput and economic effects

5 Products

5.1 Scientific products

1 Tran Quoc Toan, Nguyen Trung Dức, Nguyen Thu Huong, Nguyen Van Khoi, Nguyen Thanh Tung, Pham Thi Thu Ha (2016), „‟Synthesis and properties of slow-release urea fertilizer‟‟,

Vietnam Journal of Chemistry, 54(5e1,2), pp.106-110

2 Tran Quoc Toan, Nguyen Trung Duc, Nguyen Thu Huong, Nguyen Van Khoi, Nguyen Thanh Tung, Hoang Thi Van An (2016), „‟Effect of binder and coating thickness on the nutrient release

behaviour of granular slow-release Urea fertilizer‟‟, Vietnam Journal of Chemistry, 54(6e2), pp 86-90

3 Tran Quoc Toan, Nguyen Van Khoi, Nguyen Thanh Tung, Tran Dai Lam, Dinh Thuy Van (2016), „‟Research interaction between polivinyl ancol, polivinyl axetat with urea and bentonite Binh

Thuan „‟, Journal of Science and Technology Thai Nguyen, 159(14), pp 41-44

4 Tran Quoc Toan, Nguyen Van Khoi, Nguyen Thanh Tung, Nguyen Trung Duc, Do Cong Hoan, Nguyen Thu Huong (2016), „‟Effect of slow-release urea fertilizer on growth and yield of winter melon

no.1 in Thai Nguyen‟‟, Journal of Science and Technology Thai Nguyen, 158(13), pp 67-71

5 Tran Quoc Toan, Nguyen Van Khoi, Nguyen Thanh Tung, Tran Dai Lam, Ngo Thi Minh Trang, Tran Thi Thuy Duong (2016), ''Synthesis and properties of slow released ure fertilizer based on

polyvinyl alcol and clay'', Proceedings of the sixth national student-teacher-training conferences for students and young professionals, pp 953-961

6 Tran Quoc Toan, Nguyen Thanh Tung, Nguyen Trung Duc, Do Cong Hoan, Nguyen Thu Huong (2017), „‟Effects of slow-release fertilizer on the yield and economic efficiency of commercial

tea plantation In Dong hy district, Thai Nguyen province‟‟, Journal of Science and Technology Thai Nguyen, 161(01), pp 45-49

5.2 Training products

1.Tran Quoc Toan (2017), Preparation and study the kinetics of nutrient release some controlled

Academy of Science and Technology

2 Ngo Thi Minh Trang (2015), Design slow release urea fertilizer based from polyvinyl alcohol and clay bentonit, Subject Research Students, College of Education, Thai Nguyen University

3 Bui Thanh Giang, Vu Thi Hien (2016), Synthesis and properties of slow-release urea fertilizer

on the polyurethane Coated and Initially application for tea , Subject Research Students, College of

Education, Thai Nguyen University

4 Do Thi Trang Quyen, Nguyen Thi Phuong (2016), Study and synthesis of slow release urea fertilizer based from polyvinyl alcohol, clay bentonit and Initially application for Brassica integrifolia, Subject Research Students, College of Education, Thai Nguyen University

5.3 Applied products

09 type of controlled release fertilizers (with the average cover thickness in turn 30, 50 and 70 µm): 03 type of controlled release ure fertilizers, 03 type of controlled release NPK (30:10:10) fertilizers and 03 type controlled release NPK (16:16:16) fertilizers

6 Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results

The results of the research were used in training bachelors at the Department of Chemistry, College of Education, Thai Nguyen university and can be applied for agriculture production in Thai Nguyen province and application for over country

30-Việt Nam là nước nông nghiệp, do đó nhu cầu sử dụng phân bón nhả chậm trong sản xuất nông nghiệp hàng năm là rất lớn đặc biệt là phân bón nhả có vỏ bọc polime Tuy nhiên, việc nghiên cứu về phân bón nhả chậm hiện nay ở Việt Nam còn rất mới, hơn nữa việc sử dụng phân bón nhả có

vỏ bọc polime trong sản xuất nông nghiệp còn rất hạn chế do giá thành của phân bón nhả chậm nhập khẩu còn cao, gây chi phí lớn trong sản xuất Từ thực tế trên tác giả đã tiến hành nghiên cứu đề tài:

"Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp", nhằm giải quyết những bức xúc mà thực tiễn đề ra, nâng cao hiệu quả sử dụng

phân bón, xây dựng một ngành nông nghiệp xanh, sạch và an toàn

Phân bón ure và NPK nhả chậm có vỏ bọc, cây bí xanh, cây chè

3.2 Đối tượng nghiên cứu

- Phân bón: ure, NPK Chất mang: bentonit Chất kết dính: PVAc, PVA, tinh bột, tinh bột biến tính Chất tạo lớp phủ là polyuethan

- Cây chè, cây bí xanh tại tỉnh Thái Nguyên

4 Giả thuyết khoa học

Nghiên cứu chế tạo lõi phân bón nhả chậm (ure, NPK) bằng cách vê viên từ các loại phân đơn

dễ tan cùng với chất phụ gia (khoáng sét bentonit, chất kết dính polyme) sau đó bọc màng polyurethan cho các lõi Nghiên cứu điều chỉnh độ dày lớp màng polyurethan để tạo ra các loại phân bón nhả chậm

có tuổi thọ khác nhau Từ đó nghiên cứu lựa chọn các sản phẩm phân bón nhả chậm có hàm lượng dinh dưỡng, thời gian nhả dinh dưỡng phù hợp với chu kì phát triển của cây bí xanh và cây chè

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu chế tạo lõi phân bón nhả chậm: ure, NPK

- Nghiên cứu chế tạo vỏ bọc cho phân nhả chậm

- Ứng dụng thử nghiệm phân bón nhả chậm cho một số cây trồng (cây bí xanh, cây chè)

6 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu chế tạo một lõi phân bón nhả chậm: ure, NPK (30:10:10), NPK (16:16:16) từ khoáng sét bentonit, chất kết dính là tinh bột, tinh bột biến tính, polyvinyl ancol, polyvinyl axetat

- Nghiên cứu chế tạo vỏ bọc cho phân nhả chậm từ polyurethan

- Nghiên cứu các đặc tính nhả dinh dưỡng của phân bón trong nước, trong đất và đánh giá khả năng phân hủy sinh học của lớp vỏ trong đất

- Thử nghiệm phân bón nhả chậm cho một số cây bí xanh, cây chè kinh doanh LDP1