Vai trò của phân bón với cây trồng

CHƯƠNG I TỔNG QUAN I.1 Vai trò phân bón với trồng Phân bòn chất hợp chất có chứa hay nhiều chất dinh dưỡng thiết yếu trồng, giúp trồng sinh trưởng phát triển tốt, cho suất cao chất lượng cao… Có thể hiểu đơn giản phân bón “thức ăn” người bổ sung cho trồng Phân bón góp phần đáng kể làm tăng suất trồng, chất lượng nông sản Theo đánh giá Viện Dinh dưỡng Cây trồng Quốc tế (IPNI), phân bón đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng trồng Tuy nhiên không sử dụng theo quy định, phân bón lại tác nhân gây nên ô nhiễm môi trường sản xuất nơng nghiệp mơi trường sống Lượng phân bón vơ sử dụng Việt Nam theo Cổng thông tin điện tử Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn từ năm 2000 đến 2007 phân đạm (N), phân lân (P2O5), phân Kali (K2O) phân hỗn hợp NPK sau: (Đơn vị tính: nghìn N, P2O5, K2O) Năm N P2O5 K2O NPK N+ P2O5+K2O 2000 1332,0 501,0 450,0 180,0 2283,0 2005 1155,1 554,1 354,4 115,9 2063,6 2007 1357,5 551,2 516,5 179,7 2425,2 I.2 Một số loại phân bón thƣờng gặp Phân bón hóa học gồm có loại là: phân đạm, phân lân phân kali I.2.1 Phân đạm Phân đạm cung cấp nitơ hóa hợp cho dạng ion nitrat NO 3- ion amoni NH4+ Phân đạm có tác dụng kích thích trình sinh trưởng cây, làm tăng tỉ lệ protein thực vật Có phân đạm, trồng phát triển nhanh, cho nhiều hạt, củ Độ dinh dưỡng phân đạm hàm lượng % N phân Một số loại phân đạm thường dùng: NH4Cl, NH4NO3 (đạm lá), (NH4)2SO4, NaNO3, (NH2)2CO (urê) Hiện nước ta urê sản xuất nhà máy phân đạm Bắc Giang nhà máy phân đạm Phú Mỹ I.2.2 Phân lân Phân lân cung cấp cho trồng nguyên tố photpho dạng ion photphat Phân lân cần thiết cho thời kì sinh trưởng thúc đẩy q trình sinh hóa, trao đổi chất lượng thực vật Phân lân có tác dụng làm cho cành khỏe, hạt chắc, củ to Độ dinh dưỡng phân lân tính hàm lượng % P 2O5 tương ứng với lượng photpho có thành phần phân Nguyên liệu để sản xuất phân lân thường quặng apatit, photphorit Một số loại phân lân thường gặp: a Supephotphat Thành phần Ca(H2PO4)2 Gồm loại: + Supephotphat đơn: Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4 + Supephotphat kép: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2H3PO4 + 3CaSO4 Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2 Cây trồng đồng hóa dễ dàng muối Ca(H2PO4)2, CaSO4 phần khơng có ích, làm rắn đất Ở nước ta, Công ti supephotphat hóa chất Lâm Thao – Phú Thọ sản xuất loại supephotphat đơn từ quặng apatit Lào Cai b Phân lân nung chảy Thành phần phân lân nung chảy hỗn hợp photphat silicat canxi magie (chứa 12−14%P 2O5) Các muối không tan nước nên thích hợp cho loại đất chua Ở nước ta, phân lân nung chảy sản xuất Văn Điển (Hà Nội) số địa phương khác I.2.3 Phân kali Phân kali cung cấp cho trồng nguyên tố kali dạng ion K +.Phân kali giúp cho hấp thụ nhiều đạm hơn, cần cho việc tạo chất đường, chất bột, chất xơ chất dầu, tăng cường sức chống bệnh, chống rét chịu hạn Độ dinh dưỡng phân kali đánh giá hàm lượng % K 2O tương ứng với lượng kali có phân I.2.4 Một số loại phân bón hóa học khác a Phân hỗn hợp phân phức hợp Phân hỗn hợp cung cấp đồng thời nhiều nguyên tố dinh dưỡng tạo thành trộn loại phân đơn với Phân phức hợp hỗn hợp chất tạo đồng thời tương tác hóa học chất chứa đồng thời nguyên tố dinh dưỡng Ví dụ: amophot hỗn hợp (NH4)2HPO4 NH4H2PO4 b Phân vi lượng Phân vi lượng hoá chất cung cấp cho trồng nguyên tố vi lượng c Phân bón nhả chậm Là loại phân bón có khả “nhả” dần chất dinh dưỡng phù hợp với hấp thụ trồng gây ảnh hưởng với mơi trường Trong đó, phân bón nhả chậm SRF (là loại phân bón khơng có vỏ bọc có tính tan nước giới hạn) phân bón nhả chậm có kiểm sốt (CRF) nhiều quan tâm I.3 Ảnh hƣởng phân bón tồn dƣ mơi trƣờng Khơng phải tất lượng phân bón cho vào đất, phun lá….cây hấp thụ hết để ni lớn lên ngày mà có lượng lớn phân bón trồng chưa sử dụng Cụ thể, theo thống kê: Phân đạm : 55 – 70% ( 1,77 triệu ure) Phân lân : 55 – 60% (2,07 triệu supe lân) Phân kali : 50 – 60% (344 nghìn kali clorua) Yếu tố ùy thuộc theo chất đất, giống trồng, thời vụ, phương pháp bón, loại phân bón… Lượng phân bón vô chưa sử dụng hết đâu? Trong số phân bón khơng sử dụng được, phần giữ lại keo đất nguồn dinh dưỡng dự trữ cho vụ sau; phần bị rửa trôi theo nước mặt chảy vào ao, hồ, sông suối gây ô nhiễm nguồn nước mặt; phần bị trực di (thấm rút theo chiều dọc) xuống tầng nước ngầm phần bị bay tác động nhiệt độ hay trình phản nitrat hóa gây nhiễm khơng khí….Như gây nhiễm mơi trường phân bón diện rộng lâu dài phân bón việc xảy hàng ngày, hàng vùng sản xuất nông nghiệp I.3.1 Ảnh hưởng với mơi trường nước Phân bón vào nguồn nước mặt gây ảnh hưởng xấu như: Gây phì hóa nước tăng nồng độ nitrat nước Phân bón bị rửa trơi theo chiều dọc xuống tầng nước ngầm chủ yếu phân đạm loại phân lân kali dễ dàng giữ lại keo đất Ngoài phân đạm vào nguồn nước ngầm có loại hóa chất cải tạo đất vôi, thạch cao, hợp chất lưu huỳnh, Nếu phân đạm làm tăng nồng độ nitrat nước ngầm loại hóa chất cải tạo đất làm tăng độ mặn, độ cứng nguồn nước Nồng độ Nitrat nước cao (do phân đạm chứa Nitrat) làm ảnh hưởng đến sức khỏe người, đặc biệt trẻ em tháng tuổi Trong đường ruột, Nitrat bị khử thành Nitrit, Nitrit tạo hấp thụ vào máu kết hợp với hemoglobin làm khả chuyên chở oxy máu bị giảm Nitrit nguyên nhân gây ung thư tiềm tàng I.3.2 Ảnh hưởng đến mơi trường khơng khí Phân bón q trình bảo quản bón vãi bề mặt gây nhiễm khơng khí bị nhiệt làm bay khí amoniac có mùi khai, hợp chất độc hại cho người động vật Khí NO2 làm phá vỡ tầng ozon (NO2 sản sinh từ phân bón lên đến 15%) gây mưa axit Mức độ gây ô nhiễm khơng khí trường hợp nhỏ, hẹp khơng đáng kể so với mức độ gây ô nhiễm nhà máy sản xuất phân đạm không xử lý triệt để I.3.3 Ảnh hưởng đến môi trường đất Trong nguyên liệu sản xuất phân lân có chứa 3% flo Khoảng 50 – 60% lượng flo nằm lại môi trường đất làm ô nhiễm đất hàm lượng đạt 10 mg/kg đất Flo gây độc hại cho người gia súc, kìm hãm hoạt động số enzim, ngăn cản trình quang hợp tổng hợp protein thực vật Bón nhiều phân vi lượng tích lũy đất nhiều kim loại nặng Cu, Zn, Mn, …nếu bón nhiều phân lân làm đất tích nhiều Cd,… Bón nhiều phân vơ làm tăng nồng độ chất dung dịch đất, nồng độ tăng cao làm bị chết, thời kỳ khô hạn.Các loại phân bón hoạt tính chua làm chua đất, nghèo kiệt ion bazơ xuất nhiều độc tố trồng Al3+, Mn2+, Fe3+… làm giảm hoạt tính sinh học đất I.4 Ảnh hƣởng phân bón tồn dƣ sinh vật ngƣời I.4.1 Ảnh hưởng với thực vật Tồn dư chất độc hại nơng sản: Một số thành phần có hại phân bón tạo trồng hút đồng hố dinh dưỡng phân bón tích luỹ nơng sản Lượng tồn dư vượt mức cho phép làm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người tiêu dùng Bón nhiều phân đạm thời kỳ muộn cho rau làm tăng hàm lượng NO3-trong rau gây hội chứng trẻ xanh ung thư dày I.4.2 Ảnh hưởng với người Nồng độ Nitrat nước cao (do phân đạm chứa Nitrat) làm ảnh hưởng đến sức khỏe người, đặc biệt trẻ em tháng tuổi Trong đường ruột, Nitrat bị khử thành Nitrit, Nitrit tạo hấp thụ vào máu kết hợp với hemoglobin làm khả chuyên chở oxy máu bị giảm Nitrit nguyên nhân gây ung thư tiềm tàng I.5 Canxiphotphat Cơng thức hóa học: Ca3(PO4)2 Canxi photphat biết đên ứng dụng chúng lĩnh vực y sinh: dùng làm xương nhân tạo làm chất vận chuyển thuốc Gần đây, vật liệu ý đến nhiều với vai trò chất hấp phụ sở hữu tính chất quan trọng: tính chất trao đổi ion, tính hấp phụ, có khả liên kết với phân tử chất hữu cơ, tan nước, độ bền cao môi trường khử oxi hóa, sẵn có giá thành thấp Đặc biệt, hyđrơxy apatit (HAp, Ca5(PO4)3OH), ngồi vật liệu quan trọng sinh học hóa học, thể tính chất hấp phụ hấp thụ, đặc tính quan trọng cho q trình diễn ngồi mơi trường nhiều mục đích kinh tế bao gồm sản xuất phân bón, lọc nước, giảm thiểu chất gây ô nhiễm chế tạo gốm tương thích sinh học Prơtêin, amino axit chất hữu khác dễ dàng bị hấp phụ lên bề mặt HAp, thích hợp cho hấp phụ vi khuẩn HAp [1, 2] Tuy nhiên, điều chế tinh nano HAp không dễ dàng chúng có khuynh hướng tích tụ lại thành hạt lớn Hạt nano HAp chứa ion phốtphat cấu trúc tan, đánh giá “ứng cử viên” tiềm ứng dụng nông nghiệp Tuy nhiên hầu hết viết gần HAp tập trung đề cập đến tính ứng dụng y sinh HAp dựa khả tương thích sinh học khả hoạt động sinh học tuyệt vời chất này, tiềm ứng dụng nơng nghiệp chưa nghiên cứu cách đầy đủ Tính tan HAp có lợi cho nhả chậm ion phốtpho Việc dùng apatit nhân tạo ( tổng hợp) nguồn phân bón cung cấp phốt thông báo số nghiên cứu gần đây[4] Một số nhóm nghiên cứu dựa vào phương pháp khác để điều chế hạt nano HAp, ví dụ kết tủa hóa học ướt [5], phương pháp thủy nhiệt [6], phương pháp sol-gel [7, 8] trình phun nhiệt phân [9] Hình thái học mức độ tinh thể hạt nano phụ thuộc nhiều vào phương pháp chế tạo điều kiện thí nghiệm Kết tủa hóa học ướt phương pháp đơn giản để điều chế hạt nano HAp với hiệu suất cao CHƢƠNG II GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Từ vấn đề phân bón hóa học, nhiễm mơi trường lượng phân bón tồn dư trồng khơng sử dụng ô nhiễm sở sản xuất phân bón hóa học, câu hỏi em đặt là: Có phương pháp hóa học giải đồng thời hai tốn mơi trường trên: hạn chế lượng phân bón tồn dư mơi trường giảm nhiễm mơi trường q trình sản xuất phân bón? Từ thơng tin tìm hiểu trình bày phần tổng quan, em thấy Việt Nam nước giới, số loại phân bón nhả chậm thử nghiệm phát triển Xuất phát từ học phổ thông, từ quan sát đời sống hàng ngày qua tìm hiểu sách Dưới hướng dẫn cô Đào Thị Luyến TS Nguyễn Thị Thu Hà, em đề xuất ý tưởng: Tổng hợp nano hyđroxy apatit ứng dụng phân bón vô nhả chậm Trong bối cảnh này, em tiến hành nghiên cứu phân bón nhả chậm thành phần dựa thành phần phân bón N, P, K mang hạt nano hydroxyapatite (HAp) Sau tiến hành thử nghiệm rau xà lách, mồng tơi hoa đồng tiền, để kiểm tra hiệu phân đem lại Mục tiêu hƣớng tới em là: Nghiên cứu điều kiện tổng hợp, kiểm soát nhả chậm, đặc tính giữ nước NPK-HAp Nghiên cứu làm bật phát triển ứng dụng HAp, sử dụng HAp nguồn cung cấp phốt phân bón NPK nhả chậm giữ nước đất Cho đến nay, chưa có nghiên cứu công bố việc sử dụng HAp hợp phần phân bón nhả chậm NPK Với kết mong đợi: chế tạo thành cơng phân bón nhả chậm chứa hạt nano HAp: Tối ưu trình phát triển trồng, góp phần tăng suất trồng: Các chất dinh dưỡng cung cấp cách xác theo loại nhu cầu dinh dưỡng giai đoạn phát triển, giúp trồng phát triển tối ưu nhất; Giảm đến mức tối thiểu lượng phân bón bị mát xói mòn đất, bay hay kết dính chặt vào đất Cơng trình khoa học em tổng hợp nano hydroxyl apatit nghiên cứu khả ứng dụng phân bón vơ nhả chậm với hai chức năng: làm chất mang giữ nhả chậm N, K; thành phần cung cấp P phân bón nhả chậm Tổ hợp phân bón nano ưu điểm thích hợp cho vùng đất chua HAp tan cung cấp vơi trung hòa độ chua đất Ngoài ra, tổng hợp nano HAp em thay phần Ca Fe Mg nguyên tố vi lượng mà cần Khi tổ hợp phân bón tan cung cấp P đồng thời cung cấp Mg Fe cho đất đồng thời tránh việc tích tụ Ca đất Thêm nữa, để giạ há thành HAp, em tổng hợp HAp lấy nguồn Ca vỏ trứng tổng hợp thành công CHƢƠNG III NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU III.1 Nội dung nghiên cứu Giai đoạn 1: Tổng hợp HAp - Tổng hợp Ca5(PO4)3OH - Tổng hợp Ca5(PO4)3OH pha tạp Fe - Tổng hợp Ca5(PO4)3OH pha tạp Mg - Tổng hợp Ca5(PO4)3OH /chitosan Giai đoạn 2: Tổng hợp phân bón nhả chậm sở HAp - Tổng hợp HAp – NPK (ký hiệu : NPK/nano HA) - Tổng hợp HAp-CTS-NPK (ký hiệu: HAp-CTS/NPK) - Tổng hợp HAp-Ure (ký hiệu: HAp/Ure) - Tổng hợp HAp-CTS-Ure (ký hiệu: HAp-CTS/Ure) Giai đoạn 3: Các thực nghiệm khảo sát tính chất phân bón nhả chậm - Xác định HAp chất “mang” NPK nhả chậm NPK “ - Xác định nhả chậm N, P K mẫu phân bón - Xác định Nhả chậm NPK –nano HAp đất - Xác định khả hấp thu nước vật liệu - Xác định HAp thành phần cung cấp P phân bón nhả chậm - Xác định hàm lượng N, P, K III.2 Hóa chất thiết bị nghiên cứu III.2.1 Hóa chất Hóa chất nguồn gốc xuất xứ sử dụng để thực nội dung dự án tóm tắt bảng 3.1 Bảng 3.1 Các hóa chất sử dụng TT Tên hóa chất Nguồn gốc xuất xứ CaO Công nghiệp, Việt Nam Dung dịch H3PO4 Công nghiệp, Việt Nam Ca(NO3)2.6H2O Công nghiệp, Trung Quốc Dung dịch (NH4)2HPO4 Công nghiệp, Trung Quốc Dung dịch KCl Công nghiệp, Việt Nam Dung dịch NH4H2PO4 Công nghiệp, Trung Quốc Dung dịch NH4OH Dung dịch chuẩn NaOH 1,0M Công nghiệp, Việt Nam Việt Nam Dung dịch chuẩn HCl 1M Việt Nam 10 NPK Việt Nam III.2.2 Thiết bị nghiên cứu Máy móc - Tủ sấy Memmert (Đức) - Máy khuấy - Thiết bị đo phổ FTIR - Thiết bị đo quang AAS - Thiết bị đo SEM, TEM - Thiết bị đo EDX - Thiết bị đo XRD - Máy quang phổ UV-vis - Thiết bị đo diện tích bề mặt riêng Tri Start 3000 (Micromeritics) Dụng cụ - Buret - Ống hình trụ đường kính 5.72 cm2 - Các dụng cụ thủy tinh: cốc, bình nón, ống đong, pipet, bình định mức, phễu lọc III.3 Phƣơng pháp nghiên cứu Các phương pháp đặc trưng vật liệu: XRD, IR, SEM-EDX, TEM - XRD (X ray diffraction): xác định độ tinh thể kích thước hạt tinh thể - FT- IR( Fourier transform infrared: hồng ngoại biến đổi furrier): xác định liên kết, nhóm chức đặc trưng cho cấu trúc tinh thể - SEM-EDS (Scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray spectroscopy hiển vi điện tử quét-phổ tán sắc lượng): xác định hình thái học bề mặt thành phần nguyên tố hóa học mẫu - TEM (Transmission electron microscopy): xác định cấu trúc nano vật liệu 10 bay nước (W%) đất tính tốn sử dụng phương trình sau: W% = (Wo- W1)*100/Wo IV.3.2 Xác định HAp thành phần cung cấp P phân bón nhả chậm Một khối lượng định HAp-CTS/Ure HAp/ure bọc màng thẩm thấu sau nhúng vào dung dịch axit citric 2% (w/w) 25 oC tủ ấm sau khoảng thời gian 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30 ngày mẫu lấy test hàm lượng P N IV.4 Các thực nghiệm xác định hàm lƣợng N, P, K IV.4.1 Nghiên cứu đặc trưng vật liệu Độ tinh thể vật liệu đặc trưng nhiễu xạ XRD Kích thước hạt hình thái học bề mặt xác định nhờ kỹ thuật SEM TEM Bản chất hóa học liên kết nghiên cứu qua phổ FT- IR Tỉ lệ Ca/P HAp hàm lượng N, P, K tổ hợp phân bón nhả chậm xác định nhờ EDX IV.4.2 Xác định hàm lượng K Hàm lượng K xác định AAS (Atomic Absorption spectrometer) IV.4.3 Xác định hàm lượng N Hàm lượng N ure :được xác định phương pháp phổ UV-vis với thuốc thử diacetylmonoxim (DAM) (sử dụng UV-vis spectrometer): phương pháp dựa phản ứng ure với DAM môi trường axit đo độ hấp thụ quang bước song 527 nm Hàm lượng N NH +4 phương pháp phổ UV-vis với thuốc thử Nesle IV.4.4 Xác định hàm lượng P Hàm lượng P xác định thuốc thử molypđat IV.5 Kết IV.5.1 Giản đồ XRD Giản đồ XRD xuất pic đặc trưng cho tinh thể HAp Tuy nhiên, với mẫu tổng hợp theo cách (HAp2) giản đồ XRD không thấy xuất pic lạ đặc trưng cho tạp chất canxi hiđroxit canxi phốtphat, chứng tỏ HAp tổng hợp tinh khiết Cụ thể đỉnh nhiễu xạ mặt phẳng (002), (211), (112) (300) cao hẹp, chứng minh HAp kết tinh tốt Tuy nhiên, giản đồ XRD HAp điều chế từ Ca(OH)2 H3PO4 (HAp1) xuất pic đặc trưng cho canxi phốtphat, cho thấy độ tinh khiết HAp phụ thuộc vào nguồn chất hóa học ban đầu 23 HAp(1) HAp(2) Hình 8: Giản đồ XRD tinh thể HAp IV.5.2 Phổ FTIR Phổ FTIR mẫu xác định thành công việc tổng hợp nano HAp Dải band 3572 632 cm-1 đặc trưng cho dao động nhóm OH, dải band 1089, 1045 962 cm -1 đặc trưng cho dao động kéo dãn nhóm phốtphat Hình : Phổ FTIR tinh thể HAp IV.5.3 Ảnh SEM, hình thái học bề mặt vật liệu 24 HAp (1) HAp(2) Hình 10: Hình ảnh bề mặt vật liệu mẫu HAp (1) HAp (2) Ảnh SEM cho thấy vật liệu tổng hợp theo cách (HAp(2)) có dạng hình que sắc nét, kích thước đồng Nhưng rõ ràng cách tổng hợp phản ứng trung hòa canxi hydroxit axit phốt ric bề mặt HAp thiếu đồng đều, kích thước hạt to hơn, tạo nên cụm lớn IV.5.4 Ảnh TEM hạt nano HAp Đường kính chiều dài hạt nano HAp(1) – HAp(2) xác định nhờ ảnh TEM Mẫu chất cho thấy HAp có hình que đặc trưng, với đường kính nhỏ 60 nm độ dài trung bình 150 nm Nếu Ca(NO 3)2 (NH4)2HPO4 đóng vai trò chất điều chế hạt HAp có kích thước nhỏ Hình 11a: Ảnh TEM hạt nano HAp (1) 25 Hình 11b : Ảnh TEM nano HAp (2) Hình 12: Ảnh mẫu HAp NPK thí nghiệm Phân tích nguyên tố HAp(1) EDX cho thấy tỉ lệ Ca/P = 1,56 HAp (2) 1,7 26 Thành phần nguyên tố mẫu HAp(1): Ca/P = 1,6 Nguyên % khối % nguyên tố lượng tử C 16.07 25,73 CaO 44,44 53,44 PMg 0,15 0,12 P 12,72 0,09 S 0,19 0,09 Ca 26,43 0,14 Tổng 100 100 001 3300 Ca 3000 2700 P Counts 2400 2100 1800 1500 O 1200 S 900 C 600 300 S Mg P Ca S 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 keV 001 3300 Ca 3000 2700 P Counts 2400 2100 1800 1500 O 1200 900 600 300 C S S Mg 0.00 1.00 P Ca S 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 keV Thành phần nguyên tố mẫu HAp(2): Ca/P = 1,7 Nguyên % khối % nguyên tố lượng tử C 14,93 24,13 CO 44,89 54,47 Mg 0,15 0,12 P 13,04 7,17 S 0,34 0,21 Ca 26,65 13,91 Tổng 100 100 Hình 13: Bảng phân tích nguyên tố hạt HAp (1) HAp (2) EDX IV.5.5 Xác định độ thấm hút nước Sự thấm hút nước phụ thuộc vào nhiệt độ Với nhiệt độ ngày tăng, khuếch tán nước tăng lên thành hydrogel hấp thụ nước tăng lên IV.5.6 Khả “nhả chậm” NPK – HAp Các NPK – nano HAp có khả hấp thụ tốt ion K +, NH4 + H2PO4 - HAp hấp thụ 120,5 ± 1,5 mg K +, 104,3 ± 1,1 mg H2PO4 84,0 ± 1,5 mg NH4 + (mg/g HAp khô) Một đặc điểm quan trọng HAp khả nhả chậm chất dinh dưỡng NH4+, H2PO4 -1 K + khảo sát Cơ chế giải phóng chất dinh dưỡng HAp vào đất mơ tả bước sau đây: 27 - Các HAp trương nở chậm nhờ nước đất sau xảy trao đổi nước HAp nước đất - Các nước tưới qua HAp rửa giải ion NPK - Tỷ lệ rửa giải điều khiển tương tác ion HAp Một mẫu phân bón thương mại (đầu trâu) có chứa 104,1 ± 0,3 mg amoni/g, 162,2 ± 0,4 mg phốtphát/g 340,1± 0,4 mg kali/g, phân tích thủ tục Sau tưới nước, % ion giải phóng là: 96,1% (NH +), 90,4% (H2PO4-1) 97,2% (K +), xem xét mẫu ba lần (n = 3) So sánh kết kết thu với NPK – nano HAp, kết luận việc “nhả” ion thực HAp chậm Dựa số liệu sơ thu được, phân bón NPK – HAp cho thấy khả nhả chậm NPK Phân bón nhả chậm cải tiến hiệu suất nâng cao suất trồng chất dinh dưỡng nhả từ từ theo thời gian Khi hạt HAp đạt kích thước nano, HAp có diện tích bề mặt lớn, tạo điều kiện cho lượng lớn phân tử N, P K bám bề mặt Sự liên kết chặt chẽ hạt nano phân tử NPK đóng vai trò yếu tố quan trọng định đến nhả chậm bền vững N, P K Mặt khác, khả nhả nitơ thí nghiệm với phân bón thị trường không ổn định: Một lượng lớn N nhả vòng ngày, ngày sau nhả chậm dần không theo qui luật định Hình 14: Đồ thị biểu thị khả nhả chậm P NPK – nano HAp 28 Hình kết xác định nhả chậm mẫu phân bón nghiên cứu Phân bón “ Đầu Trâu” nghiên cứu để dối chứng Các số liệu thu nhờ phổ UV-vis IV.5.7 Đo lượng nước để xác định khả giữ nước NPK – nano HAp Các phân tích thực ba lần Các kết nghiên cứu cho thấy đất với HAp (có khơng có NPK) bay chậm so với đất không HAp IV.5.8 Nghiên cứu trồng Trong nghiên cứu trồng xà lách, mồng tơi đồng tiền sử dụng NPK – nano HAp dùng để làm tăng tính nhả chậm NPK vào trồng loại NPK – HAp khác dùng khảo sát sinh học Các thí nghiệm khay, chậu bố trí kiểu khối ngẫu nhiên  Xà lách: Mỗi công thức lặp lại lần, lần khay, khay  Mồng tơi, đồng tiền: Mỗi công thức nhắc lại lần, lần nhắc lại Giá thể: đất + 1/3 xơ dừa Đất bề mặt đập nhỏ, san phẳng Đảm bảo đủ độ ẩm để sinh trưởng phát triển tốt Cây cung cấp chất dinh dưỡng phương pháp bón hàng tuần Thu thập số liệu Các thí nghiệm theo dõi hàng tuần Các tiêu thu thập chiều cao cây, số cây, mầu sắc (lá), khối lượng cây, số hoa Bảng 1: Ảnh hƣởng phân bón nhả chậm đa lƣợng đến sinh trƣởng phát triển xà lách, mồng tơi đồng tiền Công thức Mồng tơi trồng chậu- số Đối chứng Xà lách trồng khay-khối lượng (g) 2,55 7,25 5,30 CT1 2,76 7,25 6,50 29 Đồng tiền Số Số hoa CT2 3,02 7,83 5,90 CT3 2,92 8,50 5,10 Như vậy, từ kết số liệu ta thấy: Sử dụng phân bón nano nhả chậm có tác dụng đến khối lượng tươi xà lách, số mùng tơi bước đầu cải thiện số hoa đồng tiền Đối với hạt xà lách sử dụng NPK – nano HAp, phần trăm nảy nầm hạt 99% Kết cho thấy sử dụng NPK – nano HAp an toàn cho nảy mầm hạt xà lách loại phân bón nhả chậm thử nghiệm Ảnh hưởng loại phân bón đến xuất nảy nầm nghiên cứu chậu Kết cho thấy nảy mầm phát triển xà lách tất thí nghiệm tốt, kết tốt NPK – nano HAp với 75% N, P K Đối với mồng tơi CT3 ( 50% NPK) cho kết tốt Đồng tiền CT1 (100% NPK, tức thành phần giống phân bón đối chứng) cho kết tốt Tuy nhiên, rau mồng tơi hoa đồng tiền tiến hành thử nghiệm lần, nên chưa cho kết luận rõ ràng chưa đưa hình ảnh minh họa cụ thể NPK-HAp (3gm N, 1.2gm P2O5, 1gm K2O gm HAp) “Dau Trau” ( để so sánh) 30 NPK-HAp (2.25gm N, 0.9gm P2O5, NPK-HAp (1.5gm N, 0.6gm P2O5, 0.75gm K2O gm HAp) 0.5gm K2O gm HAp) Hình 15: Cây xà lách nghiên cứu Đối chứng CT1 CT2 CT3 Hình 16: Các mẫu xà lách nghiên cứu, đối chứng IV.6 Những dự định nghiên cứu Lặp lại thí nghiệm nghiên cứu nhả chậm, khả giữ nước, diệt khuẩn đất trồng với mẫu phân bón tổng hợp là: HAp + 50 % ure - 10 gam HAp + 10 gam HAp nghiền nhỏ, trộn 31 2+ 2+ - 10 gam HAp (tổng hợp cách đưa Fe vào thay Ca ) + 10 gam ure HAp + 50 % ure + 6% CTS - 10 gam ure+ 10 gam HAp trộn, nghiền khô thu hỗn hợp kí hiệu UH Sau trộn UH với Chitosan (CTS) tỉ lệ 6% 32 PHẦN V: KẾT LUẬN Hạt nano HAp tổng hợp thành công sử dụng Ca(OH) H3PO4 từ Ca(NO3)2 (NH4)2PO4 tiền chất cung cấp Ca P Mẫu chất xác định đặc trưng XRD, FTIR, TEM EDX Kết thu cho thấy kích thước hạt phụ thuộc vào tiền chất sử dụng: sử dụng Ca(NO 3)2 (NH4)2PO4 cho mẫu HAp có kích thước hạt nhỏ HAp sử dụng để chế tạo phân bón nhả chậm sản phẩm có tính nhả chậm tốt, đóng góp vào giảm thiểu phá hủy mơi trường so với phân bón tan nước thơng thường Các HAp sản xuất từ nguyên liệu chi phí thấp nhờ thủ tục đơn giản nhiệt độ phòng Ngồi khả hấp thụ nước tốt, HAp cho thấy chất có khả nhả chậm giữ nước tuyệt vời HAp không độc cho đất thân thiện môi trường Kết cho thấy HAp sử dụng nông nghiệp rau quả, đặc biệt vùng bị hạn hán, nơi mà việc cung cấp nước thường bị hạn chế Những thành phần phân bón đề xuất nghiên cứu tăng tối đa hiệu suất sử dụng nitơ giảm tối thiểu ảnh hưởng có hại đến mơi trường từ việc sử dụng lượng lớn phân bón nơng nghiệp Phân bón nhả chậm nâng cao suất trồng cách cung cấp cách chậm rãi chất dinh dưỡng cho Nghiên cứu hướng đến tối ưu hóa phân bón nano phòng thí nghiệm tiến tới thử nghiệm thực địa Tổ hợp HAp/Ure/CTS cho thấy hệ phân bón nhả chậm tuyệt với hai thành phần nguồn dinh dưỡng cần thiết cho trồng (N, P) có nhiều ưu điểm khác phục nhiều nhược điểm phân bón nhả chậm hành: không để lại chất thải đất, không làm đất bạc màu giảm độ chua đất 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO A Joseph Nathanael, Jun Hee Lee, D Mangalaraj, S.I Hong , Y.H Rhee, “Multifunctional properties of hydroxyapatite/titania bio-nano-composites: bioactivity and antimicrobial studies” Powder Technology 228 (2012) 410–415 H Nishikawa, Surface changes and radical formation on hydroxyapatite by UV irradiation for inducing photocatalytic activation, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 206 (1–2) (2003) 331–338 Anastasios Mitsionisa, Tiverios Vaimakisa, Christos Trapalis, Nadia Todorova, Detlef Bahnemann, Ralf Dillert, “Hydroxyapatite/titanium dioxide nanocomposites for controlled photocatalytic NO oxidation”, Applied Catalysis B: Environmental 106 (2011) 398 – 404 YujiroWatanabe, Hirohisa Yamada,Toshiyuki Ikoma, Junzo Tanaka, GeoffreyW Stevensd and Yu Komatsua, Preparation of a zeolite NaP1/hydroxyapatite nanocomposite and study of its behavior as inorganic fertilizer, J ChemTechnol Biotechnol (August, 2013) Poinern, G E., Brundavanam, R K., Mondinos, N and Jiang, Z T., Synthesis and characterization of nanohydroxyapatite using an ultrasound assisted method Ultrason Sonochem., 2009, 16, 469–474 Montazeri, L., Javadpour, J., Shokrgozar, M L., Bonakdar, S and Javadian, S., Hydrothermal synthesis and characterization of hydroxyapatite and fluorohydroxyapatite nano-size powders Biomed Mater., 2010, 5, 7 Liu, D M., Troczynski, T and Tseng, W J., Water-based sol-gel synthesis of hydroxyapatite: process development Biomaterials, 2001, 22, 1721–1730 R.Subbaiya, M.Priyanka, M.Masilamani Selvam, Formulation of Green Nano-Fertilizer to Enhance the Plant Growth through Slow and Sustained Release of Nitrogen, Journal of Pharmacy Research 2012,5(11),5178-5183 34 PHỤ LỤC Một số hình ảnh thí nghiệm q trình nghiên cứu Hình 1P: Làm việc với máy khuấy Hình 2P: Điều chế HAp 35 Hình 3P: Xử lí số liệu Hình 4P: Sử dụng phân bón nhả chậm 36 Hình 5P: Kết thu 37 ... cung cấp cho trồng nguyên tố vi lượng c Phân bón nhả chậm Là loại phân bón có khả “nhả” dần chất dinh dưỡng phù hợp với hấp thụ trồng gây ảnh hưởng với mơi trường Trong đó, phân bón nhả chậm... rét chịu hạn Độ dinh dưỡng phân kali đánh giá hàm lượng % K 2O tương ứng với lượng kali có phân I.2.4 Một số loại phân bón hóa học khác a Phân hỗn hợp phân phức hợp Phân hỗn hợp cung cấp đồng... SRF (là loại phân bón khơng có vỏ bọc có tính tan nước giới hạn) phân bón nhả chậm có kiểm sốt (CRF) nhiều quan tâm I.3 Ảnh hƣởng phân bón tồn dƣ mơi trƣờng Khơng phải tất lượng phân bón cho vào