Nghiên cứu này có mục tiêu phân tích các đặc điểm sinh trưởng và một số chỉ tiêu chất lượng của cây cải canh (Brassica juncea) dưới tác động của phân ủ hữu cơ biochar. Kết quả nghiên cứu cho thấy phân ủ hữu cơ biochar 5% và 10% đã làm tăng chiều cao cây lần lượt 50 và 31% so với phân NPK.
KHOA HỌC TỰ NHIÊN ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN Ủ HỮU CƠ BIOCHAR tới sinh trưởng số tiêu chất lượng CÂY CẢI CANH (Brassica juncea) Trần Thị Mai Lan, Nguyễn Thị Thanh Hương, Chu Thị Bích Ngọc, Nguyễn Thị Hiền Khoa Khoa học Tự nhiên – Trường Đại học Hùng Vương Nhận ngày 25/10/2017, Phản biện xong ngày 16/12/2017, Duyệt đăng ngày 17/12/2017 TÓM TẮT N ghiên cứu có mục tiêu phân tích đặc điểm sinh trưởng số tiêu chất lượng cải canh (Brassica juncea) tác động phân ủ hữu biochar Kết nghiên cứu cho thấy phân ủ hữu biochar 5% 10% làm tăng chiều cao 50 31% so với phân NPK Số lá, kích thước cải canh cơng thức bón phân ủ hữu biochar 5% 10% cao so với cơng thức bón NPK Sinh khối tươi sinh khối khô cải canh hai công thức bón phân ủ hữu biochar 5% 10% đạt 95,09; 86,40 g/cây 6,93; 6,20 g/cây, cao cơng thức bón NPK phân chuồng ủ Hàm lượng vitamin C cải canh hai cơng thức bón phân ủ hữu biochar cao so với cơng thức lại Tuy nhiên, việc bổ sung biochar khơng có hiệu làm tăng hàm lượng đường tan cải canh so với phân chuồng ủ khơng có biochar Tỷ lệ biochar 5% phân ủ hữu có tác dụng hiệu so với tỷ lệ 10% Từ khóa: Cải canh (Brassica juncea), phân hữu biochar, sinh trưởng, vitamin C Đặt vấn đề Rơm, rạ phế phụ phẩm q trình sản xuất lúa, có nhiều ứng dụng làm thức ăn gia súc, nguyên liệu tạo nhiên liệu sinh học Tuy nhiên, nhiều nơi, việc xử lý nguồn rơm, rạ phế phụ phẩm gây nhiễm mơi trường (đốt rơm, rạ gây phát thải khí CO2, khói…) Gần đây, rơm, rạ sử dụng làm nguyên liệu tạo biochar (than sinh học) – là loại than được sản xuất từ nguồn sinh khối trồng hay rác thải hữu thông qua quá trình nhiệt phân yếm khí mà cấu trúc tự nhiên của nó được trì và carbon vẫn còn than với hàm lượng cao Biochar cung cấp dinh dưỡng khống dạng dễ tiêu và tạo mơi trường phát Tạp chí Khoa học & Công nghệ số (9) – 2017 41 KHOA HỌC TỰ NHIÊN triển tập đoàn sinh vật rễ, giữ dinh dưỡng cải thiện độ chua đất Biochar có thể tồn nhiều năm đất với cấu trúc tơi xốp, diện tích bề mặt lớn và đợ hấp phụ các chất cao, nhờ cải tạo được đặc điểm vật lý tăng sức trữ ẩm đất [4] Trong năm gần đây, biochar nghiên cứu ứng dụng tương đối nhiều nông nghiệp Việt Nam giới Trong nông nghiệp, biochar sử dụng loại giá thể trồng loại hoa có giá trị kinh tế cao hoa lan, hoa ly… Việc sử dụng biochar làm từ trấu hun để làm giá thể, đất nhân tạo phân bón hữu vi sinh phục vụ cho trồng hoa, cảnh, số nông nghiệp (ngô, cà chua) đẩy mạnh [4; 10] Biochar chứng minh có tác dụng kích thích hạt lúa mì nảy mầm giai đoạn sinh trưởng sớm loại [9] Khi sử dụng biochar cho hệ thống luân canh đậu đỗ–cây lúa làm tăng suất trồng hàm lượng phân bón đất, tăng khả hấp thụ nitơ [7] Tương tự, biochar bón vào đất làm tăng pH đất, làm tăng hàm lượng số nguyên tố khoáng Na, K Mg đất Bên cạnh đó, biochar có tác dụng làm tăng sinh khối chung, sinh khối rễ, chiều cao số lên tới 903% so với thí nghiệm khơng sử dụng phân bón tăng tới 483% so với thí nghiệm có sử dụng phân bón hai loại trồng xà lách (Lactuca sativa) cải bắp (Brassica chinensis) Campuchia [1] Thậm chí, bổ sung vào vùng đất bị nhiễm kim loại nặng Cd, Pb Zn, biochar làm tăng suất cải dầu (Brassica napus L.) lên gấp ba lần, đồng thời tích lũy kim loại nặng 42 Tạp chí Khoa học & Công nghệ số (9) – 2017 lại giảm [3] Gần đây, việc sử dụng phân ủ trộn biochar giúp ngô chống chịu với mặn tốt [5] Tuy nhiên, việc sử dụng biochar phối trộn với phân chuồng làm nguyên liệu tạo phân ủ hữu vấn đề mẻ Nghiên cứu hướng tới mục tiêu đánh giá ảnh hưởng phân ủ hữu biochar đến sinh trưởng số tiêu chất lượng rau cải canh, cung cấp dẫn liệu khoa học sở sản xuất nông nghiệp theo hướng an toàn Vật liệu phương nghiên cứu 2.1 Vật liệu nghiên cứu pháp Biochar tạo thành phương pháp đốt rơm, rạ buồng kín [11] Phân ủ hữu biochar tạo thành từ trình ủ phân chuồng với biochar theo phương pháp ủ nóng Hàm lượng biochar 10% phân ủ hữu biochar (w/w) Sau 90 ngày ủ, phân ủ hữu biochar sử dụng để bón lót cơng thức thí nghiệm Hạt cải canh Cơng ty TNHH Phát triển Nông nghiệp Việt Á cung cấp 2.2 Phương pháp nghiên cứu Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm gồm công thức, CC1 (không sử dụng phân ủ hữu biochar, bón lót với phân NPK Đình Vũ 16:16:8, liều lượng 240kg/ha bón thúc NPK với liều lượng 120 kg/ha), CC2 (bón lót 760 kg phân chuồng khơng có biochar/360 m2), CC3 (bón lót 760 kg phân ủ hữu biochar 5%/360 m2), CC4 (bón lót 760 kg phân ủ hữu biochar 10%/360 m2) Mỗi thí nghiệm có diện tích m2, cơng thức gồm lần lặp lại Các thí nghiệm bố KHOA HỌC TỰ NHIÊN trí ngẫu nhiên hồn toàn Thời gian gieo hạt vào tuần tháng 11/2018 (vụ thu đông) Các tiêu sinh trưởng, sinh lý cải xác định thời điểm 35 ngày tuổi Chiều cao tiêu kích thước (chiều dài, chiều rộng, xác định cách sử dụng thước Palmer kỹ thuật (Mitutoyo digimatic micrometer, Nhật) Khối lượng tươi xác định cân kỹ thuật, khối lượng khô xác định cân kỹ thuật sau sấy 48h 80oC Các phương pháp nghiên cứu mô tả Nguyễn Văn Mã nnk (2013) [6] Hàm lượng đường tan xác định brix kế (hãng Atago, Nhật Bản) Các số liệu nghiên cứu tính trung bình, độ lệch chuẩn xử lý thống kê với phép kiểm tra Duncan (p=0,05) [6] Kết nghiên cứu thảo luận 3.1 Sinh trưởng rau cải canh ảnh hưởng phân bón biochar Sự sinh trưởng rau cải canh đánh giá thông qua số tiêu nghiên cứu chiều cao cây, số lá/cây, kích thước lá, sinh khối tươi sinh khối khô Kết nghiên cứu chiều cao (Hình 1) cho thấy so với cơng thức thí nghiệm bón lót với NPK, cải cơng thức thí nghiệm bón lót với phân ủ hữu có chiều cao lớn Chiều cao cơng thức bón lót với phân ủ hữu biochar 5% 10% lớn cơng thức bón lót phân ủ hữu (phân chuồng ủ) Thực vậy, so với công thức CC1, chiều cao công thức CC2, CC3 CC4 tăng 20; 50 31% Như vậy, phân ủ hữu biochar 5% có tác động tốt Hình Sinh trưởng chiều cao rau cải canh tác động phân ủ hữu biochar Thanh sai số thể giá trị độ lệch chuẩn Các sai số đánh dấu chữ khác thể giá trị khác có ý nghĩa thống kê (p=0,05) kiểm định với phép kiểm tra Duncan sinh trưởng chiều cao cải canh công thức thí nghiệm Kết nghiên cứu khẳng định hiệu biochar sinh trưởng số loại cải bắp dại [2] Đối với rau cải canh, phận sử dụng làm thức ăn chủ yếu Vì vậy, chúng tơi khảo sát ảnh hưởng phân ủ hữu biochar đến số rau cải tuần Hình Số lá/cây rau cải canh tác động phân ủ hữu biochar Thanh sai số thể giá trị độ lệch chuẩn Các sai số đánh dấu chữ khác thể giá trị khác có ý nghĩa thống kê (p=0,05) kiểm định với phép kiểm tra Duncan Tạp chí Khoa học & Công nghệ số (9) – 2017 43 KHOA HỌC TỰ NHIÊN Hình Kích thước rau cải canh tác động phân ủ hữu biochar Thanh sai số thể giá trị độ lệch chuẩn Các sai số đánh dấu chữ khác thể giá trị khác có ý nghĩa thống kê (p=0,05) kiểm định với phép kiểm tra Duncan tuổi (Hình 2) Số trung bình/cây cơng thức CC1, CC2, CC3 CC4 4,50; 5,13; 6,07 5,40 lá/cây Như vậy, công thức CC3, số trung bình/cây cao Ở hai cơng thức có sử dụng phân ủ hữu biochar 10%, số trung bình/ cao so với cơng thức sử dụng NPK phân chuồng ủ Kết nghiên cứu tương đồng với nghiên cứu Dunsin et al cải bắp dại [2], số lượng cải bắp dại bón với 200 t/ha biochar đạt tới 19,6 lá/cây cơng thức bón NPK, số lá/cây dao động khoảng từ 11 đến 16,67 lá/cây Bên cạnh số lá, kích thước rau cải canh nghiên cứu (Hình 3) Kết nghiên cứu cho thấy phân ủ hữu có tác dụng làm tăng kích thước rau cải so với NPK sử dụng bón lót Trong đó, phân ủ hữu biochar có tác dụng lớn so với phân ủ hữu đơn Thực vậy, chiều dài cải canh công thức CC3 (phân ủ hữu biochar 5%), CC4 (phân ủ hữu biochar 10%) CC2 (phân ủ hữu cơ) tăng 42; 19 18% so với 44 Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ số (9) – 2017 cơng thức CC1 (bón lót với NPK) Tương tự, chiều rộng cải canh công thức CC3, CC4 CC2 tăng so với công thức CC1 34; 18 20% Cũng kết nghiên cứu chiều cao, số lá/cây, kích thước sinh khối cải canh chịu ảnh hưởng phân ủ hữu biochar Khối lượng tươi trung bình cải bón lót với phân ủ hữu Hình Khối lượng tươi rau cải canh tác động phân ủ hữu biochar Thanh sai số thể giá trị độ lệch chuẩn Các sai số đánh dấu chữ khác thể giá trị khác có ý nghĩa thống kê (p=0,05) kiểm định với phép kiểm tra Duncan KHOA HỌC TỰ NHIÊN biochar cao so với bón lót với phân ủ hữu cơ, cao so với bón lót với NPK (Hình 4) Thực vậy, khối lượng tươi trung bình cải canh cơng thức CC1 đạt 51,1 g/cây, khối lượng tươi trung bình cải canh cơng thức CC2 đạt 73,21 g/cây Khối lượng tươi trung bình cải canh hai công thức CC3 CC4 95,09 86,40 g/cây Việc bón lót phân ủ hữu biochar 5% có hiệu tích cực sinh khối rau cải canh Kết nghiên cứu phù hợp với kết nghiên cứu Carter et al xà lách (Lactuca sativa) cải thìa (Brassica chinensis) [1] hay Dunsin et al [2] cải bắp dại, Sokchea et al., cải canh [8] Phù hợp với kết nghiên cứu khối lượng tươi, khối lượng khô cải cơng thức nghiên cứu có khác (Hình 5) Trong đó, khối lượng khơ cải canh cao công thức CC3 (6,93 g/cây), tiếp cơng thức CC4 (6,20 g/cây), CC2 (5,65 g/cây) thấp công thức CC1 (3,49 g/cây) Như vậy, phân ủ hữu biochar có ảnh hưởng tích cực đến tiêu sinh trưởng nghiên cứu cải canh Trong đó, phân ủ hữu biochar 5% có hiệu cao so với phân ủ hữu biochar 10% Hình Khối lượng khô rau cải canh tác động phân ủ hữu biochar Hình Hàm lượng vitamin C cải canh tác động phân ủ hữu biochar Thanh sai số thể giá trị độ lệch chuẩn Các sai số đánh dấu chữ khác thể giá trị khác có ý nghĩa thống kê (p=0,05) kiểm định với phép kiểm tra Duncan 3.2 Ảnh hưởng phân ủ hữu biochar tới số tiêu chất lượng rau cải canh Cây cải nguồn thực phẩm cung cấp nhiều loại vitamin khoáng chất cho người, đặc biệt, giàu vitamin C [2] Vì vậy, nghiên cứu này, xác định hàm lượng vitamin C cải canh tuần tuổi công thức thí nghiệm khác (Hình 6) Kết nghiên cứu cho thấy rằng, hàm lượng vitamin C cải canh thấp Thanh sai số thể giá trị độ lệch chuẩn Các sai số đánh dấu chữ khác thể giá trị khác có ý nghĩa thống kê (p=0,05) kiểm định với phép kiểm tra Duncan Tạp chí Khoa học & Công nghệ số (9) – 2017 45 KHOA HỌC TỰ NHIÊN công thức CC1 (8,02 mg/100 g tươi) Hàm lượng vitamin C cải canh cơng thức thí nghiệm có bón phân ủ hữu cao so với công thức bón NPK Giá trị hàm lượng vitamin C cải canh 11,08; 15,41 14,35 mg/100 g tươi công thức CC2, CC3 CC4 Như vậy, biochar 10% có tác động làm tăng hàm lượng vitamin C cải canh, cao 39 30% so với công thức CC1 Kết nghiên cứu phù hợp với nghiên cứu nhóm Dunsin et al (2016) Tuy nhiên, mức độ tăng hàm lượng vitamin C cải canh nghiên cứu thấp so với mức độ tăng hàm lượng vitamin C cải bắp dại (Brassica oleracea) Trong nghiên cứu Dunsin et al., hàm lượng vitamin C cải bắp dại bón lót 200 t/ha biochar cao 3,4 lần so với công thức không bón phân, đồng thời cao so với cơng thức bón NPK [2] Bên cạnh hàm lượng vitamin C cải canh, hàm lượng đường tan phân tích Kết nghiên cứu (Hình 7) cho thấy rằng, hàm lượng đường tan cải canh ba công thức CC2, CC3 CC4 cao công thức CC1 Tuy nhiên, hàm lượng đường tan cải canh ba công thức CC2, CC3 CC4 không khác có ý nghĩa thống kê Như vậy, biochar khơng có ảnh hưởng tới hàm lượng đường tan cải canh Lần hàm lượng đường cải canh ảnh hưởng phân ủ hữu biochar xác định nghiên cứu Trước đó, hàm lượng protein, chất béo, chất xơ cải 46 Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ số (9) – 2017 Hình Hàm lượng đường tan cải canh tác động phân ủ hữu biochar Thanh sai số thể giá trị độ lệch chuẩn Các sai số đánh dấu chữ khác thể giá trị khác có ý nghĩa thống kê (p=0,05) kiểm định với phép kiểm tra Duncan bắp dại tác động biochar phân tích [2] Kết luận Phân ủ hữu biochar tạo từ phân chuồng ủ với biochar theo tỉ lệ 10% (w/w) sử dụng làm phân bón lót để trồng rau cải canh cơng thức thí nghiệm, so sánh với cơng thức bón lót với NPK phân chuồng ủ Kết nghiên cứu cho thấy phân ủ hữu có tác động tốt tới tiêu sinh trưởng chất lượng cải canh so với phân NPK Phân ủ hữu biochar có hiệu cao so với phân chuồng ủ hầu hết tiêu nghiên cứu Phân ủ hữu biochar với hàm lượng 5% có tác động tốt sinh trưởng hàm lượng vitamin C cải canh Tuy nhiên, phân ủ hữu biochar khơng có tác động làm tăng hàm lượng đường cải canh, so sánh với phân chuồng ủ KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lời cảm ơn Cơng trình hồn thành với hỗ trợ kinh phí từ chương trình nghiên cứu khoa học Trường Đại học Hùng Vương Tài liệu tham khảo [1] Carter, S., Shackley, S., Sohi, S., Suy, T B., & Haefele, S (2013) The Impact of biochar application on soil properties and plant growth of pot grown lettuce (Lactuca sativa) and cabbage (Brassica chinensis) Agronomy, 3(2), 404-418 [2] Dunsin, O., Aboyeji, C M., Adekiya, A O., Aduloju, M O., Agbaje, G., & Anjorin, O (2016) Effect of Biochar and NPK Fertilizer on Growth, Biomass Yield and Nutritional Quality of Kale (Brassica oleracea) in a Derived Agro-Ecological Zone of Nigeria Production Agriculture and Technology Journal, 12(2), 135-141 [3] Houben, D., Evrard, L., & Sonnet, P (2013) Beneficial effects of biochar application to contaminated soils on the bioavailability of Cd, Pb and Zn and the biomass production of rapeseed (Brassica napus L.) Biomass and Bioenergy, 57, 196204 doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2013.07.019 [4] Vũ Duy Hoàng, Nguyễn Tất Cảnh, Nguyễn Văn Biên, Nhữ Thị Hồng Linh (2013) Ảnh hưởng biochar phân bón đến sinh trưởng suất cà chua trồng đất cát Tạp chí Khoa học Phát triển, 11(5), 603-613 [5] Lashari, M S., Ye, Y., Ji, H., Li, L., Kibue, G W., Lu, H., Pan, G (2015) Biochar–manure compost in conjunction with pyroligneous solution alleviated salt stress and improved leaf bioactivity of maize in a saline soil from central China: a 2‐year field experiment Journal of the Science of Food and Agriculture, 95(6), 1321-1327 [6] Nguyễn Văn Mã, La Việt Hồng, Ông Xuân Phong, (2013) Phương pháp nghiên cứu Sinh lý học thực vật Hà Nội: NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [7] Partey, S T., Saito, K., Preziosi, R F., & Robson, G D (2016) Biochar use in a legume–rice rotation system: Effects on soil fertility and crop performance Archives of Agronomy and Soil Science, 62(2), 199-215 doi:10.1080/03650340.2015.1040399 [8] Sokchea, H., Borin, K., & Preston, T R (2015) Carry-over effects of biochar on yield of Mustard Green vegetable (Brassica juncea) and on soil fertility Livestock Research for Rural Development Volume 27, 27(84) [9] Solaiman, Z M., Murphy, D V., & Abbott, L K (2012) Biochars influence seed germination and early growth of seedlings Plant and Soil, 353(1), 273-287 doi:10.1007/s11104011-1031-4 [10] Hoàng Lệ Thu, Trần Thành Vinh, Nguyễn Quang Trung, Phạm Thị Mai Trang, (2015) Ảnh hưởng than sinh học thay phần phân khoáng đến sinh trưởng suất ngơ trồng thành phố Việt Trì–tỉnh Phú Thọ Tạp chí Khoa học Đại học Tân Trào, 1(99-106) [11] Mai Văn Trịnh, Trần Viết Cường, Vũ Dương Quỳnh, Nguyễn Thị Hoài Thu (2011) Nghiên cứu sản xuất than sinh học từ rơm rạ trấu để phục vụ nâng cao độ phì đất, suất trồng giảm phát thải khí nhà kính Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam, 3(24), 1-5 Tạp chí Khoa học & Công nghệ số (9) – 2017 47 KHOA HỌC TỰ NHIÊN SUMMARY Influence of biochar-organic compost on growth and some quality indices of Brassica juncea Tran Thi Mai Lan, Nguyen Thi Thanh Huong, Chu Thi Bich Ngoc, Nguyen Thi Hien Faculty of Natural Sciences – Hung Vuong University T his work aimed to analysis the growth and some quality characteristics of Brassica juncea under influence of biochar-organic compost The results showed that the height of plant treated by and 10% biochar-organic compost was increased significantly 50 and 31%, respectively, when compared to plant treated by NPK fertilizer Number of leaves and leaf size of plant treated by biochar-organic compost were higher than plant treated by NPK fertilizer Fresh and dry weight of plants treated by and 10%-biochar-organic compost reach 95,09; 86,40 g/plant and 6,93; 6,20 g/plant, respectively, higher than of plants treated by NPK fertilizer and organic compost The vitamin C content of plant in two biochar-organic treatments was higher than in two other treatments However, soluble sucrose content in leaves was not significantly different between the biochar-organic compost treatments and organic compost treatment The 5% in content of biochar in biochar-organic compost has more effective than the 10% in content of biochar Keywords: Brassica juncea, biochar-organic compost, growth, vitamin C 48 Tạp chí Khoa học & Công nghệ số (9) – 2017 ... Trong đó, phân ủ hữu biochar có tác dụng lớn so với phân ủ hữu đơn Thực vậy, chiều dài cải canh công thức CC3 (phân ủ hữu biochar 5%), CC4 (phân ủ hữu biochar 10%) CC2 (phân ủ hữu cơ) tăng 42;... thước sinh khối cải canh chịu ảnh hưởng phân ủ hữu biochar Khối lượng tươi trung bình cải bón lót với phân ủ hữu Hình Khối lượng tươi rau cải canh tác động phân ủ hữu biochar Thanh sai số thể... NPK phân chuồng ủ Kết nghiên cứu cho thấy phân ủ hữu có tác động tốt tới tiêu sinh trưởng chất lượng cải canh so với phân NPK Phân ủ hữu biochar có hiệu cao so với phân chuồng ủ hầu hết tiêu