Bài viết nghiên cứu nhằm xác định số lượng, thành phần hóa học, khả năng phân giải và cung cấp dinh dưỡng của phụ phẩm mía đường vùi làm phân bón và ảnh hưởng của chúng đến một số đặc tính nước quan trọng của đất.
TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI VÀ CUNG CẤP DINH DƯỠNG CỦA PHỤ PHẨM MÍA ĐƯỜNG VÙI LÀM PHÂN BĨN CHO MÍA VÙNG LAM SƠN THANH HỐ Trần Công Hạnh1, Lê Đức Liên2 Khoa Nông – Lâm – Ngư nghiệp, trường Đại học Hồng Đức Phịng QLKH&HTQT, trường Đại học Hồng Đức TĨM TẮT Các thí nghiệm chậu nghiên cứu khả phân giải, khả cung cấp dinh dưỡng phụ phẩm mía đường vùi làm phân bón ảnh hưởng chúng đến số đặc tính nước quan trọng đất thực loại đất xám điển hình (Haplic Acrisol) vùng mía Lam Sơn Thanh Hố Kết nghiên cứu cho thấy: sau tháng vùi đất, mía bắt đầu phân giải cung cấp dinh dưỡng cho trồng, đồng thời làm tăng hàm lượng nước hữu hiệu đất mức tăng độ chứa ẩm đồng ruộng tối đa cao so với mức tăng độ ẩm héo, đặc biệt điều kiện độ ẩm đất trì thường xuyên mức 60-70% độ chứa ẩm đồng ruộng tối đa bón phối hợp với bùn thải nhà máy đường Hàm lượng nguyên tố dinh dưỡng đa lượng trả lại cho đất trung bình 104N; 12P2O5; 55K2O 60N; 66P2O5; 43K2O vùi 30 tấn/ha mía vùi 15 tấn/ha bùn thải nhà máy đường, tương ứng ĐẶT VẤN ĐỀ Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, vùng đất dốc nước ta thường bị xói mịn, rửa trơi mạnh làm cho tỷ lệ sét, tỷ lệ chất hữu đất giảm nhanh, q trình tích luỹ tương đối sắt nhơm tăng, đất chua khống sét đất bị biến đổi theo hướng bất lợi cho độ phì nhiêu đất Vì vậy, vấn đề sử dụng tàn dư trồng phụ phẩm công nghiệp chế biến nơng sản, thực phẩm để làm phân bón chế độ bón vơ - hữu hợp lý, có ý nghĩa lớn việc nâng cao suất, chất lượng trồng, cải thiện độ phì nhiêu đất, hạn chế nhiễm mơi trường đất, nước Đề tài nghiên cứu khả phân giải cung cấp dinh dưỡng phụ phẩm mía đường (PPMĐ) vùi làm phân bón cho mía nhằm mục đích: xác định số lượng, thành phần hoá học, khả phân giải cung cấp dinh dưỡng PPMĐ vùi làm phân bón ảnh hưởng chúng đến số đặc tính nước quan trọng đất Thơng qua kết nghiên cứu, khẳng định khả vận dụng lý luận “Hệ thống dinh dưỡng trồng tổng hợp - Intergrated Plant Nutrition System - IPNS” việc xây dựng chế độ phân bón hợp lý, góp phần nâng cao suất, chất lượng, hiệu sản xuất phát triển bền vững vùng nguyên liệu mía đồi 61 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Vật liệu nghiên cứu: Đất xám điển hình (Haplic Acrisol) vùng mía Lam Sơn Thanh Hố; mía (NLM) sau thu hoạch, bùn thải (BT) nhà máy đường phân chuồng (PC) - Phương pháp nghiên cứu: + Điều tra thực tế sản xuất nhằm xác định số lượng PPMĐ trả lại cho đất + Bố trí thí nghiệm phịng, kết hợp với phân tích hố học số tiêu đất, phân theo phương pháp phân tích hành, nhằm xác định thành phần hoá học, khả phân giải, khả cung cấp dinh dưỡng PPMĐ ảnh hưởng chúng đến số đặc tính nước quan trọng đất đồi trồng mía + Xử lý số liệu thí nghiệm, tính giới hạn sai khác có ý nghĩa (LSD05) mức xác xuất 95% theo chương trình IRRISTAT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Số lượng, thành phần hoá học lượng chất dinh dưỡng trả lại cho đất phụ phẩm mía đường 3.1.1 Đối với mía sau thu hoạch Trong thực tế sản xuất, số lượng, thành phần hoá học lượng chất dinh dưỡng trả lại cho đất NLM sau vụ thu hoạch có biến động lớn, tuỳ thuộc vào giống mía, mức suất, tập quán kỹ thuật canh tác, trình độ quản lý hộ, sở sản xuất Do vậy, để đảm bảo đánh giá cách tương đối xác, tiến hành xác định số lượng NLM sau thu hoạch ruộng thí nghiệm so sánh giống qui Trung tâm Nghiên cứu Mía Cơng ty Đường Lam Sơn, đồng thời phân tích thành phần hố học tính lượng chất dinh dưỡng trả lại cho đất Kết trình bày bảng 1-3: Bảng Số lượng NLM sau thu hoạch (số liệu trung bình vụ: tơ, gốc) Chiều cao thu hoạch (cm) Mật độ thu hoạch (cây/m2) Năng suất mía (tấn/ha) Số lượng NLM (tấn/ha) Tỷ lệ NLM/ suất mía (%) F134 293,85 5,15 64,81 28,54 43,95 ROC1 323,71 5,27 74,69 32,38 43,38 ROC10 292,42 5,52 80,52 35,13 43,58 VĐ63-237 293,40 5,02 79,92 25,23 31,55 Giống mía 62 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 Bảng Thành phần hoá học NLM sau thu hoạch (vụ mía tơ) Nước (%) Chất khơ (%) N ROC1 67 33 4,09 0,13 0,54 ROC10 66 34 1,02 0,11 0,54 VĐ63-237 65 35 0,94 0,12 0,54 Trung bình 66 34 1,02 0,12 0,54 Giống mía P2O5 K2O (% so với chất khô) Bảng Lượng chất dinh dưỡng đa lượng trả lại cho đất NLM Giống mía Khối lượng NLM tươi (tấn/ha) Khối lượng NLM khô (tấn/ha) Lượng trả lại cho đất (kg/ha) N P2O5 K2O ROC1 32,38 10,69 116,52 13,90 57,73 ROC10 35,13 11,94 121,79 13,13 64,48 VĐ63-237 25,23 8,83 83,00 10,60 47,68 Trung bình 30,91 10,51 106,15 12,61 56,75 Kết bảng - cho thấy: - Số lượng NLM tồn lại đồng sau vụ thu hoạch biến động khoảng 25-35 tấn/ha (trung bình 30 tấn/ha), tuỳ thuộc chủ yếu vào giống mức suất mía Với mức suất mía trung bình 80 tấn/ha, số lượng NLM ROC10 31-38 tấn/ha, VĐ63-237 22-28 tấn/ha, 43% 21% suất mía, tương ứng Năng suất mía cao, số lượng NLM nhiều ngược lại - Sau vụ thu hoạch, vùi trả lại tồn NLM tuỳ theo giống, trả lại cho đất 83,00 - 121,79N; 1,60 - 13,90P2O5 47,68 - 64,48K2O (trung bình 104N; 12P2O5 55K2O vùi 30 tấn/ha) chưa kể đến nguyên tố trung, vi lượng khác Ngồi cịn phải tính đến tác dụng cải tạo nâng cao độ phì nhiêu đất thơng qua việc cải thiện chế độ mùn đặc tính lý học, sinh học đất Điều đặc biệt có ý nghĩa vùng đất đồi xấu, khô hạn 3.1.2 Đối với bùn thải nhà máy đường Số lượng, thành phần hoá học lượng chất dinh dưỡng đa lượng trả lại cho đất BT nhà máy đường sau vụ chế biến có biến động lớn, tuỳ thuộc vào cơng suất, phương pháp chế biến chất lượng mía nguyên liệu đầu vào (bao gồm chất lượng nước mía ép tỷ lệ tạp chất thơ) Trong điều kiện thiết bị cơng nghệ 63 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 Nhà máy Đường Lam Sơn, tỷ lệ BT chiếm 3,0 - 3,5% tổng sản lượng mía nguyên liệu đưa vào chế biến Với công suất ép 6.000 mía cây/ngày, thời gian ép 150 ngày/năm lượng BT tươi thải từ 27.000-31.000 tấn/vụ Kết phân tích thành phần hố học BT trình bày bảng 4: Bảng Thành phần hoá học bùn thải Nhà máy Đường Lam Sơn (Chế biến theo phương pháp Carbonate hố) Ngun liệu Bùn thải pH 6,9 Nước Chất khơ (%) (%) 76 24 N P2O5 K2O (% so với chất khô) 1,68 1,84 1,20 Như vậy, thành phần BT, nước chiếm 76%, chất khô chiếm 24% Trong phần chất khơ lân chiếm tỷ lệ cao nhất, tiếp đến đạm thấp kali Nếu bón trung bình 15 tấn/ha BT (theo khối lượng tươi) trả lại cho đất 60,48N; 66,24P2O5 43,20K2O 3.2 Khả cung cấp chất hữu cho đất PPMĐ vùi làm phân bón Xuất phát từ quan điểm cho rằng, việc cung cấp dinh dưỡng chất hữu cho chủ yếu thông qua hai q trình mùn hố khống hố, chúng tơi bố trí thí nghiệm vại, lấy đất ủ với nguyên liệu hữu khác để tìm hiểu diễn biến hàm lượng chất hữu đất theo công thức: (1) ĐC: Đất không vùi chất hữu cơ; (2) Đất vùi 30 NLM/ha; (3) Đất vùi 15 NLM + 15 BT /ha; (4) Đất vùi 20 PC/ha Thí nghiệm bố trí hai điều kiện để tự nhiên trời tưới ẩm thường xuyên (60-70% độ chứa ẩm đồng ruộng tối đa), nhắc lại lần Sau thời gian vùi tháng, lấy mẫu đất công thức (trộn lần nhắc lại) để phân tích xác định diễn biến hàm lượng chất hữu tổng số Kết trình bày bảng 5: Bảng Diễn biến chất hữu đất sau tháng vùi PPMĐ Chất hữu tổng số (%) Công thức Trước vùi Sau vùi tháng Tưới ẩm Để tự nhiên ĐC: Đất không vùi chất hữu 1,40 1,40 1,40 Đất vùi 30 NLM/ha 1,40 1,46 1,43 Đất vùi 15 NLM + 15 BT/ha 1,40 1,49 1,46 Đất vùi 20 PC/ha 1,40 1,50 1,47 (Ghi chú: tỷ lệ chất khô NLM 34%, BT 24%, PC 32%) Kết bảng cho thấy, so với đối chứng, hàm lượng chất hữu đất cơng thức vùi chất hữu có xu hướng tăng lên sau thời gian vùi tháng, điều 64 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 kiện tưới ẩm thường xuyên tăng cao so với để tự nhiên trời So với vùi 20 PC, vùi 30 NLM/ha hàm lượng chất hữu tăng thấp hơn, vùi phối hợp 15 NLM + 15 BT/ha hàm lượng chất hữu tăng gần tương đương, hai điều kiện tưới ẩm thường xuyên để tự nhiên trời, tương ứng 3.3 Khả cung cấp dinh dưỡng PPMĐ sau tháng vùi Đồng thời với việc lấy mẫu phân tích hàm lượng chất hữu tổng số đất, tiến hành lấy đất vại để bố trí thí nghiệm chậu theo phương pháp “Neubauer” với ngô làm thị, nhằm đánh giá khả cung cấp dinh dưỡng PPMĐ sau thời gian vùi tháng, hai điều kiện tưới ẩm thường xuyên để tự nhiên ngồi trời theo cơng thức: (1) ĐC: Đất không vùi chất hữu cơ; (2) Đất vùi 30 NLM/ha; (3) Đất vùi 15 NLM + 15 BT/ha; (4) Đất vùi 20 PC/ha, nhắc lại lần Chênh lệch suất chất khô ngô (thu hoạch sau ngô ngừng sinh trưởng) so với công thức đối chứng thể khả cung cấp dinh dưỡng vật liệu hữu vùi làm phân bón Kết trình bày bảng 6: Bảng Ảnh hưởng vùi PPMĐ đến suất chất khô ngô Năng suất chất khô (g/chậu) Công thức Tưới ẩm Để tự nhiên ĐC: Đất không vùi chất hữu 11,63 11,60 Đất vùi 30 NLM/ha 16,98 14,79 Đất vùi 15 NLM + 15 BT/ha 18,65 15,16 Đất vùi 20 PC/ha 20,17 16,85 1,07 0,84 LSD05 Kết bảng cho thấy, suất chất khô ngô công thức vùi 30 NLM/ha thấp so với công thức vùi 20 PC/ha công thức vùi 15 NLM + 15 BT/ha, tăng cao so với công thức đối chứng không vùi chất hữu mức độ đáng tin cậy: tăng 27,5% 46,0% điều kiện để tự nhiên trời tưới ẩm thường xuyên, tương ứng Điều chứng tỏ NLM sau vùi tháng bắt đầu phân giải cung cấp dinh dưỡng cho cây, đặc biệt điều kiện độ ẩm đất trì thường xuyên mức 60-70% độ chứa ẩm đồng ruộng tối đa 3.4 Ảnh hưởng vùi PPMĐ đến số đặc tính nước quan trọng đất Nhằm xác định ảnh hưởng vùi PPMĐ đến số đặc tính nước quan trọng đất, chúng tơi lấy đất vại vùi nguyên liệu hữu sau tháng, điều kiện tưới ẩm thường xuyên để tự nhiên trời, để bố trí thí nghiệm xác định độ ẩm héo theo phương pháp “Sunflower” với đậu đen làm thị Chênh lệch độ ẩm hữu hiệu công thức so với đối chứng thể khả cải thiện đặc tính nước đất vùi nguyên liệu hữu Kết trình bảng 7: 65 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 Kết bảng cho thấy, so với công thức đối chứng, vùi nguyên liệu hữu làm tăng tiêu độ ẩm héo sức chứa ẩm đồng ruộng tối đa đất, hai điều kiện tưới ẩm để tự nhiên trời Tuy nhiên, mức tăng độ chứa ẩm đồng ruộng tối đa cao nhiều so với mức tăng độ ẩm héo, mức tăng tiêu điều kiện tưới ẩm thường xuyên cao để tự nhiên trời, lượng nước hữu hiệu đất tăng lên cách tương ứng Bảng Ảnh hưởng vùi PPMĐ đến số đặc tính nước quan trọng đất Điều kiện Sức chứa ẩm đồng ruộng tối đa Công thức Độ ẩm héo Độ ẩm hữu hiệu (% đất khô tuyệt đối) Tưới ẩm Để tự nhiên ĐC: đất không vùi chất hữu 35,16 11,45 23,71 Đất vùi 30 NLM/ha 38,63 11,87 26,76 Đất vùi 15 NLM + 15 BT/ha 39,47 11,98 27,49 Đất vùi 20 PC/ha 38,80 11,85 26,95 ĐC: đất không vùi chất hữu 35,13 11,45 23,68 Đất vùi 30 NLM/ha 37,64 11,83 25,81 Đất vùi 15 NLM + 15 BT/ha 38,35 11,96 26,39 Đất vùi 20 PC/ha 38,58 11,84 26,74 So với vùi 20 PC/ha, vùi 30 NLM/ha điều kiện tự nhiên trời, lượng nước hữu hiệu đất thấp gần 1% Tuy nhiên tưới ẩm thường xuyên, khác biệt lại khơng đáng kể, chí lượng nước hữu hiệu cao trường hợp vùi 15 NLM + 15 BT/ha Điều lần khẳng định tốc độ phân giải nhanh NLM vùi coi giải pháp khả thi, nhằm cải thiện chế độ nước đất trồng mía vùng đồi khơ hạn KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ Sau vụ thu hoạch, tuỳ theo giống mức suất mía, lượng NLM tồn lại đồng 30-40% suất mía Vùi 30 NLM/ha trả lại cho đất 104N; 12P2O5 55K2O Lượng BT nhà máy đường 3-5% sản lượng mía nguyên liệu đưa vào chế biến Vùi 15 BT/ha trả lại cho đất 60N; 66P2O5 43K2O NLM sau vùi tháng bắt đầu phân giải cung cấp dinh dưỡng cho cây, đồng thời làm tăng hàm lượng nước hữu hiệu đất mức tăng độ chứa ẩm đồng ruộng tối đa cao so với mức tăng độ ẩm héo, đặc biệt điều kiện độ ẩm đất trì thường xuyên mức 60-70% độ chứa ẩm đồng ruộng tối đa bón phối hợp với BT nhà máy đường 66 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 Đề nghị bố trí lặp lại thí nghiệm điều kiện sản xuất cụ thể đồng ruộng nhằm khẳng định kết nghiên cứu bổ sung qui trình kỹ thuật thâm canh mía, góp phần tăng suất, chất lượng, hiệu sản xuất phát triển bền vững vùng ngun liệu mía đồi khơ hạn./ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Bộ, Quản lý dinh dưỡng nước cho trồng đất dốc miền Bắc Việt Nam Hội thảo quản lý dinh dưỡng nước cho trồng đất dốc miền Bắc Việt Nam Viện Thổ nhưỡng Nơng Hố - Viện Kali Lân Bắc Mỹ Hà Nội 1314/01/1977 Tr 3-5 [2] Tôn Thất Chiểu; Lê Thái Bạt, Đất dốc sản xuất lâu bền Hội thảo quản lý dinh dưỡng nước cho trồng đất dốc miền Bắc Việt Nam Viện thổ nhưỡng Nơng Hố - Viện Kali Lân Bắc Mỹ Hà Nội 13-14/01/1977 Tr 30-37 [3] Nguyễn Thị Dần; Lê Duy Mì; Nguyễn Thị Lan, Ảnh hưởng chất hữu đến số tính chất vật lý - nước mối quan hệ với độ phì nhiêu thực tế đất trồng cạn (đất bạc màu Hà Bắc) Đề tài KH-01-01 Viện Thổ Nhưỡng Nơng Hố Nhà xuất Nơng nghiệp Hà Nội 1995 Tr 79-89 [4] Bùi Đình Dinh, Yếu tố dinh dưỡng hạn chế suất trồng chiến lược quản lý dinh dưỡng để phát triển nông nghiệp bền vững Đề tài KH-01-01 Viện Thổ Nhưỡng Nơng Hố Nhà xuất Nông nghiệp Hà Nội 1995 Tr 5-32 [5] Trần Khải, Bàn nghiên cứu thổ nhưỡng nơng hố đất dốc trung du miền núi Hội thảo quản lý dinh dưỡng nước cho trồng đất dốc miền Bắc Việt Nam Viện Thổ nhưỡng Nơng Hố - Viện Kali Lân Bắc Mỹ Hà Nội 1314/01/1977 Tr 6-7 [6] Thái Phiên, Những yếu tố hạn chế canh tác nông nghiệp đất dốc Việt Nam Hội thảo quản lý dinh dưỡng nước cho trồng đất dốc miền Bắc Việt Nam Viện Thổ nhưỡng Nơng Hố - Viện Kali Lân Bắc Mỹ Hà Nội 1314/01/1977 Tr 38-46 [7] Vũ Hữu Yêm, Trả lại thân trồng cho đất Tuyển tập cơng trình nghiên cứu khoa học kỹ thuật Nông nghiệp (phần trồng trọt) Bộ Nông nghiệp Nhà xuất Nông nghiệp Hà nội 1980 Tr 162-164 [8] Bergonia, F.A; Mendoza, T.C; Celestino, E.A and Andam, C.J., Developing trash farming practices in sugarcane production Philippines Technology Journal (Philippines) 1990 V 15 (2) p 1-4 Apr refs [9] Ignazi, J.C Use of organic materials and minerals fertilizers in an intergrated nuitrition system in French farming In: Intergrated Nuitrition Sustem in French farming Edith by Dudal, R Roy, R N Plant Nutrition Managemnet Sevice FAO Land and Water Development Division Rome 1995 p 385-390 67 ... 2009 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Vật liệu nghiên cứu: Đất xám điển hình (Haplic Acrisol) vùng mía Lam Sơn Thanh Hố; mía (NLM) sau thu hoạch, bùn thải (BT) nhà máy đường phân chuồng (PC)... Nếu bón trung bình 15 tấn/ha BT (theo khối lượng tươi) trả lại cho đất 60,48N; 66,24P2O5 43,20K2O 3.2 Khả cung cấp chất hữu cho đất PPMĐ vùi làm phân bón Xuất phát từ quan điểm cho rằng, việc cung. .. ruộng thí nghiệm so sánh giống qui Trung tâm Nghiên cứu Mía Cơng ty Đường Lam Sơn, đồng thời phân tích thành phần hố học tính lượng chất dinh dưỡng trả lại cho đất Kết trình bày bảng 1-3: Bảng Số