Nước thải biogas dùng trong thí nghiệm được lấy từ túi ủ biogas nguyên liệu nạp bèo tai tượng của nông hộ Nguyễn Văn Thanh tại Mỹ Khánh - Phong Điền – Tp. Cần Thơ. Túi làm bằng nilon, dài 12m, đường kính 0,89m nguyên liệu nạp là bèo tai tượng. Thời điểm tiến hành nghiên cứu túi vẫn đang hoạt động bình thường sinh khí tốt. Nước thải túi ủ được trữ lại trong một túi nilon có kích thước (0,8 x 2,5m).
Nước tưới cây được lấy từ ao cạnh bên khu đất bố trí thí nghiệm. Nước dùng để tưới cây hằng ngày và pha loãng nước thải khi tưới cây ở các nồng độ khác nhau.
Ao có diện tích khoảng 70m2 trong ao có bèo, nước ao ít có sự lưu thông với khu
vực bên ngoài.
Cây giống mua từ vườn ươm của hộ nông dân Nguyễn Văn Tuấn ở Mỹ Khánh - Phong Điền - Tp. Cần Thơ. Cây giống được trồng từ hạt trong vườn ươm sau khoảng 15 ngày cây tốt, khỏe mạnh để làm thí nghiệm.
Đất trồng cây được phối trộn giữa đất + rơm + tro trấu với tỷ lệ 1:1:1 dùng cho thí nghiệm.
Một số vật dụng khác: chậu tre đường kính 25cm, cao 25cm, thùng vòi sen, ca định lượng 500ml, thùng nhựa trữ nước thải trước khi tưới, leng, dao, kéo, thước hộp, thước đo. Các dụng cụ thiết bị thu và phân tích mẫu, máy ảnh…
3.3 Phương pháp nghiên cứu 3.3.1 Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm trồng vạn thọ được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 nghiệm thức (ĐC, 100%, 75%, 50%, 25%), mỗi nghiệm thức lặp lại 6 lần. Cây được trồng trong chậu, mỗi chậu có kích thước như nhau đường kính 25cm, cao 25cm, và đất trồng cây là sự phối trộn giữa đất + rơm + tro trấu (tỉ lệ 1:1:1) với khối lượng 2kg/chậu, các cây trong cùng nghiệm thức được bố trí cách nhau khoảng 30cm để đảm bảo không gian và ánh sáng cho cây phát triển.
18
Theo Nguyễn Thị Thúy Oanh (2010) nước thải biogas chứa hàm lượng chất ô nhiễm cao khi tưới với nồng độ quá cao sẽ ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây, cây có thể không ra hoa. Vì vậy, đề tài tiến hành bố trí ở các mức pha loãng khác nhau:
Nghiệm thức đối chứng (ĐC): Tưới hoàn toàn bằng phân hóa học như thực tế nông dân tưới.
Nghiệm thức 100%: Tưới 100% nước thải biogas.
Nghiệm thức 75%: Tưới 75 % nước thải biogas + 25% nước ao.
Nghiệm thức 50%: Tưới 50 % nước thải biogas + 50% nước ao.
Nghiệm thức 25%: Tưới 25 % nước thải biogas + 75% nước ao.
Chăm sóc
Thí nghiệmphải được bố trí ở nơi thoáng có nhiều ánh nắng đất cao và thoát
nước tốt.
Nghiệm thức đối chứng (ĐC): Tưới hoàn toàn bằng phân hóa học như thực tế nông dân tưới 5 ngày/lần:
Bảng 3.1: Liều lượng bón cho nghiệm thức đối chứng
Ngày sau khi trồng
Cách bón Liều lượng phân (g/cây)
Ure DAP NPK
1 – 15 Tưới (1) 1,2 - -
16 – 30 Tưới (2) - 1,6 -
31 – 45 Tưới (3) - - 2
Ghi chú: Phân Urê Phú Mỹ: CO(NH2)2 46%N; phân DAP đầu trâu (Diammonium phosphate 18% N + 46% P2O5); NPK 16-16-8 nhật. Tưới (1) pha với 200ml nước, tưới (2) pha với 230ml nước, tưới (3) pha với 250ml nước.
Đối với nghiệm thức tưới nước thải biogas sẽ tiến hành tưới cùng lúc với tưới phân hóa học ở các nghiệm thức đối chứng (5 ngày/lần)
Bảng 3.2: Liều lượng và công thức bón cho nghiệm thức biogas
Ngày sau khi trồng Cách bón Lượng tưới/cây (ml)
1 – 15 Tưới 200
16 – 30 Tưới 230
31 – 45 Tưới 250
- Hàng ngày cây được tưới nước ao vào buổi sáng và buổi chiều mát, tưới bằng thùng vòi sen, khi cây ra hoa buổi chiều sẽ tiến hành tưới bằng ca vào gốc cây để tránh làm ướt hoa dễ bị nấm và sâu hại xâm nhập.
- Khoảng 18-20 ngày sau trồng tiến hành ngắt đọt và tỉa bỏ 2 cặp nhánh dưới cùng của cây để các nhánh bên phát triển cân đối và hạn chế sâu bệnh.
19
- 30 ngày sau khi trồng khi cây xuất hiện nụ và hoa tiến hành ngắt bỏ bớt nụ chỉ chừa lại một hoa chính và 1 nụ trên mỗi cành.
Phòng trừ sâu bệnh:
Tiến hành phun thuốc Confidor 100SL do Bayer Cropscience Việt Nam
sản xuất Là thuốc trừ các loại sâu hại như: Bọ trĩ, rầy lửa, bọ cánh tơ, sâu vẽ bùa với thời gian 7/lần, liều lượng 5ml/bình 5 lít; phun ngừa 30 ngày/lần với thuốc Vitashield 40EC sản phẩm của Thanh Sơn Hóa Nông, liều lượng 10ml/bình 5 lít.
3.3.2 Chỉ tiêu theo dõi
Mỗi cây trong từng nghiệm thức (6 cây/nghiệm thức) được theo dõi 15 ngày/lần về các chỉ tiêu:
- Chiều cao cây: dùng thước 50cm (khi cây lớn thì sử dụng thước hộp) đo từ gốc thân đến đỉnh sinh trưởng.
- Số nhánh: đếm trực tiếp trên cây những nhánh phân ra từ trục chính của thân.
- Số hoa: đếm trực tiếp tất cả các hoa trên mỗi cây.
- Đường kính hoa: dùng thước 20cm đo đường kính mặt cắt ngang, phần lớn nhất của hoa khi cây nở hoa hoàn toàn.
3.3.3 Phương pháp thu và phân tích mẫu nước thải
Thời gian thu mẫu
- Mẫu nước ao dùng để phối trộn với nước thải biogas ở các mức pha loãng
75%, 50% và 25% và được dùng để tưới hàng ngày cho các nghiệm thức thí nghiệm.
- Mẫu nước biogas được sử dụng để phối trộn pha loãng và bố trí nghiệm thức
không pha loãng.
- Mẫu nước ao và nước thải biogas được thu vào ngày đầu bố trí thí nghiệm và thu ở các đợt tiếp theo (khoảng 15 ngày/lần) để theo dõi sự biến động các chỉ tiêu chất lượng nước.
20 Phương pháp thu và bảo quản mẫu
Mẫu nước thải túi ủ biogas trong túi trữ được khuấy đều trước khi thu, sau đó dùng chai nhựa 1lít thu mẫu. Nước ao được thu ở độ sâu cách mặt nước 20 - 30cm, trước khi lấy mẫu súc rửa chai bằng nước tại hiện trường 2 - 3 lần, mẫu sau khi thu được đậy kín ghi rõ thời gian và địa điểm đã thu sau đó bảo quản mẫu ở điều kiện lạnh 4oC trong 24 giờ.
Phân tích mẫu nước
Các chỉ tiêu phân tích đo theo các phương pháp chuẩn tại phòng thí nghiệm
Độc học môi trường – Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, phân tích K+ ở
Trung tâm Kỹ thuật và Ứng dụng công nghệ Cần Thơ.
Bảng 3.3: Phương pháp phân tích mẫu
3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu
Tất các các số liệu được xử lí bằng phần mềm Excel và SPSS, phân tích phương sai ANOVA để phát hiện sự khác biệt giữa các nghiệm thức. Các giá trị trung bình được so sánh bằng phép thử Duncan ở mức ý nghĩa 5%.
STT Chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp
1 pH Máy đo Mettler – Toledo AG BHMY
schwerzenbach, Switzerland
2 P_PO43- mg/L Phương pháp Acid ascorbic
3 N_NH4+ mg/L Phương pháp Idophenol blue
4 N_NO3- mg/L Phương pháp Salicylate
21
CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Đặc điểm hóa lý nước thải biogas và nước ao tưới cho cây
Nước thải biogas dùng trong thí nghiệm được lấy từ túi ủ biogas với nguyên liệu nạp bèo tai tượng của nông hộ Nguyễn Văn Thanh tại xã Mỹ Khánh huyện Phong Điền thành phố Cần Thơ.
Bảng 4.1: Chất lượng nước thải biogas và nước ao tưới cho cây
Thời gian Chỉ tiêu pH N-NH4+ (mg/L) N-NO3- (mg/L) P-PO43- (mg/L) K+ (mg/L) Nước thải biogas
Đợt 1 (01/08/2014) 6,59 40,9 0,6 2,1 47,8 Đợt 2 (16/08/2014) 6,99 43,1 0,62 2,63 47,2
Nước ao
Đợt 1 (01/08/2014) 7,15 0,14 0,16 0,31 3,16 Đợt 2 (16/08/2014) 7,4 1,68 0,26 0,31 3,16
Kết quả Bảng 4.1 cho thấy giá trị pH của nước thải biogas và nước ao dao động trong khoảng 6,59 - 7,4. pH này ở khoảng trung tính nên thích hợp cho hầu hết các loại cây trồng. Nước thải biogas có hàm lượng đạm, lân và các chất dinh dưỡng tốt cho cây trồng. Theo Nguyễn Quang Khải (2009) các nguyên tố NPK của nguyên liệu sau khi phân hủy qua hệ thống biogas hầu như không bị tổn thất mà được chuyển hóa thành dạng phân lỏng mà cây trồng dễ hấp thu như NH4+, NO3-… Kết quả phân tích cho thấy nồng độ N_NH4+ trong nước thải dao động trong khoảng 40,9 - 43,1mg/L, NO3- (0,6 - 0,62), nồng độ P_PO43- (2,1 - 2,6mg/L), kali trong nước thải biogas nằm trong khoảng (47,2 47,8mg/L) các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải biogas biến động không đáng kể, với các dinh dưỡng chính như đạm, lân và kali trong nước thải biogas ở mức độ giàu dinh dưỡng nên có thể sử dụng để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng. Nước thải hệ thống biogas có hàm lượng tổng đạm và tổng lân cao có thể làm phân bón cho việc sản xuất rau màu vì đây là nguồn phân bón tốt có nguồn gốc hữu cơ.
Kết quả phân tích chất lượng nước ao dùng để tưới hăng ngày và phối trộn với nước thải biogas ở các mức pha loãng (Bảng 4.1) cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm trong nước ao ít biến động theo thời gian. pH (7,15 - 7,4) nằm trong khoảng thích hợp cho việc trồng vạn thọ, N_NH4 dao động trong khoảng (0,14 - 1,68),
22
NO3- (0,16 - 0,26), nồng độ P_PO43- (0,31mg/L), kali có giá trị (3,16mg/L). Điều này có thể do ao rộng và nằm trong khu vực kín ít trao đổi nước với khu vực ngoài nên ít có sự biến động nồng độ các chất.
4.2 Sinh trưởng và phát triển của cây vạn thọ (Tagetes patula L.)
4.2.1 Chiều cao cây
Theo Đào Thanh Vân (2007) chiều cao cây là một trong những yếu tố quan trọng đánh giá sự sinh trưởng của cây trồng và bị chi phối bởi điều kiện dinh dưỡng cung cấp. Kết quả phân tích về chiều cao cây được trình bày ở hình 4.1
Hình 4.1: Diễn biến chiều cao cây vạn thọ giữa các nghiệm thức theo thời gian (n=6)
Ghi chú: các cột có cùng ký tự a, b thì không có sự khác biệt ở mức ý nghĩa 5% (Duncan) tại cùng một thời điểm.
Kết quả phân tích ở hình 4.1 cho thấy chiều cao cây ở các nghiệm thức tăng có ý nghĩa thống kê 5% theo thời gian 1, 15, 30, và 45 ngày sau khi trồng (NSKT). Ở giai đoạn 15 NSKT chiều cao cây không có sự chênh lệch lớn giữa các nghiệm thức chiều cao dao động trong khoảng (14,5 - 15,8cm), ở nghiệm thức tưới 100% nước thải biogas (NT1) cây đạt chiều cao lớn (15,8 ± 0,7cm), cao hơn cả nghiệm thức ĐC (14,3± 0,3cm) và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05). Điều này phù hợp do cây mới phục hồi sinh trưởng sau khi trồng nên nhu cầu dinh dưỡng cây chưa cao, vì vậy ở các mức pha loãng khác nhau đều đáp ứng tốt nhu cầu dinh dưỡng cho cây tăng trưởng nên không có sự khác biệt nhiều giữa các nghiệm thức sử dụng nước thải biogas. Chiều cao cây ở các nghiệm thức sử dụng nước thải biogas cao hơn cả nghiệm thức sử dụng phân hóa học. Điều này có thể do cây trồng
b 0 5 10 15 20 25 30 35 1 15 30 45
Ngày sau khi trồng
C hi ều c ao ( cm ) ĐC NT1 NT2 NT3 NT4 a a b ab ab ab a c ab ab b
23
trong giai đoạn đầu nhu cầu dinh dưỡng để tăng trưởng chiều cao trong chủ yếu là đạm. Dạng cây trồng dễ hấp thụ là NH4+, NO3- trong khi đó dinh dưỡng trong nước thải biogas cung cấp đạm chủ yếu là NH4+ và NO3- nên cây hấp thu tốt hơn đạm
phân hóa học (đạm chủ yếu NO3-) vì vậy ở các nghiệm thức tưới nước thải cây có
xu hướng tăng chiều cao tốt hơn phân hóa học.
Giai đoạn 30 NSKT chiều cao cây khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức (p<0,05). Nghiệm thức tưới 100% nước thải biogas (NT1) cây đạt chiều cao lớn nhất 28 ± 0,7cm, cao khác biệt (p<0,05) so với nghiệm thức 25%
nước thải biogas (NT4) 25,8 ± 0,4cm và nghiệm thức đối chứng (ĐC) có chiều cao
14,3± 0,3cm, và không khác biệt với các nghiệm thức 75% nước thải biogas (NT2)
có chiều cao 30,3 ± 0,2cm, nghiệm thức 50% nước thải biogas (NT3) có chiều cao 30,7 ± 0,8cm. Kết quả trên cho thấy chiều cao cây giảm ở nghiệm thức có tỉ lệ pha loãng cao là do nhu cầu dinh dưỡng ngày càng tăng của cây trồng khi đã phục hồi sinh trưởng thích nghi với môi trường và tăng cường hấp thu dinh dưỡng để phát triển. Nghiệm thức sử dụng nước thải biogas cây phát triển chiều cao tốt hơn nghiệm thức đối chứng. Theo Võ Thị Gương và ctv (2010) phân hữu cơ từ dung dịch và chất cặn hầm ủ biogas giúp cải thiện pH, tăng hàm lượng chất hữu cơ, đạm hữu cơ dễ phân hủy, lân dễ tiêu trong đất giúp cây trồng hấp thụ tốt hơn đây có thể là nguyên nhân các nghiệm thức sử dụng nước thải biogas chiều cao tốt hơn nghiệm thức sử dụng phân hóa học (ĐC). Vì vậy, nước thải có tác dụng thúc đẩy cây tăng trưởng chiều cao nhanh hơn so với phân hóa học.
Giai đoạn 45 NSKT, chiều cao giữa các nghiệm thức tương đối đồng đều nhau và dao động trong khoảng (30,3 - 31,3cm). Kết quả này tương đồng với nghiên cứu của Lê Thị Thu Hương ( 2009) khi trồng hoa vạn thọ với giá thể (Xơ dừa + trấu + đất (1:1:1) ) cho chiều cao cây đạt 30cm. Điều này có thể do đến thời điểm thu hoạch cây đạt chiều cao tối đa ở các nghiệm thức nên chiều cao các cây khá đồng. Lê Thị Thu Hương (2009) khi trồng hoa vạn thọ với giá thể (Xơ dừa + trấu + đất (1:1:1)) cho chiều cao cây đạt 30cm, khi đến thời điểm thu hoạch các cây đều đạt chiều cao tối đa nên không có sự biến động nhiều ở các nghiệm thức.
Tốc độ tăng trưởng chiều cao qua các giai đoạn là hiệu số của chiều cao giai đoạn sau và chiều cao giai đoạn trước chia với với số ngày theo dõi tương ứng. Kết quả bảng 3.2 cho thấy tốc độ tăng trưởng chiều cao của cây vạn thọ ở giai đoạn 1 - 15 ngày sau khi trồng (NSKT) không có sự khác biệt giữa các nghiệm thức pha loãng nước thải biogas (p>0,05) và dao động trong khoảng (0,57 - 0,67cm/ngày). Nghiệm thức tưới 100% nước thải biogas (NT1) tốc độ tăng trưởng chiều cao (0,67 ± 0,04cm/ngày) và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức ĐC (0,56 ± 0,02cm/ngày). Giai đoạn từ 16 - 30 NSKT tốc độ tăng trưởng chiều cao cây khá mạnh ở các nghiệm thức và có sự chênh lệch giữa các nghiệm thức sử dụng nước
24
thải biogas (p<0,05). Nghiệm thức 100% nước thải biogas (NT1) đạt tốc độ tăng trưởng lớn nhất 0,81 ± 0,04cm/ngày và cao khác biệt (p<0,05) so với nghiệm thức 25% nước thải biogas (NT4) 0,7 ± 0,03cm/ngày và nghiệm thức ĐC 0,61 ± 0,05cm/ngày. Điều này có thể do cây đã thích nghi với môi trường, bén rể và tăng cường hút chất dinh dưỡng, nước thải biogas ở NT1 đáp ứng tốt và kịp thời nhu cầu nên cây tăng trưởng khá mạnh. Đồng thời việc tăng lượng nước thải tưới cho cây vạn thọ (230 mL/cây) sẽ giúp chiều cao cây tăng nhanh hơn. Theo nghiên cứu Phan Văn Lưu (2011) khi trồng cải bẹ xanh, nghiệm thức sử dụng nước thải biogas góp phần tăng trưởng chiều cao cây và chiều rộng lá cải bẹ xanh.
Bảng 4.2: Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các nghiệm thức theo thời gian
Đơn vị (cm/ngày) Nghiệm thức Giai đoạn 1 – 15 16 – 30 31 – 45 ĐC 0,56b ± 0,02 0,61b ± 0,05 0,52a ± 0,04 NT1 0,67a ± 0,04 0,81a ± 0,04 0,20c ± 0,03 NT2 0,61ab ± 0,04 0,79a ± 0,06 0,23bc ± 0,05 NT3 0,61ab ± 0,02 0,76ab ± 0,06 0,28bc ± 0,03 NT4 0,57ab ± 0,03 0,7b ± 0,03 0,34b ± 0,05
Các cột cùng ký tự a, b thể hiện không có sự khác biệt ở mức ý nghĩa 5% (Duncan) giữa nghiệm thức theo thời gian.
Ghi chú: ĐC: phân hóa học; NT1: 100% nước thải biogas; NT2: 75% nước thải biogas; NT3: 50% nước thải biogas; NT4: 25% nước thải biogas.
Giai đoạn 30 NSKT đến thu hoạch tốc độ tăng trưởng chiều cao có sự khác biệt giữa các nghiệm thức (p<0,05). Nghiệm thức 100% nước thải biogas (NT1) cho kết quả tốc độ tăng trưởng thấp nhất (0,20 ± 0,03cm/ngày) và khác biệt (p<0,05) so với nghiệm thức NT4 (0,34 ± 0,05cm/ngày) và thấp hơn so với nghiệm thức NT2 (0,23 ± 0,05cm/ngày) và NT3 (0,28 ± 0,03cm/ngày). Nghiệm thức ĐC (0,52 ± 0,04cm/ngày) cho kết quả tăng trưởng lớn nhất trong tất cả các nghiệm thức và cao khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) so với các nghiệm thức sử dụng nước thải biogas. Điều này do các nghiệm thức có mức tăng trưởng cao trong giai đoạn trước (16 - 30 NSKT) như nghiệm thức 100% nước thải biogas (NT1), nghiệm thức 75% nước thải biogas (NT2), nghiệm thức 50% nước thải biogas (NT3) bước sang giai đoạn tăng trưởng ổn định và đạt chiều cao tối đa sớm hơn so với các nghiệm thức