Bảng 2.3: Thời điểm thu mẫu và các chỉ tiêu phân tích
TT Thời gian thu mẫu
(tuần sau khi ủ) Chỉ tiêu theo dõi
1 1* Nhiệt độ, ẩm độ, Ntổng số (%), C (%), tỷ số C/N. Nhiệt độ, ẩm độ, Ntổng số (%), C (%), tỷ số C/N. 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7* * Xác định thêm các chỉ tiêu: Ptổng số (%); Ktổng số (%). 2.3.1 Diễn biến đống ủ
Nhiệt độ: Được đo trực tiếp ngoài đống ủ, dùng nhiệt kế cắm vào 4 vị trí trên đóng ủ sau khoảng 10 phút thì ghi kết quả từ đó tính trung bình nhiệt độ của đống ủ.
Ẩm độ: Thu khoảng 300g mẫu rơm rạ/lặp lại cho vào bọc nylon, ký hiệu nghiệm thức, sau đó đem vào phòng phân tích bằng cách cân và cho vào túi giấy đem sấy kiệt cho đến khi ẩm độ không đổi, đem cân và tính ẩm độ.
2.3.2 Tính chất phân ủ
Mẫu phân tích các chỉ tiêu khác (tại phòng thí nghiệm Hóa học đất, Bộ môn Khoa học đất), mẫu rơm rạ được cho vào túi giấy, sấy khô ở nhiệt độ khoảng 700C trong 48 giờ và phân tích các chỉ tiêu khác.
Tính chất phân ủ được đánh giá qua các thỉ tiêu sau:
2.3.2.1 Hàm lượng đạm tổng số được thực hiện theo phương pháp chưng cất Kjeldahl. Kjeldahl.
Nguyên lý
Phương pháp xác định N tổng số trong đất được tiến hành qua hai bước: Bước 1: Vô cơ hóa chuyển toàn bộ các dạng N trong mẫu sang dạng N- NH4+
Mẫu đất được vô cơ hóa trong hỗn hợp acid Sulfuric-salicylic có sự tham gia của hỗn hợp xúc tác CuSO4:Na2SO4:Se. Chất hữu cơ sẽ bị phân hủy và giải phóng ra đạm dưới dạng NH4+ theo các phản ứng sau:
CH2NH2OH +3H2SO4 2CO2 + 3SO2 + 4H2O + (NH4)2SO4
C6H4OH-COOH + HNO3 C6H3(OH)(NO2)CHOOH + H2O Salisilic acid Nitrosalisilic acid
Nitrosalisilic acid dưới tác dụng của Na2SO4
6H2SO3 + 2C6H3(OH)(NO2)COOH + H2O2C6H3(OH)(NO2)COOH + 6H2SO4
2C6H3(OH)(NO2)COOH + 12 H2SO4 (NH4)2SO4 + 14 CO2 + 6SO2 + 3H2O
Các chất xúc tác như K2SO4, Na2SO4 có tác dụng nâng cao nhiệt độ sôi. Se, Hg thúc đẩy quá trình oxy hóa các chất hữu cơ. FeSO4 làm gia tăng quá trình khử. Cu là chất có tính khử được dùng rộng rãi.
CuSO4 + C Cu2SO4 + CO2 + SO2
Cu2SO4 + H2SO4 2CuSO4 + CO2 + 2H2O
Kết thúc phản ứng toàn bộ đạm trong các liên kết (N-N, N-O) đã được chuyển thành NH4+, dạng muối (NH4)2SO4. Do CuSO4 sau khi tham gia công phá mẫu hoàn nguyên trở về trạng thái ban đầu làm dung dịch vô cơ có màu xanh, nên ngoài vai trò là chất xúc tác còn được xem như chất chỉ thị kết thúc của quá trình vô cơ hóa.
Bước 2: Xác định hàm lượng N trong mẫu bằng phương pháp chưng cất Kjeldahl
Cho dung dịch NaOH đậm đặc tác dụng với (NH4)2SO4. Khí NH3 sinh ra được hơi nóng từ dàn chưng cất đẩy thoát qua ống ngưng lạnh tạo thành NH4OH. Hứng NH4OH vào dung dịch acid boric 2%. Với sự hiện diện của chất chỉ thị màu methyl red-bromocresol green dung dịch có màu xanh. Dùng H2SO4 đã biết trước nồng độ chuẩn độ cho đến khi mẫu chuyển màu từ xanh lam sang tím đỏ. Hàm lượng N tổng số được xác định dựa vào hàm lượng acid tiêu hao.
Các phản ứng được minh họa như sau:
(NH4)2SO4 + NaOH Na2SO4 + 2NH3 + H2O 2NH3 + H2O < NH4OH
NH4OH + H3BO3 NH4H2BO3 + H2O
2NH4H2BO3 + H2SO4 (NH4)2SO4 + H3BO3 (1) N tổng số được tính theo công thức:
W V V N V V N 2 1 0) 0.014 100 ( % Trong đó:
V: Lượng H2SO4 tiêu hao khi chuẩn độ mẫu thật, ml V0: Lượng H2SO4 tiêu hao khi chuẩn độ mẫu blank, ml V1: Thể tích dung dịch vô cơ hóa, ml
V2: Thể tích dung dịch vô cơ hóa đem chưng cất, ml N: Nồng độ đương lượng H2SO4 dùng chuẩn độ
(V-V0) x N: Số đương lượng N trong V2 ml dung dịch vô cơ hóa, meq 0.014: Hệ số tính từ meq N ra g N
Dựa vào phản ứng (1) ta có:
1 phân tử H2SO4 tác dụng với 2 phân tử NH4H2BO3 2 phân tử NH4H2BO3 có 2 nguyên tử N, 14 x 2 = 28 g N Như vậy:
1M H2SO4 tác dụng với 28 g N 1N H2SO4 tác dụng với 14 g N
=> 1 meq H2SO4 tác dụng với 0,014 g N W: Trọng lượng mẫu phân tích, (g).
100: Hệ số đổi ra %
2.3.2.2 Hàm lượng lân tổng số P2O5 (%) được đo bằng máy quang phổ. Nguyên lý Nguyên lý
Mẫu được vô cơ hóa bằng hỗn hợp acid H2SO4 ở nhiệt độ cao, sau đó hàm lượng lân có trong mẫu được xác định bằng phương pháp so màu xanh melybdate ở bước sóng 880nm.
Phương pháp này sử dụng để xác định P tổng số cho các loại phân như super phosphate, phân apatit, các loại phân phức hợp như amophot, nitrophot, các loại phân hỗn hợp khoáng và hữu cơ khoáng…..
P tổng số được tính theo công thức:
Trong đó:
a: Số P mg tính từ mẫu có phân
b: Số P mg tính từ mẫu không có phân
V0: Thể tích bình định mức chứa dung dịch mang so màu V1: Thể tích bình định mức chứa dung dịch vô cơ mẫu (ml) V2: Thể tích dung dịch hút để phân tích (ml)
W: Trọng lượng mẫu cân dùng để vô cơ (g) 100: Hệ số đổi ra %
1000: Hệ số đổi ra mg
K: Hệ số khô kiệt của mẫu phân bón.
1000 1000 ) ( 100 ) ( (%) 2 0 1 V g W K V V mg b a P % P = % P2O5 x 0.436
2.3.2.3 Hàm lượng kali tổng số K2O(%) được đo bằng máy hấp thu nguyên tử. tử. tử.
Nguyên lý
Hàm lượng Kali có trong mẫu được công phá bằng phương pháp vô cơ hóa mẫu trong môi trường acid Sulfuric mạnh, toàn bộ chất hữu cơ bị oxy hóa ở nhiệt độ cao. Sự oxy hóa hoàn toàn nhờ sự hiện diện của H2SO4 tại nhiệt độ cao. Vô cơ hóa nhằm chuyển tất cả các nguyên tố Kali hiện diện trong các hợp chất hữu cơ sang dạng vô cơ. Trong quá trình vô cơ hóa, lượng nước bị mất đi, các chất khoáng còn lại nằm ở dạng muối vô cơ hòa tan. Mẫu được đo trên máy hấp thu nguyên tử, mẫu được đo bằng hỗn hợp khí acetylen. Ngọn lửa cắt đứt các liên kết phân tử tạo thành nguyên tử Kali tự do, chúng hấp thu ánh sáng đơn sắc đặc trưng phát xạ từ bóng đèn cảu nguyên tố Kali (cathode rỗng). Bước sóng đặc trưng cho K là 766nm.
K tổng số được tính theo công thức:
Trong đó:
a: Nồng độ K ở mẫu cây (ppm)
b: Nồng độ K ở mẫu thử không (ppm) Vtrích: Thể tích sau khi vô cơ hóa mẫu 1000ml: Hệ số đổi ra ml
Vđo: Thể tích mẫu đem đo 100: Hệ số đỗi ra %
W(g) x 1000(g): Trọng lượng mẫu (mg)
2.3.2.4 Hàm lượng % Carbon được xác định bằng phương pháp cân trọng lượng. lượng.
Tráng cốc sành bằng nước cất, cho vào tủ sấy ở 1050C trong một giờ, lấy ra để nguội trong bình hút ẩm 30 phút, cân cốc. Cho mẫu đã sấy khô vào cốc, cân trọng lượng mẫu. Đem mẫu nung ở 1050C trong 3 giờ. Sau đó, cho vào bình hút ẩm khoảng 30 phút, đem cân trọng lượng cốc + mẫu ở 1050C. Sau đó cho vào tủ đun 8000C trong 1 giờ, để nguội cân trọng lượng cốc + mẫu ở 8000C.
) ( 1000 1000 100 ) ( (%) mg W V ml V V mg b a K hút đo trích K2O (%) = % K x 1.2
% Carbon được tính theo công thức:
2.4 XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ PHÂN TÍCH THỐNG KÊ
Sử dụng phần mềm EXCEL để nhập số liệu, dùng phần mềm SPSS để tính toán thống kê các kết quả thí nghiệm, phân tích phương sai ANOVA để tìm sự khác biệt, so sánh trung bình bằng phương pháp DUNCAN ở mức ý nghĩa 5%.
C mas coc C mau coc C maus coc W W W CHC 0 0 0 105 . 800 . 105 . 100 % 724 , 1 % %C CHC
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 KHẢ NĂNG PHÂN HỦY RƠM RẠ Ủ VỚI TRICHODERMA, VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM VÀ VI KHUẨN HÒA TAN LÂN KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM VÀ VI KHUẨN HÒA TAN LÂN
3.1.1 Diễn biến nhiệt độ đống ủ
Nhiệt độ trong các nghiệm thức biến động từ 35 đến 630C và cao nhất ở tuần thứ nhất. Tuy nhiên đối với nghiệm thức chỉ xử lý Trichoderma thì nhiệt độ thấp hơn chỉ từ 36 đến 530C và có xu hướng ổn định trong quá trình ủ. Điều đó cho thấy có sự phân hủy rơm rạ sinh ra nhiệt trong đống ủ và có sự gia tăng nhiệt độ trong đống ủ đã giúp cho quá trình ủ diễn ra nhanh hơn. Ở nhiệt độ từ 41,7 đến 54,50C được ghi nhận là thích hợp cho quá trình ủ và tương tự với các kết quả nghiên cứu trước đây của Bach và ctv, (1984), Misra và ctv, (2003).
Nhiệt độ trong đống ủ là do quá trình hoạt động của vi sinh vật sinh ra nhiệt. Trong suốt quá trình ủ, nhiệt độ được ghi nhận hàng tuần vào khoảng thời gian cố định trong ngày. Kết quả đo nhiệt độ thể hiện trong Hình 3.1
25 40 55 70 0 1 2 3 4 5 6 7 Thời gian (tuần sau khi ủ) Nhiệt độ 0
C
NT 1 NT 2
NT 3 NT 4
NT 5 Nhiệt độ môi trường
Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn nhiệt độ của 5 nghiệm thức trong 7 tuần ủ (Tháng 08/2013)
Ghi chú:
NT 1: Chỉ sử dụng Trichoderma (ĐC) (thu mẫu rơm sau khi suốt 1 tuần)
NT 2: Trichoderma + Đạm + Lân (thu mẫu rơm sau khi suốt 1 tuần)
NT 3: Trichoderma + Lân + Vi khuẩn hòa tan lân (thu mẫu rơm ngay sau khi suốt)
NT 4: Trichoderma + Đạm + Vi khuẩn cố định đạm (thu mẫu rơm ngay sau khi suốt)
NT 5: Trichoderma + Đạm + Lân + Vi khuẩn cố định đạm + Vi khuẩn hòa tan lân (thu mẫu rơm ngay sau khi suốt)
Từ kết quả Hình 3.1 cho thấy nhiệt độ trung bình của các nghiệm thức bắt đầu tăng từ khi bắt đầu ủ và dao động trong khoảng 39-500C. Đây là khoảng nhiệt độ tối ưu cho tốc độ phân hủy sinh học (Lê Hoàng Việt, 2004).
Ở nghiệm thức 1, 2 và 5 nhiệt độ trong tuần đầu thấp hơn so với các nghiệm thức khác (chỉ 470C, 57,30C). Nguyên nhân có thể do ẩm độ thấp nên ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật nên quá trình phân hủy bị chậm lại. Sau 2 tuần quá trình đảo trộn và thêm nước giúp cho ẩm độ ổn định lại từ đó nhiệt độ cũng ổn định hơn.
Từ tuần thứ 2 đến tuần thứ 5 nhiệt độ có xu hướng ổn định và nằm trong khoảng 37-54,60C. Và có xu hướng giảm ở tuần thứ 6 và tuần thứ 7 (chỉ còn khoảng 34-370C) gần về nhiệt độ môi trường cho thấy quá trình phân hủy đã kết thúc. Riêng nghiệm thức thức 4 có xu hướng giảm đều nhiệt độ từ sau tuần thứ nhất, như vậy có thể nhận xét tốc độ phân hủy hữu cơ ở nghiệm thức thứ 4 ổn định hơn so với các nghiệm thức còn lại.
3.1.2 Diễn biến ẩm độ đống ủ
Ẩm độ là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vât, đồng thời cũng là nhân tố quyết định đến thời gian ủ. Nếu ẩm độ quá cao thì vi sinh vật yếm khí sẽ phát triển mạnh, ngược lại, nếu ẩm độ quá thấp sẽ làm vi sinh vật chết. Trong quá trình thí nghiệm, ẩm độ được theo dõi và điều chỉnh nằm trong khoảng 50-70% (trung bình là 60) cho phù hợp quá trình ủ (Lê Hoàng Việt, 2004).
50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 7 Ẩm độ (%) NT 1 NT 2 NT 3 NT 4 NT 5
Thời gian (tuần sau ủ)
Hình 3.2: Biểu đồ biểu thị ẩm độ của 5 nghiệm thức qua 7 tuần ủ. (Tháng 08/2013)
Ghi chú:
NT 1: Chỉ sử dụng Trichoderma (ĐC) (thu mẫu rơm sau khi suốt 1 tuần) NT 2: Trichoderma + Đạm + Lân (thu mẫu rơm sau khi suốt 1 tuần)
NT 3: Trichoderma + Lân + Vi khuẩn hòa tan lân (thu mẫu rơm ngay sau khi suốt) NT 4: Trichoderma + Đạm + Vi khuẩn cố định đạm (thu mẫu rơm ngay sau khi suốt)
NT 5: Trichoderma + Đạm + Lân + Vi khuẩn cố định đạm + Vi khuẩn hòa tan lân (thu mẫu rơm ngay sau khi suốt)
Từ Hình 3.2 cho thấy ẩm độ của các nghiệm thức có xu hướng ổn định từ tuần thứ nhất đến tuần thứ 7. Ẩm độ dao động trong khoảng từ 57,76 đến
74,26%. Ẩm độ ở nghiệm thức thứ 4 và nghiệm thức thứ 5 ổn định hơn các nghiệm thức còn lại.
3.1.3 Diễn biến hàm lượng % C
Trong quá trình ủ, carbonhydrat có thể mất đi do sự chuyển hóa thành CO2
theo con đường sau:
Carbonhydrat Đường đơn Acid hữu cơ CO2 và nguyên sinh chất của vi sinh vật. 0 10 20 30 40 50 60 1 2 3 4 5 6 7 NT 1 NT 2 NT 3 NT 4 NT 5 Hàm lượng % C
Thời gian (tuần sau ủ)
Hình 3.3: Biểu đồ biểu thị hàm lượng % C của 5 nghiệm thức qua 7 tuần ủ. (Tháng 08/2013)
Ghi chú:
NT 1: Chỉ sử dụng Trichoderma (ĐC) (thu mẫu rơm sau khi suốt 1 tuần)
NT 2: Trichoderma + Đạm + Lân (thu mẫu rơm sau khi suốt 1 tuần)
NT 3: Trichoderma + Lân + Vi khuẩn hòa tan lân (thu mẫu rơm ngay sau khi suốt)
NT 4: Trichoderma + Đạm + Vi khuẩn cố định đạm (thu mẫu rơm ngay sau khi suốt)
NT 5: Trichoderma + Đạm + Lân + Vi khuẩn cố định đạm + Vi khuẩn hòa tan lân (thu mẫu rơm ngay sau khi suốt)
Qua Hình 3.3 cho thấy hàm lượng C của các nghiệm thức đều giảm xuống. Hàm lượng carbon ở nghiệm thức 1 giảm xuống còn 41,26% sau 7 tuần ủ, nghiệm thức 2 giảm còn 39,3% sau 6 tuần ủ, nghiệm thức 3 giảm còn 39,32% sau 6 tuần ủ, nghiệm thức 4 giảm còn 41% sau 6 tuần ủ, nghiệm thức 5 giảm còn 39,26 sau 6 tuần ủ.
Sau tuần thứ 6 thì hàm lượng carbon ở nghiệm thức 1, 2 và 5 tiếp tục giảm. Cho thấy tốc độ phân hủy hữu cơ ở nghiệm thức 3 và 4 đã ngừng lại ở tuần thứ 6 nhanh hơn ở nghiệm thức 1, 2 và 5 ở nghiệm thức 1, 2 và 5 tốc độ phân hủy chất hữu cơ chậm hơn so với nghiệm thức 3 và 4.
Từ kết quả thí nghiệm cho thấy khi kết hợp ủ rơm có bổ sung thêm
Trichoderma sau 5 tuần hàm lượng % C giảm còn 42,93% và khi ủ kết hợp
Trichoderma + vi khuẩn cố định đạm + vi khuẩn hòa tan lân thì hàm lượng %C
giảm còn 39,27% vẫn cao hơn nghiên cứu của Trần Thị Ngọc Sơn và ctv, (2011), ns ns ns a b c d b c a b d a c b a c d d e e e e
khi ủ rơm với Trichoderma sau 5 tuần ủ thì % C giảm còn 33,2% (thời gian ủ
trước vụ Hè- Thu 2006). Nguyên nhân có thể do thời gian ủ khác nhau.
Như vậy, từ hàm lượng carbon và diễn biến nhiệt độ cho thấy thời gian phân hủy hữu cơ của các nghiệm thức khác nhau. Từ kết quả thí nghiệm cho thấy nghiệm thức 3 có thời gian phân hủy nhanh (còn 39,32% sau 6 tuần ủ).
Theo Trần Thị Ngọc Sơn và ctv, (2011), hàm lượng C (%) sau 5 tuần ủ là
33,2% (chỉ bổ sung Trichoderma) thấp hơn nghiệm thức 1 (chỉ bổ sung Trichoderma) 42,93% và thấp hơn nghiệm thức 5 (kết hợp Trichoderma + vi
khuẩn cố định đạm + vi khuẩn hòa tan lân) 39,27%. 3.1.4 Diễn biến hàm lượng đạm tổng số
Hàm lượng đạm có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của vi sinh vật, nếu đạm thấp sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật. Trong suốt quá trình ủ Ntổng số sẽ luôn thay đổi.
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 1 2 3 4 5 6 7 NT 1 NT 2 NT 3 NT 4 NT 5
Thời gian (tuần sau khi ủ) Hàm lượng Nts (%)
Hình 3.4: Biểu đồ biểu thị hàm lượng đạm tổng số của 5 nghiệm thức qua 7 tuần (Tháng 08/2013)
Ghi chú:
NT 1: Chỉ sử dụng Trichoderma (ĐC) (thu mẫu rơm sau khi suốt 1 tuần)
NT 2: Trichoderma + Đạm + Lân (thu mẫu rơm sau khi suốt 1 tuần)
NT 3: Trichoderma + Lân + Vi khuẩn hòa tan lân (thu mẫu rơm ngay sau khi suốt)
NT 4: Trichoderma + Đạm + Vi khuẩn cố định đạm (thu mẫu rơm ngay sau khi suốt)
NT 5: Trichoderma + Đạm + Lân + Vi khuẩn cố định đạm + Vi khuẩn hòa tan lân (thu mẫu rơm ngay sau khi suốt)
Từ Hình 3.4 cho thấy, hàm lượng Ntổng số của rơm sau khi ủ ở tất cả các nghiệm thức đều có xu hướng tăng lên trong quá trình ủ. Ở nghiệm thức thứ 4 và nghiệm thức thứ 5 hàm lượng Ntổng số tăng cao 2,6% ở nghiệm thức 4 và 2,7% ở nghiệm thức 5. Sự tăng hàm lượng Ntổng số có thể do trong quá trình ủ ở nghiệm
c a d b b a d c b a a b c d a b c d a b c d e d c d e e e e e ns
thức thứ tư và nghiệm thức thứ 5 có bổ sung thêm vi khuẩn cố định đạm và Urê,