3.5.1 Thời gian thu mẫu
Mẫu nước thải biogas và nước ao được thu 2 đợt. Mẫu bắt đầu được thu khi bố trí thí nghiệm và đợt 2 cách đợt 1 là 15 ngày.
3.5.2 Phương pháp thu và bảo quản mẫu
Sử dụng chai nhựa 1lít, tráng chai bằng nước tại hiện trường. Khuấy trộn và thu mẫu với độ sâu cách mặt nước 20 - 30cm, sau khi lấy đầy thể tích chai đậy kín nắp lại ghi rõ lý lịch mẫu đã thu sau đó bảo quản mẫu theo bảng sau:
Bảng 3.4: Phương pháp thu mẫu và bảo quản mẫu
STT Chỉ tiêu Dụng cụ chứa Bảo quản Thời gian bảo quản
1 pH Chai nhựa PE Lạnh 2 – 4oC, trong tối 24 giờ
2 P-PO43- Chai nhựa PE Lạnh 2 – 4oC 24 giờ
3 N-NH4+ Chai nhựa PE Lạnh 2 – 4oC 24 giờ
4 N-NO3- Chai nhựa PE Lạnh 2 – 4oC 24 giờ
5 K+ Chai nhựa PE Lạnh 2 – 4oC 24 giờ
3.5.3 Phương pháp phân tích mẫu
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 và Trung tâm Kỹ thuật và Ứng dụng công nghệ Cần Thơ.
Bảng 3.5: Phương pháp phân tích mẫu
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
5 K+ mg/L Phuơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa
3.6 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
Sử dụng phần mềm Microsoft Excel và SPSS tổng hợp số liệu và vẽ biểu đồ. Trong đó sử dụng kiểm định Duncan để so sánh các chỉ tiêu giữa các nghiệm thức với nhau trong cùng một thời điểm.
Chương IV
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 ĐẶC ĐIỂM HÓA, LÝ CỦA NƯỚC THẢI BIOGAS VÀ NƯỚC AO
Chất lượng nước thải biogas với nguyên liệu nạp phân heo và chất lượng nước ao được thu tại hộ gia đình bác Lê Hoàng Thanh ở xã Mỹ Khánh, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ. Các dạng đạm, lân và kali được phân tích trong thí nghiệm là các dạng có trong nước thải biogas và nước ao mà cây có thể dễ dàng hấp thu như: N-NH4+ , N-NO3-, P-PO43-, K+.
Bảng 4.1: Chất lượng nước thải biogas với nguyên liệu nạp phân heo và nước ao 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) 7,28 167,1 0,15 54,5 51,4
Đợt 2 (16/08/2014) 7,51 166,6 0,14 50,7 50,2
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 0,21 0,31 3,16
Kết quả phân tích ở bảng 4.1 cho giá trị pH của nước thải túi ủ biogas và nước ao dao động trong khoảng 7,15 – 7,51. pH này ở khoảng trung tính nên thích hợp cho hầu hết các loại cây trồng. Ngoài ra hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nước thải biogas phân heo không biến động nhiều qua thời gian trong đó hàm lượng N-NH4+ khoảng (0,14 – 1,68 mg/L), N-NO3- (0,15 – 0,14 mg/L), P-PO43- (50,5 – 54,5 mg/L), K+ (50,2 – 51,4 mg/L), sự ổn định về mặt dinh dưỡng này là do nước thải túi ủ biogas được lấy liên tục từ lúc bố trí thí nghiệm cho đến 10 ngày sau khi bố trí thí nghiệm thì ngưng không lấy nữa và được trữ trong túi nilon dùng để tưới cho vạn thọ tới lúc kết thúc thí nghiệm, trong lúc thu và trữ nước thải thì hệ thống biogas phân heo đã hoạt động ổn định, số lượng heo nuôi trong lúc lấy và trữ nước thải không đổi, nên lượng phân heo nạp vào túi ủ biogas cũng tương đối ổn định, vì vậy hàm lượng dinh dưỡng của nước thải túi ủ biogas trong thời gian này sẽ không biến động nhiều. Bên cạnh đó hàm lượng dinh dưỡng trong nước ao cũng không biến động nhiều theo thời gian N-NH4+ dao động trong khoảng (1,14 - 1,68 mg/L), N-NO3- (0,16 - 0,26 mg/L), nồng độ P-PO43- (0,31 mg/L), K+ có giá trị (3,16 mg/L). Nguyên nhân là ao kín, nằm trong khu vực ít có sự lưu thông nước với bên ngoài.
Hàm lượng dinh dưỡng có trong nước thải túi ủ biogas cao hơn nhiều so với nước ao bình thường. Trong đó hàm lượng N-NH4+ (166,6 – 167,1 mg/L) trong nước thải túi ủ biogas cao hơn khoảng 97 lần N-NH4+ (0,14 – 1,68 mg/L) trong nước ao, hàm lượng P-PO43- (50,5 – 54,5 mg/L) của biogas cao hơn khoảng 175 lần hàm lượng P-PO43- (0,31 mg/L), hàm lượng K+ (50,2 – 51,4 mg/L) cao hơn khoảng 18 lần hàm lượng K+ (3,16 mg/L)có trong nước ao. Đặc điểm của chất thải hầm ủ biogas là giàu dưỡng chất như đạm, lân và các nguyên tố vi lượng khác với hàm lượng hữu cơ khá cao (Huỳnh Thị Mỹ Duyên, 2010). Với hàm lượng các chất hữu cơ cao trong nước thải biogas nên thí nghiệm được bố trí với các mức độ pha loãng nước thải biogas khác nhau để tìm ra mức thích hợp cho cây vạn thọ phát triển tốt nhất.
4.2 SỰ TĂNG TRƯỞNG CỦA CÂY VẠN THỌ 4.2.1 Chiều cao cây 4.2.1 Chiều cao cây
Qua hình 4.1 cho thấy chiều cao cây vạn thọ ở các nghiệm thức đều tăng theo thời gian. Thời điểm 15 ngày trồng, chiều cao cây giữa các nghiệm thức trong khoảng 14,2 - 15,7cm và tương đối đồng đều. Ở thời điểm này, nghiệm thức ĐC được cung cấp 1,17g Ure/cây 46% N (538,2mg) là cao hơn hàm lượng đạm có trong 200 ml nước thải 100% và 25% biogas (166,6 – 167,1 mg/L N-NH4+ và 0,14 – 0,15 mg/L N-NO3-), tuy nhiên chiều cao giữa các nghệm thức này không có sự khác biệt. Do trong thời gian đầu khi cây mới vừa chuyển từ vườn ươm ra nên cây cần thời gian để thích nghi với môi trường mới và bộ rễ, lá chưa thực sự phát triển nên việc hấp thu chất dinh dưỡng còn hạn chế.
a a a ab b ba a ab ab ba b a b bc b b b c ab ab 0 5 10 15 20 25 30 35 40
1 ngày 15 ngày 30 ngày 45 ngày
Ngày sau khi trồng
C hi ều c ao c ây (c m ) ĐC NT1 NT2 NT3 NT4
Hình 4.1: Diễn biến chiều cao cây vạn thọ giữa các nghiệm thức theo thời gian
Ghi chú: Trung bình ± SD, n = 6
Các cột có cùng ký tự (a, b, c) theo sau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% giữa các nghiệm thức tại cùng thời điểm 1,15,30 hoặc 45 ngày qua phép thử Duncan.
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 từ 15 – 30 ngày, chiều cao của cây phát triển nhanh hơn và đã có sự khác biệt ở một số nghiệm thức so với giai đoạn đầu. Ở thời điểm cây 30 ngày, chiều cao của các nghiệm thức dao động trong khoảng 26,6 - 29,6cm, cao khoảng gấp đôi so với thời điểm cây 15 ngày. Vì sau 15 ngày cây đã thích nghi và bén rễ mạnh nên yêu cầu dinh dưỡng cao để tăng trưởng, bên cạnh đó đạm rất cần thiết cho giai đoạn sinh trưởng của cây, đặc biệt là phát triển chiều cao, việc tăng lượng nước thải tưới cho cây vạn thọ từ 200ml lên 230ml giúp chiều cao cây tăng nhanh hơn. Theo nghiên cứu Phạm 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. Các nghiệm thức ở thời điểm này thì nghiệm thức ĐC đạt cao nhất với chiều cao là 29,6 ± 0,9cm, kế đó là NT1 và NT2 có chiều cao cây đạt khoảng 28,4 - 29,1cm, tuy nhiên chiều cao của 3 nghiệm thức này không chênh lệch nhiều và sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê, nghiệm thức có chiều cao thấp nhất là nghiệm thức NT4 được tưới 25% biogas với chiều cao đạt 26,6 ± 0,4cm.
Giai đoạn cây từ 30 đến 45 ngày, dù lượng nước thải biogas tưới vạn thọ tăng lên 250ml nhưng chiều cao cây thì tăng trưởng chậm lại, các nghiệm thức tăng từ 26,6 – 29,6cm ở thời điểm cây 30 ngày lên 30,2 – 33,2cm thời điểm cây 45 ngày và dần đi vào ổn định. Theo kết quả nghiên cứu của Lê Thị Thu Hương (2009) khi
trồng cây vạn thọ (Tagetes patula L.) giai đoạn sau 30 ngày thì chiều cao và số lá đi vào ổn định, sự gia tăng là không đáng kể do ở thời điểm này cây đã bắt đầu ra nụ. Ở thời điểm 45 ngày, chiều cao của các nghiệm có sự khác biệt rõ rệt, nghiệm thức ĐC có chiều cao đạt cao nhất là 33,2 ± 1,2 cm, kế đó là nghiệm thức NT2 với chiều cao đạt 31,8 ± 1,6 cm và sự khác biệt giữa 2 nghiệm thức này không có ý nghĩa thống kê 5%. Các nghiệm thức tưới nước thải biogas còn lại đều có chiều cao thấp hơn nghiệm thức ĐC và NT2, khác biệt có ý nghĩa thống kê 5%. Điều này cho thấy khi tưới nước thải biogas với mức độ 75% biogas thì cây sẽ phát triển chiều cao nhanh hơn các nghiệm thức biogas còn lại và tương đối bằng với nghiệm thức tưới phân hóa học ở thời điểm sau 15 ngày trồng. Tuy nhiên theo Võ Phương Chi và Dương Đức Tiến (2004), chiều cao sinh học bình thường của cây vạn thọ (Tagetes patula L.) dao động từ 30 – 35cm. Do đó, với hàm lượng dinh dưỡng trong nước thải biogas là thích hợp cho cây phát triển chiều bình thường mà không gây ức chế đến tốc độ sinh trưởng của cây.
4.2.2 Số nhánh
Nhìn vào Hình 4.2, thời điểm 15 ngày sau khi trồng là thời gian bắt đầu phân cành, trung bình mỗi nghiệm thức có từ 5 – 6 nhánh/cây, số lượng nhánh của nghiệm thức ĐC và NT1 là bằng nhau và khác biệt có ý nghĩa 5% qua phép thử Duncan so với các nghiệm thức còn lại. Ở thời điểm này số nhánh của vạn thọ có xu hướng giảm theo mức độ pha loãng của nước thải biogas. Nghiệm thức có số nhánh cao nhất là nghiệm thức ĐC và NT1 với trung bình 6,0 ± 0,0 nhánh/cây, tiếp theo là nghiệm thức NT2 trung bình 5,5 ± 0,6 nhánh/cây và thấp nhất là 2 nghiệm thức NT3 và NT4 có cùng trung bình số nhánh là 5,0 ± 0,0 nhánh/cây. Sự khác biệt ở đây là do lượng dinh dưỡng (đặc biệt là đạm: N-NH4+ và N-NO3-) có trong nước thải biogas khác nhau mà ta cung cấp cho từng nghiệm thức. Theo Nguyễn Thị Kim Lý và ctv (2012) thì cây cần đạm vào thời kỳ cây chuẩn bị phân cành và phân hóa mầm hoa, nếu bón thừa đạm thì cây phát triển nhiều cành nhánh. Do đó với lượng đạm có trong 100% biogas thì có số lượng nhánh trong 15 ngày đầu sẽ bằng với nghiệm thức bón phân hóa học.
a a b a b b b c b c 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00
15 ngày 30 ngày 45 ngày
Ngày sau khi trồng
Số n há nh /c ây ĐC NT1 NT2 NT3 NT4
Hình 4.2: Diễn biến số nhánh của vạn thọ giữa các nghiệm thức qua thời gian
Ghi chú: Trung bình ± SD, n = 6
Các cột có cùng ký tự (a, b, c) theo sau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% giữa các nghiệm thức tại cùng thời 15, 30 hoặc 45 ngày điểm qua phép thử Duncan.
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.
Thời điểm cây 30 ngày sau khi trồng số nhánh trung bình đếm được của từng nghiệm thức khoảng từ 10,0 - 11,3 nhánh/cây, tăng gấp đôi về số nhánh so với thời điểm cây 15 ngày (5 – 6 nhánh/cây) vì số nhánh của vạn thọ chủ yếu phát triển trong giai đoạn cây từ 15 – 30 ngày sau khi trồng, đây là giai đoạn cây đã thích nghi với điều kiện ngoại cảnh, rễ phát triển mạnh hấp thu chất dinh dưỡng để tập trung cho quá trình sinh trưởng sinh dưỡng. Các nghiệm thức tưới bằng nước thải biogas ở thời điểm cây 30 ngày sau khi trồng thì có số nhánh tương đối bằng nhau trung bình khoảng 10,0 -10,5 nhánh/cây và sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê 5% .
Giai đoạn từ 30 ngày trở về sau, số nhánh của vạn thọ không tăng thêm và đi vào ổn định, số nhánh của nghiệm thức ĐC và các nghiệm thức tưới nước thải biogas trong giai đoạn này trung bình khoảng 9,7 - 10,0 nhánh/cây, sự khác biệt là không có ý nghĩa thống kê. Vì giai đoạn sau 30 ngày là giai đoạn cây chuyển từ sinh trưởng sinh dưỡng sang sinh trưởng sinh dục, cây vạn thọ tập trung cho quá trình ra hoa, do đó số nhánh không có sự tăng trưởng thêm. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Lê Thị Thu Hương (2009) khi trồng cây vạn thọ (Tagetes patula L.) giai đoạn sau 30 ngày thì chiều cao và số lá đi vào ổn định, sự gia tăng là không đáng kể, do ở thời điểm này cây đã bắt đầu ra nụ. Do đó, nước thải túi ủ biogas ở các
mức 100%, 75%, 50% và 25% biogas đều giúp cây vạn thọ phát triển tốt về số nhánh tương đương với phân hóa học.
4.2.3 Số hoa
Ở Hình 4.3, thời điểm cây từ 30 ngày trở về sau tất cả các nghiệm thức bắt đầu ra hoa. Số hoa/cây của từng nghiệm thức trung bình dao động trong khoảng 20 – 43,8 hoa/cây ở thời điểm 45 ngày sau khi trồng. Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Thúy Oanh (2012), khi sử dụng nước tưới biogas với nồng độ ô nhiễm cao có thể làm ức chế tốc độ sinh trưởng, cây bị ngộ độc chất hữu cơ do đó cây ra hoa ít.
a a b b c 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ĐC NT1 NT2 NT3 NT4
45 ngày sau khi trồng
Số
h
oa
/c
ây
Hình 4.3: Diễn biến số hoa cây vạn thọ giữa các nghiệm thức theo thời gian
Ghi chú: Trung bình ± SD, n = 6
Các cột có cùng ký tự (a, b, c, d) theo sau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% giữa các nghiệm thức tại cùng thời điểm 30 hoặc 45 ngày qua phép thử Duncan.
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.
Kết quả về số lượng hoa trung bình trên từng nghiệm thức ở thời điểm 45 ngày sau khi trồng có sự chênh lệch đáng kể. Trong tất cả các nghiệm thức được theo dõi ở giai đoạn này thì nghiệm thức NT2 với 75% nước thải biogas có trung bình số hoa/cây đạt cao nhất (43,8 ± 4,3 hoa/cây), tuy nhiên nó không khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% so với nghiệm thức ĐC (43 ± 4,9 hoa/cây). Như vậy, nước thải biogas ở mức độ 75% biogas là phù hợp về hàm lượng đạm lân cho cây vạn thọ phát triển tốt nhất về số hoa, cũng theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Thúy Oanh (2012), khi sử dụng nước tưới biogas với nồng độ ô nhiễm cao có thể làm ức chế tốc độ sinh trưởng, cây bị ngộ độc chất hữu cơ do đó cây ra hoa ít, vì vậy với hàm lượng dinh dưỡng cao có trong 100% biogas cây cho số lượng hoa ít hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê với số lượng hoa ở hai nghiệm thức là ĐC và NT2.
4.2.4 Đường kính hoa
Theo kết quả biểu diễn ở Hình 4.4, giai đoạn cuối, đường kính hoa vạn thọ dao động trong khoảng từ 4,5 – 7 cm và có sự khác biệt rõ rệt giữa các nghiệm thức, khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% qua kiểm định Duncan. Trong các nghiệm thức tưới nước thải biogas, đường kính hoa vạn thọ có xu hướng giảm theo các mức độ pha loãng nước thải biogas mà ta cung cấp cho từng nghiệm thức.
a b bc c d 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 ĐC NT1 NT2 NT3 NT4
45 ngày sau khi trồng
Đ ư ờ n g k ín h h oa ( cm )
Hình 4.4: Đường kính hoa Vạn Thọ giữa các nghiệm thức
Ghi chú: Trung bình ± SD, n = 6
Các cột có cùng ký tự (a, b, c, d) theo sau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% giữa các nghiệm thức qua phép thử Duncan.
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.
Nghiệm thức ĐC được bón bằng phân hóa học thì có đường kính hoa lớn