3.4.1. Tình hình thời tiết, khí hậu nơi khảo sát
Di n biến tình hình kh hậu tại địa bàn tổ chức khảo nghiệm phân bón NPK-nano SiO2 đƣợc trình bày trong bảng 3.8. Số liệu kh tƣợng thủy văn tr ch dẫn từ “Tạp ch kh tƣợng thuỷ văn” Trung tâm kh tƣợng thuỷ văn Quốc gia năm 2015 .
Bảng 3.8. Tình hình thời tiết khí hậu nơi khảo nghiệm 2015 - Hà Nội
Chỉ tiêu (TB) Tháng, năm 2015 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Nhiệt độ, °C 18,6 21,7 27,6 29,0 32,5 35,5 29,5 28,9 29,2 27,0 22,9 Độ ẩm, % 81 88 83 79 76 75 81 82 78 73 79 Lƣợng mƣa, mm 15,8 19,5 40,6 46,3 212,5 226,7 357,3 314,7 237,3 119,4 36,5 Nhận x t: Năm 2015, tình hình thời tiết kh hậu có nhiều biến động: trong vụ xuân, nhiệt độ trung bình tƣơng đối thấp, lƣợng mƣa thấp suốt đầu vụ, không phù hợp cho sinh trƣởng và phát triển của cây trồng. Trong vụ mùa tháng 7 – 11 , thời tiết thuận lợi cho cây trồng sinh trƣởng và phát triển.
3.4.2. Kết quả phân tích tính chất đất khảo sát
74
Đất phù sa Eutric Fluvisols có t nh chất vật lý tốt; phản ứng của đất trung t nh, hàm lƣợng các bon hữu cơ và đạm trung bình, lân tổng số giàu, kali tổng số trung bình, lân d tiêu trung bình và kali d tiêu nghèo. Nhìn chung, đây là loại đất lý tƣởng để trồng các loại rau màu.
Đất bạc màu Plinthic Acrisols : Là loại đất nhẹ, đất chua, hàm lƣợng các bon hữu cơ và đạm, lân d tiêu trung bình, lân và kali tổng số nghèo, kali d tiêu rất nghèo. Là loại đất có độ phì nhiêu tự nhiên thấp, nhƣng lại có độ phì nhiêu thực tế cao nên nếu biết áp dụng tiến bộ kỹ thuật thì đất bạc màu vẫn là loại đất quý để canh tác các loại rau.
Bảng 3.9. Tính chất lý và hóa học cơ bản của các loại đất khảo nghiệm (0-20cm) do Trung tâm Nghiên cứu Phân bón và dinh dưỡng cây trồng thực hiện
TT Chỉ tiêu Loại đất Phù sa (P) Bạc màu X 1 Độ ẩm, % 21,5 17,2 2 Độ xốp, % 45,8 54,3 3 Dung trọng, g cm3 1,38 1,18 4 SiO2, mg/100g 2,34 1,75 5 pHKCl 6,8 4,5 6 Dinh dƣỡng tổng số, % OC 1,72 1,15 N 0,14 0,11 P2O5 0,13 0,06 K2O 1,58 0,31 7 Dinh dƣỡng d tiêu,mg 100g P2O5 5,42 7,94 K2O 8,14 4,63
75
3.4.3.Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của phân bón NPK-SiO2 đối với cây lúa
3.4.3.1. T ng iệm diện ẹp
a) Trên đất phù sa
Th nghiệm 1: Th nghiệm diện hẹp vụ xuân trên đất phù sa
- Địa điểm: xã Sài Sơn, huyện Quốc Oai , thành phố Hà Nội
- Giống lúa: Khang Dân Mật độ cấy: 40 khóm m2 - Ngày gieo hạt: 02 02 2015 Ngày thu hoạch: 08 05 2015 - Công thức bón phân: 90 N - 60 P2O5 - 40 K2O kg ha vụ
Bảng 3.10. Cấu thành năng suất lúa vụ xuân trên đất phù sa
Công thức Số bông/m2 Số hạt bông Tỷ lệ hạt chắc, % P. 1000 hạt, g
Năng suất lý thuyết
Tạ ha %
CT1 245,6 145,6 86,10 20,1 61,89 100,0
CT2 256,3 150,3 86,20 20,3 67,41 108,9
CT3 255,6 159,2 86,70 20,3 71,62 115,7
CT4 251,8 150,3 85,90 20,2 65,67 106,1
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của phân bón đến năng suất lúa vụ xuân trên đất phù sa
Công thức Năng suất, tạ ha Bội thu
Tạ ha % CT1 57,17 a - - CT2 60,97 ab 3,80 6,65 CT3 64,30 b 7,13 12,48 CT4 60,30 ab 3,13 5,48 LSD 0,05 6,36
76
Th nghiệm 2: Th nghiệm diện hẹp vụ mùa trên đất phù sa
Địa điểm: xã Sài Sơn, huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội - Giống lúa: Khang dân Mật độ cây: 40 khóm m2 - Ngày gieo hạt: 15 07 2015 Ngày thu hoạch: 14 10 2015 - Công thức bón phân: 90 N - 60 P2O5 - 40 K2O kg ha vụ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 3.12. Cấu thành năng suất lúa mùa trên đất phù sa
Công thức Số bông/m2 Số hạt bông Tỷ lệ hạt chắc, % P. 1000 hạt, g
Năng suất lý thuyết
tạ ha %
CT1 240,3 138,2 85,60 19,8 56,29 100,0
CT2 250,6 136,8 85,30 20,3 59,36 105,5
CT3 255,3 143,2 86,50 20,3 64,20 114,0
CT4 252,3 140,3 85,10 20,0 60,25 107,0
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của phân bón đến năng suất lúa vụ mùa trên đất phù sa
Công thức Năng suất, tạ ha Bội thu
Tạ ha % CT1 53,97 a - - CT2 58,77 ab 4,80 8,89 CT3 60,37 b 6,40 11,86 CT4 57,87 ab 3,90 7,23 LSD0,05 6,09
77
Hình 3.16. Khảo nghiệm phân bón NPK-SiO2 ở mô hình diện hẹp vụ mùa đối với cây lúa trên đất phù sa thuộc xã Sài Sơn, Quốc Oai, Hà Nội
b) Trên đất bạc màu
Th nghiệm 3: Th nghiệm diện hẹp trên vụ xuân trên đất bạc màu - Địa điểm: xã Tiền Phong, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội
- Giống lúa : Khang Dân Mật độ cây: 48 khóm m2 - Ngày gieo hạt: 20 01 2015 Ngày thu hoạch: 15 04 2015
78
- Công thức bón phân: 80 N - 60 P2O5 - 60 K2O kg ha vụ .
Bảng 3.14. Cấu thành năng suất lúa vụ xuân trên đất bạc màu
Công thức Số bông/m2 Số hạt bông Tỷ lệ hạt chắc, % P. 1000 hạt, g
Năng suất lý thuyết
tạ ha %
CT1 230,2 140,3 83,50 20,1 54,21 100,0
CT2 235,6 143,2 85,60 19,8 57,18 105,5
CT3 246,5 146,3 84,30 20,3 61,71 113,8
CT4 238,2 149,2 83,60 19,6 58,23 107,4
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của phân bón đến năng suất lúa vụ xuân trên đất bạc màu
Công thức Năng suất, tạ ha Bội thu
Tạ ha % CT1 53,43 a CT2 56,63 ab 3,20 5,99 CT3 59,77 b 6,34 11,86 CT4 55,47 ab 2,03 3,81 LSD0,05 5,01 N ận t:
- Đối với sinh trƣởng và phát triển của lúa: Khi bón phân NPK-SiO2, cây lúa sinh trƣởng tốt, cây xanh và cứng cáp, lá vƣơn thẳng, cây cao hơn, bông dài hơn, trọng lƣợng t nh trên 1.000 hạt cao hơn. Khi ch n, hạt màu vàng sáng đẹp hơn so với các mẫu đối chứng. Tỷ lệ lúa bị đổ và tỷ lệ bông bạc giảm. Lúa t bị nhi m bệnh khô đầu lá hơn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Kết quả thu hoạch lúa trên đất phù sa diện hẹp cho thấy phân bón NPK-SiO2 CT3 có tác dụng tăng năng suất thu hoạch đối với lúa ~7,13 tạ ha tƣơng đƣơng
79
12,48%) bảng 3.11) trong vụ xuân và ~6,40 tạ ha ~11,86%) bảng 3.13) trong vụ mùa. - Trên đất bạc màu diện hẹp, năng suất thu hoạch lúa tăng ~6,34 tạ/ha (~ 11,86% bảng 3.15); mức tăng năng suất ở mức có ý ngh a thống kê so với công thức 1 ĐC1 là công thức đƣợc bón phân theo quy trình tại địa phƣơng với cùng một lƣợng phân bón quy ra đạm, lân và kali nguyên chất.
- So với công thức 2 ĐC2 , ở công thức CT3 phân bón NPK-SiO2 cho tăng năng suất lúa ~5-6% trong vụ xuân và ~3% trong vụ mùa. Quan trọng hơn cả là khi giảm lƣợng phân bón 20 % so với lƣợng bón ở các công thức khác CT1, CT2, CT3 , năng suất lúa ở CT4 vẫn giữ ổn định trong cả hai vụ. Nhƣ vậy, sử dụng nano- SiO2 trong phân NPK-SiO2 đã có tác dụng nâng cao hiệu suất sử dụng phân bón.
3.4.3.2. T ng iệm diện rộng
Th nghiệm 4: Th nghiệm diện rộng vụ mùa trên đất bạc màu.
- Địa điểm: xã Tiền Phong, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội - Giống lúa : Khang dân Mật độ cây: 48 khóm m2 - Ngày gieo hạt: 10 7 2015 Ngày thu hoạch: 11 10 2015 - Ngày bón phân : lần 1 - 28 7 2015; lần 2 - 10 8 2015 và lần 3 - 30/8/2015 - Công thức bón phân: 80 N - 60 P2O5 - 60 K2O kg ha vụ .
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của phân bón đến năng suất lúa mùa, mô hình diện rộng trên đất bạc màu
Công thức Năng suất, tạ ha Bội thu
Tạ ha %
Đối chứng 50,57 a - -
Phân NPK-SiO2 56,43 b 5,86 11,58
LSD0,05 5,90
80
Kết quả thu hoạch lúa mùa trong mô hình diện rộng trên đất bạc màu (bảng 3.16) cho thấy:
- Phân bón NPK-SiO2 có hiệu quả rõ rệt, có tác dụng tăng năng suất ~5,86 tạ/ha (~ 11,58%) so với đối chứng ngoài mô hình; mức so sánh thống kê là có ý ngh a. Nguyên nhân đƣợc giải thích bởi khi đƣợc bổ sung vào phân bón NPK bón cho cây lúa, silica nano vô định hình có thể trở thành nguồn cung cấp dinh dƣỡng silic bổ sung cho quá trình sinh trƣởng và phát triển của cây lúa, giúp tăng cƣờng khả năng trao đổi chất trong cây, thân cây cứng cáp, tăng khả năng chống chọi với sâu bệnh.
- Ngoài khả năng cung cấp dinh dƣỡng cho cây trồng, nano silica còn có thể hấp phụ sắt nhôm di động trong đất nên có thể hạn chế đƣợc hiện tƣợng cố định lân trong đất, nhờ đó lƣợng lân đã bón cho cây trồng đƣợc phát huy hiệu quả hơn hoặc tham gia vào quá trình điều tiết dinh dƣỡng . Cách lý giải này hoàn toàn phù hợp với một số tài liệu đã công bố về vai trò và tác dụng của silica [1, 2, 7, 25].
- Về hiệu quả kinh tế, việc sử dụng phân bón NPK-SiO2 mang lại hiệu quả kinh tế 3.208.000 đ ha vụ cho ngƣời trồng lúa bảng 3.17 . Căn cứ để xác định hiệu quả kinh tế gồm:
- Đơn giá thóc: 6.000 đ kg.
- Giá phân bón NPK-SiO2 16-16-8-13S-SiO2: 12.000 đ kg; Ure: 10.000 đ kg; lân: 3.000 đ kg; Kali: 11.500 đ kg.
Bảng 3.17. Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng phân bón NPK- SiO2 cho lúa mùa trên đất bạc màu
Công thức Năng suất, tạ ha
Tăng thu Tăng chi, đ ha Lợi nhuận, đ ha Tạ ha đ ha CT1 50,57 - - - - CT2 56,43 5,86 3.516.000 308.000 3.208.000
81
Hình 3.17. Khảo nghiệm phân bón NPK-SiO2 ở mô hình diện hẹp và diện rộng đối với cây lúa trên đất bạc màu thuộc xã Tiền Phong, Mê Linh, Hà Nội
82
KẾT LUẬN
Với mục đ ch nghiên cứu để tổng hợp vật liệu nano silca từ nguồn thủy tinh lỏng công nghiệp và axit hexaflosilicic H2SiF6 - sản phẩm phụ của nhà máy DAP Đình Vũ; ứng dụng sản phẩm trong phân bón NPK cho nông nghiệp, bằng nhiều phƣơng pháp nghiên cứu hiện đại cùng với các phƣơng pháp phân t ch đánh giá trong nông nghiệp, luận văn đã đạt đƣợc một số kết quả nhƣ sau:
- Đã đƣa ra chế độ kết tủa phù hợp tạo ra huyền phù Si OH 4 từ dung dịch thủy tinh lỏng có nồng độ SiO2 ~ 28,5%, môđun = 3 và axit H2SiF6 có nồng độ ~ 9% với các điều kiện: nhiệt độ phản ứng 25 oC, tốc độ nạp liệu thủy tinh lỏng 0,56 ml/phút/g.H2SiF6, tốc độ khuấy 700 vòng/phút, thời gian già hóa kết tủa 24h; sử dụng chất hoạt động bề mặt CTAB là chất xúc tiến phù hợp cho quá trình tạo hạt ngay từ trong dung dịch huyền phù Si OH 4 sau kết tủa. Đƣa ra đƣợc chế độ xử lý nhiệt tối ƣu để chuyển huyền phù Si OH 4 sang nano silica là 180 ÷ 300 oC. Sản phẩm nano-SiO2 tạo thành có khả năng hấp phụ tƣơng đối tốt đối với yếu tố sắt, nhôm di động. Dung lƣợng hấp phụ cực đại lần lƣợt là ~ 83,33 mg/g (đối với Fe3+) và ~ 90,909 mg/g (đối với Al3+
). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đã ứng dụng đƣợc sản phẩm nano silica làm chất bổ sung cho phân bón NPK và đánh giá hiệu lực của phân bón hỗn hợp NPK-SiO2 đối với sinh trƣởng, phát triển của cây lúa, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thu hoạch đối với cây lúa trên một số loại đất ở miền Bắc. Phân bón hỗn hợp NPK-SiO2 có hiệu lực r rệt đối với cây lúa trên các loại đất và mùa vụ khác nhau. Khi bón đầy đủ lƣợng phân quy ra đạm, lân, kali nguyên chất so với quy trình bón phân của địa phƣơng, phân bón NPK-SiO2 cho tăng năng suất lúa đến 12,48% mang lại hiệu quả kinh tế r rệt 3.208.000 đ ha . Khi giảm lƣợng bón quy ra đạm, lân, kali nguyên chất so với quy trình bón phân của địa phƣơng 20%, phân bón NPK-SiO2 vẫn giữ ổn định năng suất cây lúa; chứng tỏ rằng nano silica có tác dụng nâng cao hiệu suất sử dụng phân bón trong nông nghiệp.
83
KIẾN NGHỊ
Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án cho thấy hiệu quả r rệt của nano silica trong phân bón, có tác dụng nâng cao năng suất thu hoạch đến 12,48%, mang lại hiệu quả kinh tế 3.208.000đ ha đối với cây lúa. Để hoàn thiện và phát triển hƣớng nghiên cứu này, cần thiết phải nghiên cứu sâu hơn nữa về công nghệ điều chế nano silica ở quy mô công nghiệp để hạ giá thành sản phẩm, đồng thời tiếp tục nghiên cứu thêm về ảnh hƣởng của nano silica trong phân bón đối với các loại cây trồng khác trên nhiều loại đất canh tác khác nhau.
84
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Anh
1. A. Krysztafkiewicz, S. Binkowski and A. Dec. (2003), "Application of silica-based pigments in water-borne acrylic paints and in solvent-borne acrylic paints", Dyes and Pigments, 60, pp. 233–242.
2. Allen V. Barker, David J. Pilbeam (2007), Handbook of Plant Nutrition – Silicon, pp. 551–562.
3. Andrzej Krysztafkiewicz, Zbigniew Swit. (2005), "Evaluation of waste silica precipitated in the process of hydrofluoric acid prodution from fluosilicic acid",
Physicochemical Problems of Mineral Processing, 39, pp. 165 – 176.
4. D. C. Edwards (1990), " Polymer-filler interactions in rubber reinforcement",
Journal of Materials Science, 25, pp. 4175-4185.
5. E.N. Poddenezhny, A.A. Boika, B.V. Plusch (2002), "Role of fluorine ions in the formation of silica gel structure and gel glass", Materials Science, 20(2), 2002. 6. Gaia Piazzesi, Daniele Nicosia, Mukundan Devadas, Oliver Krocher, Martin
Elsener, Alexander Wokaun (2007), "Investigation of HNCO adsorption and hydrolysis on Fe-ZSM5", Catalysis Letters, 115, 1–2.
7. H. Wanyika, E. Gatebe, P. Kioni, Z. Tang, Y. Gao (2011), Controlled release of fertiliser using mesoporous silica nanoparticles, Scientific Conference Proceedings. 8. Hyo Shin Yu, Kang-In Rhee, Churl Kyong Lee, Dong-Hyo Yang (2000), "Two-
step Ammoniation of By-Product Fluosilicic Acid to Produce High Quality Amorphous Silica" , Korean J.Chem. Eng., 17(4), 401-408.
9. J. H. Johnston, A. J. McFarlane, T. Borrmann and J. Moraes (2004), "Nano- structured silicas and silicates-new materials and their applications in paper",
85
10. Jan Schlomach, Matthias Kind (2004), "Investigation on the semi-batch precipitation on silica", Jounal of Colloid and Interface Science, 277, pp. 316 – 326.
11. John W.Marx, Bartlesville, Okla., Process for producing a silica gel fertilizer and the product thereof, US. Patent 3,137,564.
12. M. Matsuda, M. Watanabe, H. Okada, M. Wada and O. Kitao (2002), Process for producing silica particles suitable for use as filler for paper, US. Patent 2002/0040773 A1.
13. Makoto Tsugeno, Kenji Tanimoto, Masao Kubo (1995), Pocess for producing high purity silica by reacting crude silica with ammonium fluorid, US. Patent 5,458,864.
14. N. Vasanthi, Lilly M. Saleena, S. Anthoni Raj (2012), "Silic in Day Today Life",
World Applied Sciences Journal, 17 (11), pp.1425–1440.
15. Narayan S.tavare, Jonh Garside (1993), "Silica Precipitation in semi-batch Crystallize", Chemical Engineering Science, 48( 3), pp. 475 – 488.
16. Paul C Chieng, Vikram P Mehrotra, Chin-Liang Chou (1992), Method of production of high purity silica and ammonium fluoride, US. Patent 5,165,904. 17. Pradip B. Sarawade, Jong-Kil Kim, Askwar Hilonga (2010), "Recovery of high
surface area mesoporous silica from waste hexafluorosilicic acid (H2SiF6) of fertilizer industry", Jounal of Hazarduos Materials, 173, pp. 576-580.
18. R. A. Macchio, I. Brown and M. Tietjen (1989), Cosmetic powder employing spherical silica particles, US. Patent 4,837,011.
19. Ricardo M. Ferullo, Norberto J. Castellani (2004), "NCO adsorption over SiO2 and Cu/SiO2 cluster models from density functional theory", Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 221, pp. 155–162. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
20. S. Ichinohe, M. Kudo and A. Yamamoto (2002), Cosmetic comprising spherical hydrophotic fine silica particles, US. Patent 6,335,037.
86
21. Satisk K. Wason (1975), Amorphous precipitated siliceous pigment for cosmetic or dentrifrice use and method for their production, US. Patent 3,928,541
22. Svend S.Svendsen, Madison (1934), Production of precipitated silica, US. Patent 1,959,749.
23. T. Mizutani, K. Arai, M. Miyamoto, Y. Kimura (2006), "Application of silica- containing nano-composite emulsion to wall paint: A new environmentally safe