Thớ nghiệm gồm 7 cụng thức được bố trớ theo khối ngẫu nhiờn, nhắc lại 3 lần, mỗi cụng thức thớ nghiệm cú diện tớch 360 m2. Tổng diện tớch thớ nghiệm là 2.520m2. Thớ nghiệm được tiến hành tại xó Võn Nội- Đụng Anh- Hà Nội.
Biện phỏp kỹ thuật theo quy trỡnh chuẩn của ngành nụng nghiệp.
+ Cụng thức thử nghiệm:
CT1: Đối chứng: Phõn vụ cơ giữ nguyờn theo quy trỡnh, khụng bún ZEOLIT (100 + 0).
CT2: Phõn vụ cơ giữ nguyờn theo quy trỡnh, bún lút toàn bộ ZEOLIT bằng 15% lượng phõn vụ cơ (100 + 15).
CT3: Giảm 10% lượng phõn vụ cơ, bún lút toàn bộ ZEOLIT bằng 15% lượng phõn vụ cơ (90 + 15).
CT4: Giảm 20% lượng phõn vụ cơ, bún lút toàn bộ ZEOLIT bằng 15% lượng phõn vụ cơ (80 + 15).
CT5: Giảm 30% lượng phõn vụ cơ, bún lút toàn bộ ZEOLIT bằng 15% lượng phõn vụ cơ (70 + 15).
CT6: Giảm 20% lượng phõn vụ cơ, bún lút toàn bộ ZEOLIT bằng 10% lượng phõn vụ cơ (80 + 10).
CT7: Giảm 20% lượng phõn vụ cơ, bún lút toàn bộ ZEOLIT bằng 20% lượng phõn vụ cơ (80 + 20).
ZEOLIT được trộn đều với phõn vụ cơ trước khi bún, tỷ lệ ZEOLIT
được tớnh theo hàm lượng NPK.
+ Sơđồ thớ nghiệm:
CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 CT7 CT6 CT7 CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT4 CT5 CT6 CT7 CT1 CT2 CT3
+ Phương phỏp theo dừi:
Lấy 5 điểm đường chộo, mỗi điểm theo dừi 05 cõy (tổng 25 cõy theo dừi). Xử lý số liệu theo phương phỏp thống kờ sinh học và IRISTAT.
+ Một số chỉ tiờu theo dừi sinh trưởng của cảy rau cải xanh:
1.Tốc độ tăng trưởng chiều cao (cm). 2.Tốc độ ra lỏ của cõy (số lỏ /cõy) . 3.Trọng lượng trung bỡnh cõy (gam). 4.Năng suất cõy (tấn/ha).
5.Khả năng chống chịu sõu bệnh. 6.Chất lượng đất thớ nghiệm. 7.Chất lượng rau.
8. Hiệu quả kinh tế qua thử nghiệm bún chất phụ gia BK-ZAF5.
+ Triển khai mụ hỡnh ứng dụng:
Sau khi kết thỳc thớ nghiệm, lựa chọn cụng thức tốt nhất để triển khai mụ hỡnh diện rộng. Trờn diện tớch 6.000m2 ngay sau khi kết thỳc thử nghiệm.
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. TỔNG HỢP ZEOLIT X, P TỪ CAO LANH
Kế thừa cỏc kết quả nghiờn cứu [1], trong phần thực nghiệm này chỳng tụi tập trung tổng hợp vật liệu zeolit X, P với cỏc điều kiện đó được đơn giản húa. Mục tiờu là rỳt ngắn một nửa thời gian làm già để cú thể tăng cụng suất trong cựng một hệ thiết bị sản xuất. Vỡ vậy, chỳng tụi đó bổ sung thờm NaCl thay thế cho một phần NaOH, đồng thời điều chỉnh cỏc thụng số cụng nghệđể chọn ra chế độ thớch hợp hơn so với [1]. BK-CO là chất tạo cấu trỳc hữu cơ cú chứa cỏc nhúm cacboxyl và amin cũng đó được sử dụng. Kết quả xỏc định dung lượng trao đổi ion (CEC), độ hấp phụ nước (AH2O)và độ hấp phụ benzen (AC6H6) của mẫu tổng hợp trờn hệ pilot và mẫu cao lanh gốc được trỡnh bày trong bảng 3.1. Bảng 3.1. CEC, AH2O, AC6H6 của nguyờn liệu và mẫu tổng hợp Mẫu CEC, meq/100g AH2O (% khối lượng) AC6H6 (% khối lượng) Cao lanh 15 1,5 1,2 Mẫu tổng hợp 236 20,2 20,6
Cỏc kết quả trong bảng 3.1 đó chứng tỏ rằng nguyờn liệu cao lanh ban đầu cú dung lượng trao đổi ion và khả năng hấp phụ rất thấp, bởi vỡ cao lanh cú cấu trỳc lớp đặc khớt. Trong khi đú, mẫu tổng hợp lại cú khả năng trao đổi ion và hấp phụ rất cao. Điều này núi lờn rằng, mẫu tổng hợp hoàn toàn khỏc biệt so với mẫu nguyờn liệu về cấu trỳc, dẫn đến tớnh chất trao đổi ion và hấp phụ tăng lờn rừ rệt. Sự tăng mạnh mẽ về số liệu thực nghiệm thu được nờu trong bảng 3.1 cho thấy mẫu tổng hợp phải cú bề mặt riờng và độ xốp lớn. Mẫu này
được hỡnh thành từ gel aluminosilicat nờn nú phải cú cấu trỳc của một rõy phõn tử.
Để khẳng định sự thay đổi cấu trỳc của cao lanh tạo ra zeolit, trờn cỏc hỡnh 3.1, 3.2 và 3.3 lần lượt trỡnh bày phổ nhiễu xạ rơnghen, phổ hấp thụ hồng ngoại và ảnh hiển vi điện tử quột của chỳng.
Hỡnh 3.1. Phổ XRD của mẫu cao lanh và mẫu zeoli tổng hợp
Trờn hỡnh 3.1 xỏc nhận cỏc pic đặc trưng cho zeolit X mó cấu trỳc tinh thể PDFF 38-0237, cấu trỳc lập phương, kớch thước ụ mạng cơ sở ao=24,99Å cú cụng thức Na2O.Al2O3.2,5SiO2.6,2H2O; tỉ số SiO2/Al2O3 = 2,5 đó xuất hiện mạnh trờn giản đồ, đặc biệt là pic đặc trưng ở gúc quyột 2θ = 6,25 độ. Hỡnh 3.1. Phổ XRD của mẫu cao lanh và mẫu tổng hợp Cao lanh Mẫu tổng hợp X Mẫu tổng hợp Q P
Bờn cạnh đú cũn xuất hiện pic đặc trưng rất rừ của zeolit P mó cấu trỳc tinh thể PDF44-0103, cấu trỳc lập phương, kớch thước ụ mang cơ sở ao=10,00Å tại gúc 2θ = 28,2 độ. Từ hỡnh 3.1 cũng xỏc nhận, phổ XRD cú đường nền phẳng, ngoài 2 pha tinh thể trờn cũn xuất hiện pha α-quartz với cường độ nhỏ, chứng tỏ mẫu chế tạo chứa rất ớt pha vụ định hỡnh.
Bằng phương phỏp XRD, căn cứ vào phổ XRD chuẩn của zeolit X và zeolit P, độ chọn lọc tinh thể của chỳng được xỏc định tương ứng bằng 63% và 27%. Việc điều chỉnh cỏc thụng số cụng nghệ thớch hợp để tạo ra cả 2 loại zeolit X và P trong cựng một dung dịch gel phản ứng với tỷ lệ zeolit X/zeolit P ≈ 2 là phự hợp với việc chế tạo phụ gia phõn bún chứa zeolit trước khi trộn với phõn NPK bún cho cõy trồng.
Như vậy, XRD của mẫu tổng hợp hoàn toàn khỏc biệt với cao lanh – pic đặc trưng chủ yếu là kaolinit và một số tạp chất- cho thấy việc tổng hợp zeolit X, P đó thành cụng. Phổ IR trờn hỡnh 3.2 thể hiện cỏc vựng hấp thụ hồng ngoại của mẫu tổng 985 755 681 564 466 998 757 685 565 467 1300 1000 800 600 400 cm−1 1200 1080 614 (a) (b) 1066
hợp (a) và mẫu zeolit X chuẩn (b). Ở mẫu tổng hợp, đỏm phổ 565cm-1 đặc trưng cho dao động liờn kết ngoài tứ diện TO4 (T = Al, Si) của vũng kộp 6 cạnh đối với zeolit X và đỏm phổ yếu 614cm-1 đặc trưng cho dao động liờn kết ngoài tứ diện TO4 của vũng đơn 4 cạnh đối với zeolit P. Cường độ của chỳng khỏ phự hợp với độ tinh thể tớnh từ XRD (63% đối với zeolit X và 27% đối với zeolit P). Sự xuất hiện khụng rừ cỏc đỏm phổđặc trưng cho zeolit P cú lẽ là do loại zeolit này cú cấu trỳc đặc khớt và kiểu vũng đơn so với cấu trỳc thoỏng và vũng kộp của X, nờn ớt nhạy đối với hấp thụ hồng ngoại, đó bị chồng chập lấn ỏt bởi sự xuất hiện của zeolit X với hàm lượng pha tinh thể lớn trong mẫu. So sỏnh phổ IR của mẫu tổng hợp cho thấy cú sự tương thớch khỏ rừ so với mẫu zeolit X chuẩn, tuy nhiờn hầu như cỏc đỏm phổ đặc trưng cho dao động bất đối xứng, đối xứng và dao động biến dạng bờn trong tứ diện TO4 của zeolit X (ở vựng 985, 681 và 466cm-1) cú xu hướng dịch chuyển về vựng cú số súng lớn hơn ở mẫu tổng hợp (tương ứng ở vựng 998, 685 và 467cm-1). Điều này được giải thớch là do mẫu tổng hợp cú tỷ lệ SiO2/Al2O3 cao hơn so với mẫu chuẩn (SiO2/Al2O3 = 2,5).
Hỡnh 3.3. Ảnh SEM của mẫu cao lanh và mẫu zeolit tổng hợp
Quan sỏt ảnh hiển vi điện tử quyột của cao lanh và mẫu tổng hợp trờn
Mẫu tổng hợp Cao lanh
hỡnh 3.3 thấy rằng, 2 mẫu này hoàn toàn khỏc nhau về bản chất cấu trỳc. Mẫu cao lanh cú cấu trỳc đặc khớt, cỏc tinh thể hỡnh lớp rất rừ, trong khi mẫu tổng hợp xuất hiện cỏc tinh thể hỡnh lập phương rất đồng đều và rừ nột. Cỏc hỡnh lập phương này chớnh là zeolit X với kớch thước khoảng 160nm. Bờn cạnh đú cũn quan sỏt thấy cỏc hạt tinh thể hỡnh cầu của zeolit P, bị cỏc hạt hỡnh lập phương của zeolit X bỏm xung quanh. Kớch thước hạt hỡnh cầu của tinh thể P khoảng 1.500nm.
Túm lại, mục tiờu đơn giản húa quy trỡnh tổng hợp của zeolit X, P từ cao lanh đó cú [1], trong đú cú việc sử dụng chất tạo phức hữu cơ hỗn hợp dễ tỡm BKCO và bổ sung NaCl thay cho một phần NaOH, đặc biệt sử dụng cỏc kỹ thuật kết tinh hệ aluminosilicat, đó tổng hợp được zeolit X và P trong cựng một hệ gel. Sản phẩm tổng hợp này vừa cú hệ mao quản với đường kớnh động học lớn (8,1Å của zeolit X) và đường kớnh động học nhỏ (2,6Å của zeolit P), cho phộp cú thể hấp phụ tốt cỏc chất dinh dưỡng trong phõn bún NPK phục vụ trồng trọt.
3.2. KẾT QUẢ CHẾ TẠO PHỤ GIA PHÂN BểN CHỨA ZEOLIT X, P 3.2.1. Phõn tớch thành phần húa học
Thành phần húa học của phõn bún cú ảnh hưởng quan trọng khi đưa vào đất, vỡ vậy, sản phẩm chất phụ gia phõn bún BK-ZAF5 chứa zeolit X, P đó được phõn tớch xỏc định thành phần húa học cựng với mẫu AF1-TL. Kết quả phõn tớch được trỡnh bày bảng 3.2
Bảng 32. Thành phần húa học của mẫu nghiờn cứu, % khối lượng
Mẫu SiO2 % Al2O3 % Fe2O3 % TiO2 % CaO % MgO % P2O5 % K2O % Na2O % MKN % BK- ZAF5 49,87 30,02 2,39 0,06 0,95 0,20 0,076 0,85 1,66 13,77 AF1- TL 69,41 12,60 2,45 0,19 1,68 0,75 0,023 3,42 2,04 5,25
Khỏc với mẫu đối chứng của Thỏi Lan, mẫu sản phẩm tổng hợp BK- ZAF5 cho thấy hàm lượng SiO2 thấp hơn cũn hàm lượng Al2O3 lại cao. Hàm lượng K2O của cỏc mẫu nghiờn cứu (0,85%) lại thấp hơn mẫu AF1-TL (3,42%). Nột nổi bật là hàm lượng mất khi nung (MKN) của mẫu chế tạo rất cao, điều này cú thể trong mẫu chứa nhiều zeolit nờn cú hàm lượng nước ở dạng liờn kết cấu trỳc – OH cao hơn ở mẫu AF1-TL.
3.2.2. Xỏc định dung lượng trao đổi ion và độ hấp phụ.
Sản phẩm BK-ZAF5 trước khi đưa vào thử nghiệm đó được xỏc định dung lượng trao đổi ion (CEC), theo phương phỏp bari [1] và đỏnh giỏ nhanh khả năng hấp phụ nước và benzen theo phương phỏp hấp phụ tĩnh. Kết quả được trỡnh bày ở bảng 3.3.
Bảng 3.3. CEC, AH2O, AC6H6của mẫu BK-ZAF5 và mẫu AF1-TL
Mẫu CEC, meq Ba2+/100g AH2O (%) AC6H6 (%) BK-ZAF5 120 6,9 6,5 AF1-TL 30 1,9 1,3
Trong bảng 3.3, cho thấy mẫu tổng hợp BK-ZAF5 cú dung lượng trao đổi ion và độ hấp phụ cao hơn nhiều so với mẫu AF1-TL. Điều này cho biết mẫu chế tạo cú cấu trỳc xốp hơn và chứa cation bự trừ điện tớch khung mạng cấu trỳc lớn hơn.
3.2.3. Kết quả xỏc định pHH2O, pHKCl và hàm lượng nhụm di động
Bất kể một hợp chất nào khi đưa vào đất cũng rất cần phần kiểm tra cỏc thụng số pHH2O và pHKCl, đặc biệt khi giỏ trị pHKCl thấp hơn 5,6 thỡ bắt buộc phải xỏc định hàm lượng nhụm di động. Vỡ vậy, trước khi khẳng định sản phẩm chế tạo cú thể đưa vào đất hay khụng, mẫu chế tạo cũng đó được xỏc định pHH2O và pHKCl và hàm lượngnhụm di động. Cỏc kết quảđược trỡnh bày
trong bảng 3.4. Bảng 3.4: Giỏ trị pHH2O và pHKCl và nhụm di động của cỏc mẫu Hàm lượng nhụm di động, mg/kg Mẫu pHH2O pHKCl pH=2,5 pH=3,0 pH≥3,5 BK-ZAF5 8,16 6,98 16,8 0,0 0,0 AF1-TL 8,02 7,12 54,0 3,6 0,0
Kết quả trong bảng 3.4 đó chỉ ra rằng, giỏ trị pHH2O của mẫu BK-ZAF5 lớn hơn mẫu AF1-TL nhưng giỏ trị pHKCl lại thấp hơn, đặc biệt hàm lượng nhụm di động trong mẫu BK-ZAF5 nhỏ hơn mẫu AF1-TL và bằng 0 tại pH ≥ 3 đó xỏc nhận mẫu BK-ZAF5 cú đủ điều kiện để đưa vào đất nụng nghiệp [30], đảm bảo độ an toàn tốt hơn so với mẫu AF1-TL.
3.2.4. Cấu trỳc của sản phẩm sử dụng trong trồng rau cải xanh
Trước khi ứng dụng, một lần nữa chỳng tụi kiểm tra cấu trỳc của mẫu BK-ZAF5 bằng phổ XRD. Kết quả trỡnh bày ở hỡnh 3.4. Phổ XRD trờn hỡnh 3.4 xỏc nhận 2 mẫu này cú cấu trỳc hoàn toàn khỏc biệt. Trong mẫu tổng hợp, cỏc pic đặc trưng cho zeolit X, zeolit P và cỏc khoỏng cũng như quartz cú mặt đầy đủ trờn phổ đồ với cường độ khỏ mạnh. Trong khi đú, mẫu AF1-TL xuất hiện pic mạnh của zeolit tự nhiờn và α-quartz . Đặc biệt đường nền của mẫu AF1-TL khỏ cao chứng tỏ mẫu này chứa pha vụ định hỡnh với hàm lượng lớn. Cỏc kết quả này đều đi đến xỏc nhận, mẫu chế tạo tốt hơn nhiều so với mẫu AF1-TL, Từ cỏc kết quả nghiờn cứu ở trờn, cho phộp khẳng định mẫu BK- ZAF5 hoàn toàn đủ điều kiện để cú thể sử dụng làm phụ gia phõn bún phục vụ nụng nghiệp Việt Nam.
Hỡnh 3.4 . Phổ XRD của mẫu BK-ZAF5 và AF1-TL
3.3. ỨNG DỤNG BK-ZAF2 TRONG TRỒNG RAU CẢI XANH
Để tiến hành nghiờn cứu ứng dụng BK-ZAF5 trong trồng rau chỳng tụi đó tiến hành thực nghiệm nhưđó trỡnh bày trong phần 2.5.
3.3.1. Ảnh hưởng của BK-ZAF5 đến tốc độ tăng trưởng chiều cao cõy cải xanh
Quy trỡnh theo dừi tớnh theo 3 tuần cuối của chu kỳ. Kết quả thu được như sau:
- Sau gieo 14 ngày : chiều cao cõy trung bỡnh 3,9 - 4,4cm.
- Sau gieo 21 ngày : chiều cao cõy trung bỡnh 24,6 – 25,9cm.
- Sau gieo 28 ngày : chiều cao cõy trung bỡnh 26,3 – 26,7cm.
AF1-TL BK-ZAF5 BK-ZAF5 X Ph Kao Q P
Bảng 3.5. Tốc độ tăng tr−ởng chiều cao của cây cải xanh Cụng thức thớ nghiệm Chỉ tiờu theo dừi Thời gian theo dừi Lần nhắc CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 CT7 I 4,3 4,4 4,2 4,1 3,9 3,8 4,3 II 4,5 4,2 4,1 4,1 3,8 4,0 4,3 III 4,3 4,5 4,1 3,9 4,2 4,0 4,1 Sau gieo 14 ngày TB 4,4 4,4 4,1 4,0 4,0 3,9 4,2 I 26,4 25,8 25,7 24,4 25,0 25,6 24,7 II 25,6 26,0 25,6 24,8 25,3 25,9 25,0 III 25,9 25,8 25,8 24,7 25,0 25,8 24,9 Sau gieo 21 ngày TB 25,9 25,9 25,7 24,6 25,1 25,8 24,9 I 26,6 26,7 26,4 26,4 26,3 26,3 26,4 II 26,8 26,5 26,4 26,6 26,3 26,5 26,5 III 26,8 26,8 26,5 26,6 26,3 26,6 26,6 Chiều Cao cõy (m) Sau giao 28 ngày TB 26,7 26,7 26,4 26,5 26,3 26,5 26,5
Kết quả trong bảng 3.5 cho thấy CT2 cú bún BK-ZAF5 cho tốc độ phỏt triển chiều cao bằng với CT1 (đối chứng), cũn tất cả cỏc cụng thức giảm lượng phõn bún vụ cơ thỡ cú tốc độ phỏt triển chiều cao thấp hơn. Chứng tỏ BK-ZAF5 khụng cú ảnh hưởng tới tốc độ phỏt triển chiều cao của cõy cải xanh.
3.3.2. Ảnh hưởng của BK-ZAF5 đến tốc độ ra lỏ của cõy cải xanh
- Sau gieo 14 ngày: Cải cú 3,3 – 3,6 lỏ
- Sau gieo 21 ngày đến ngày thu hoạch (sau gieo 28 ngày): Cải cú 5,0 – 5,3 lỏ
Bảng 3.6 . Tốc độ ra lỏ của cõy cải xanh vụ Cụng thức thớ nghiệm Chỉ tiờu theo dừi Ngày theo dừi Lần nhắc lại CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 CT7 I 3,6 3,6 3,5 3,7 3,2 3,5 3,5 II 3,7 3,6 3,3 3,2 3,4 3,6 3,5 III 3,6 3,7 3,4 3,5 3,3 3,6 3,4 Sau gieo 14 ngày TB 3,6 3,6 3,4 3,5 3,3 3,6 3,5 I 5,2 5,3 5,3 5,2 5,1 5,2 5,2 II 5,2 5,3 5,1 5,0 5,0 5,1 5,2 III 5,3 5.3 5.2 5.2 5.0 5.0 5.2 Số lỏ/cõy Sau gieo 21 ngày đến 28 ngày TB 5,2 5,3 5,2 5,1 5,0 5,1 5,2
Kết quả theo dừi tốc độ ra lỏ cho thấy ở cả 7 cụng thức thử nghiệm đều cú tốc độ ra lỏ gần như nhau, chỉ cú ở cụng thức CT2 là cú tốc độ ra lỏ lớn hơn nhưng khụng nhiều do cú sử dụng thờm 12% BK-ZAF5 với lượng phõn bún giữ nguyờn. Như vậy, sử dụng thờm phụ gia phõn bún BK-ZAF5 cũng đó cú tỏc động tới tốc độ ra lỏ của cõy cải xanh.
3.3.3 Ảnh hưởng của BK-ZAF5 đến trọng lượng trung bỡnh cõy cải xanh
Đểđỏnh giỏ được hiệu quả sử dụng phụ gia phõn bún BK-ZAF5 đến trọng lượng trung bỡnh của cõy rau cải xanh chỳng tụi tiến hành đo đếm chỉ tiờu trọng lượng gam/ cõy (g/cõy). Kết quảđược trỡnh bày trong bảng 3.7.