Tên dụng cụ Đơn vị Số lượng Ghi chú
Máy Cl-202 Laser Area Meter Cái 01
Máy đo chỉ số SPAD CCM-200 Cái 01
Quỳ tím Cái 01
Pipet 5 ml Cái 02
Quả bóp Cái 01
Dung dịch H2SO4 1M ml 500
Dung dịch HNO3 1M ml 500
Bình phun loại 20 lít Cái 02
2.2.3.2. Bố trí thí nghiệm
- Vị trí tiến hành: Nghiên cứu được thực hiện tại thị trấn Hàng Trạm, huyện n Thủy, tỉnh Hịa Bình.
- Thời gian tiến hành thí nghiệm trong vụ đơng năm 2016.
- Điều kiện thí nghiệm ngồi trời, với mưa axit mơ phỏng. Nhiệt độ khơng khí trong giai đoạn thí nghiệm dao động từ 14-29 0C, độ ẩm cao nhất là 76%, thấp nhất là 51%.
- Tiến hành chọn những hạt giống đậu tương to, đều. Làm đất, lên luống và gieo hạt. Cây đậu tương được trồng ban đầu theo từng luống, mỗi luống rộng 1m, cao 15-20 cm, rãnh rộng 25-30 cm, khoảng cách giữa các cây là 30-40 cm x 6-7 cm/ 1 cây. Mỗi hố được rải một lớp phân mỏng, lấp đất phủ rồi tra hạt lên trên và dùng tay xoa đất lấp kín hạt.
- Bón phân: Lượng phân bón cho diện tích khu đất thí nghiệm (tính cho diện tích khu thí nghiệm) như sau:
Bảng 2.2: Lƣợng phân bón phục vụ thí nghiệm
Loại phân Lượng phân bón
Phân hữu cơ hoai mục 113,4 kg
Phân hữu cơ vi sinh 4,7 kg
Phân đạm urea 1,5 kg
Phân kali clorua 1,5 kg
Vôi bột 3,8 kg
- Cách bón:
+ Bón lót: 100% phân hữu cơ hoặc phân hữu cơ vi sinh + 100% phân lân + 10% phân đạm + 30% phân kali + 100% vơi bột, bón lót vào rạch trước khi trồng. Sau khi bón nên lấp một lớp đất mỏng để hạt đậu tương không bị thối do tiếp xúc trực tiếp với phân.
+ Bón thúc: chia thành 3 đợt bón:
* Đợt 1: Bón 30% phân đạm. Bón kết hợp với xới xáo phá váng và lấp phân để hạn chế phân đạm bay hơi.
* Đợt 2: Bón 60% phân đạm + 50% phân kali. Bón kết hợp với xới xáo làm cỏ. * Đợt 3: Bón nốt lượng kali cịn lại, kết hợp với vun gốc để lấp phân và chống đổ.
Trong khuôn khổ nghiên cứu, tần suất và lượng mưa được sử dụng là giá trị trung bình trong giai đoạn nhiều năm từ 2000 – 2015 vào các tháng trong giai đoạn bố trí thí nghiệm (tháng 10, 11, 12) được sử dụng cho tất cả các cơng thức thí nghiệm.
- Nước tưới cây là nước mưa lấy tại khu vực nghiên cứu có thành phần NO3- (4,12 – 4,25 mg/l), Cl- (0,36 – 0,40mg/l), SO42- (3,54 – 3,64mg/l), NH4+ (0,048 – 0,069 mg/l), Na+ (0,65 – 0,69 mg/l), K+ (0,39 – 0,42 mg/l), Ca2+ (2,81 – 2,90 mg/l), Mg2+ (0,48 – 0,51mg/l). Cứ 2 tuần/lần phân tích mẫu nước mưa. Nước tưới cây là nước mưa được điều chỉnh pH ở các mức khác nhau (3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5) bằng dung dịch H2SO4 1M và dung dịch HNO3 1M theo tỉ lệ H2SO4 : HNO3 = 2:1. Tần suất xuất hiện mưa axit là 56% . Đây là các giá trị tần suất trung bình tính được từ tháng 10 – 12 trong giai đoạn 16 năm (2000 – 2015) của tỉnh Hịa Bình.
- Tổng lượng nước mưa axit là 139 mm. Đây là giá trị trung bình tổng lượng mưa axit tính được từ tháng 10 – 12 trong giai đoạn 2000 - 2015 của tỉnh Hịa Bình. - Cây thí nghiệm được tiến hành tưới trong 30 phút. Phương pháp tưới nước mưa axit mơ phỏng được sử dụng trong thí nghiệm là tưới phun cách mặt cây 1m,
các giọt nước với đầu phun có đường kính 0,3 mm. Khn viên thí nghiệm được che chắn vật lạ và được kéo mái che khi trời mưa.
- Thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ với 3 yếu tố (pH, tần suất và lượng mưa) do đó số nghiệm thức của khối ngẫu nhiên đầy đủ là tích số của số mức của cả 3 yếu tố, bao gồm 21 cơng thức thí nghiệm kể cả mẫu đối chứng. Mẫu đối chứng là mẫu khơng tưới nước mưa axit. Thí nghiệm tiến hành với 3 lần nhắc lại. Sử dụng chương trình IRRISTAT 5.0 để tạo sơ đồ thí nghiệm. Các cơng thức thí nghiệm và sơ đồ bố trí thí nghiệm trong nghiên cứu được thể hiện ở Bảng 2.3 và Bảng 2.4. Bảng 2.3. Các cơng thức thí nghiệm CT1 pH 3.0 CT2 pH 3.5 CT3 pH 4.0 CT4 pH 4.5 CT5 pH 5.0 CT6 pH 5.5 Đối chứng Bảng 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm Lần lặp 1 Lần lặp 2 Lần lặp 3 CT1 CT3 CT6 CT2 CT5 CT4 CT3 (ĐC) CT3 CT4 CT2 CT5 CT5 CT6 CT1 CT6 CT1 (ĐC) (ĐC) CT4 CT2
Tổng diện tích khu đất bố trí thí nghiệm là 189m2 được chia thành 21 ơ thí nghiệm, diện tích mỗi ơ thí nghiệm là 3 x 3m. Chia khu đất theo chiều dọc thành 7 ô, khoảng cách giữa các ô trong cùng một lần lặp lại là 30 cm và giữa các lần lặp lại là 50 cm. Nước mưa axit được tưới với tần suất 3 lần/tuần và lượng nước mưa là
2.2.3.3. Các chỉ tiêu và phƣơng pháp theo dõi cây thí nghiệm a. Các giai đoạn sinh trƣởng:
- Giai đoạn phân cành: Xác định khi trên ơ thí nghiệm có >50% số cây ra cành cấp 1.
- Giai đoạn mọc- ra hoa: Khi trên ơ thí nghiệm có >50% cây có hoa.
- Giai đoạn ra hoa - kết thúc hoa: Tính từ khi cây ra hoa đến khi trên mỗi ơ thí nghiệm có >50% số cây có hoa cuối cùng tàn.
- Giai đoạn kết thúc hoa-quả chắc: Là ngày có >50% số cây trên ơ có 1 quả đạt kích thước tối đa nằm ở 1 trong 4 đốt trên cùng của thân chính
- Giai đoạn quả chắc- quả chín: Là ngày có ~95% số quả trên ơ chín khơ.
b. Chỉ tiêu về sinh trƣởng, phát triển:
- Tỷ lệ nảy mầm (%): Đếm số hạt nảy mầm trên ơ thí nghiệm rồi chia cho tổng số hạt gieo trên ơ thí nghiệm.
Tỷ lệ nảy mầm (%) = Số hạt nảy mầm x 100%/Số hạt gieo
- Chiều dài thân cây: Dùng thước chia đến mm đo từ mặt đất đến đỉnh lá, tiến hành đo ở các giai đoạn mọc - ra hoa, giai đoạn ra hoa - kết thúc hoa, giai đoạn kết thúc hoa- quả chắc, giai đoạn quả chắc - quả chín.
- Chiều dài rễ: Đo từ cổ rễ đến nút rễ dài nhất, tiến hành đo ở các giai đoạn phân cành, giai đoạn quả chắc - quả chín.
- Số cành cấp 1/cây: Đếm số cành mọc ra từ thân chính, tiến hành đếm ở giai đoạn phân cành, giai đoạn ra hoa -kết thúc hoa.
c. Chỉ tiêu sinh lý:
- Hàm lượng chlorophyll: Được đo thông qua chỉ số SPAD (một chỉ tiêu đánh giá hàm lượng chlorophyll) bằng máy CCM – 200 plus (Mỹ), tiến hành đo ở các giai đoạn mọc - ra hoa, giai đoạn ra hoa - kết thúc hoa, giai đoạn kết thúc hoa - quả chắc, giai đoạn quả chắc - quả chín.
- Chỉ số diện tích lá LAI (m2lá/m2đất): Được đo trực tiếp bằng máy đo chỉ số diện tích lá Cl-202 Laser Area Meter, tiến hành đo ở các giai đoạn mọc - ra hoa, giai
đoạn ra hoa-kết thúc hoa, giai đoạn kết thúc hoa-quả chắc, giai đoạn quả chắc-quả chín.
d. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất:
- Tổng số quả/cây - Tỷ lệ quả chắc
- Tỉ lệ quả 1 hạt/cây, tỉ lệ quả 3 hạt/cây - Khối lượng P1000 hạt
- Khối lượng quả khô/ô công thức - Năng suất: Được tính theo cơng thức:
+ Năng suất lý thuyết =
100000 10000 ) (g MD NSCT (tạ/ha) NSCT: Năng suất cá thể (g/cây)
MD: Mật độ (cây/m2)
+ Năng suất thực thu =
100000 ) ( 10000 ) ( 2 m DTOTN g NSTTOTN (Tạ/ha)
NSTTOTN: Năng suất thực thu tổng ơ thí nghiệm (g/m2) DTOTN: Diện tích mỗi ơ thí nghiệm (m2)
2.2.4. Phƣơng pháp trong phịng thí nghiệm
Các mẫu đất được lấy để đánh giá tính chất đất thí nghiệm được phân tích bằng các phương pháp thông dụng hiện nay tại phịng thí nghiệm Bộ mơn Thổ nhưỡng và Môi trường đất, Khoa Môi trường, Trường ĐHKHTN.
Nguyên lý các phương pháp phân tích được sử dụng [11].
- Phương pháp cực chọn lọc Hidro: Ion H+ được chiết rút ra bằng chất chiết rút thích hợp (nước cất hoặc muối trung tính), dùng một điện cực chỉ thị (điện cực chọn lọc Hidro) và một điện cực so sánh để xác định hiệu thế của dung dịch. Từ đó tính được pH của dung dịch.
- Phương pháp Chiurin – Cononova: N dễ tiêu được đánh giá thông qua N- thủy phân. N-thủy phân được chiết rút dưới tác dụng của H2SO4 0,5N, gồm NO3-, NO2- và N hữu cơ dễ phân hủy. NO3- và NO2- được khử về dạng NH4+ nhờ chất xúc
chúng dưới tác dụng của H2SO4 và K2Cr2O7. Sau khi chuyển các dạng N về dạng NH4+, (NH4)2SO4, dùng phương pháp Kenđan cất nitơ.
- Phương pháp Oniani (1964): Phương pháp này Oniani sử dụng H2SO4 0,1N làm chất chiết rút phốtpho dễ tiêu trong đất. Sau đó dùng phương pháp hiện màu xanh molipđen để định lượng phốtpho.
- Phương pháp amoni acetat: Dùng CH3COONH4 1N làm bão hịa dung tích hấp phụ trao đổi cation của đất. Sau đó cation NH4+ đã hấp phụ được trao đổi ra bằng cation K+. Lượng NH4+ trao đổi này được xác định bằng cách chuẩn độ bằng NaOH 0,1N với sự có mặt của HCHO. Dựa vào lượng NaOH tiêu tốn sẽ tính được lượng NH4+ hay lượng cation trao đổi.
- Phương pháp Walkley – Black: Phương pháp dựa trên nguyên tắc oxi hóa chất hữu cơ của đất bằng dung dịch K2Cr2O7. Sau đó chuẩn lại lượng K2Cr2O7 dư, từ đó tính được hàm lượng chất hữu cơ.
- Phương pháp baricromat: Trên cơ sở BaSO4 có tích số tan nhỏ hơn BaCrO4, dùng BaCrO4 cho vào dung dịch chứa SO42-, chúng sẽ đẩy CrO42- ra dạng tự do. Lượng CrO42- được giải phóng này chính bằng lượng SO42-.
- Xác định Ca2+TĐ, Mg2+TĐ bằng trilon B: Ca2+TĐ, Mg2+TĐ được dùng chất chiết rút thích hợp (thường là các muối trung tính như KCl, NaCl) trao đổi. Dùng trilon B (EDTA) chuẩn độ xác định Ca2+ và Mg2+.
- Các chỉ tiêu Mn2+, Fe3+, Al3+, KDT được dùng chất chiết rút thích hợp, bảo quản và gửi đến Trung tâm Phân tích thí nghiệm địa chất thuộc Tổng cục địa chất và khoáng sản Việt Nam tiến hành đo theo phương pháp ICP – MS. Đây là kỹ thuật
nhanh, đa nguyên tố và thường có cơng suất như ICP-AES nhưng có khả năng phát hiện tốt hơn nhiều.
2.2.5. Phƣơng pháp tổng hợp đánh giá
Số liệu đánh giá ảnh hưởng của mưa axit đến cây đậu tương được phân tích và xử lý bằng chương trình Excel 2007, phương pháp phân tích phương sai (ANOVA), hời quy bằng ch ương trình IRRISTAT 5.0 và phân tích thống kê bằng chương trình IBM SPSS Statistics 20.
Trong đó, Excel 2007 được sử dụng để nh ập dữ li ệu, chỉnh sửa và vẽ đồ thị . Chương trình IRRISTAT 5.0 được sử dụng để thiết kế ơ thí nghiệm, phân tích phương sai ANOVA cho các thí nghiệm nhằm tìm thấy sự khác bi ệt có ý nghĩa thớng kê (nếu có ) giữa các nghi ệm thức . Dùng LSD0,05 (Least significance difference): Sự sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa để so sánh . Nếu |mi- mj| > LSD 0,05 thì 2 trung bình có sự sai khác nhau ng ược lại khơng sai khác , trong đó mi là trung bình của cơng thức i , mj là trung bình của cơng thức j . Độ chính xác (độ tin cậy) được chọn là 95%. Chương trình IRRISTAT 5.0 cũng được sử dụng để tính hồ i quy nhằm xác l ập mối quan h ệ giữa biến và chỉ tiêu theo dõi [y = f(x)] và đánh giá mới quan hệ đó. Dựa vào kết quả tính tốn đưa ra nhận xét về những ảnh hưởng của mưa axit đến sự sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây đậu tương tại huyện n Thủy, tỉnh Hịa Bình.
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả phân tích đất tại khu vực thí nghiệm
Kết quả phân tích mẫu đất nền cho thấy tính ch ất đất làm thí nghiệm có thành phần cơ giới là đất thịt pha cát và pha sét (sét: 23,6%; limon: 8,7% và cát: 67,7%). Đất có phản ứng trung tính với giá trị pHKCl = 6,57 và pHH2O = 7,22, là môi trường thuận lơ ̣i cho cây hút các khoáng ch ất dinh dưỡng. Hàm lượng OM trong đất là 2,26% ở mức trung bình và CEC trong đất là 12,6 meq/100g ở mức nghèo. Hàm lượng Ca2+TĐ và Mg2+TĐ trong đất đều ở mức trung bình (7,86 meq/100g đất đối với Ca2+TĐ và 2,6 meq/100g đất đối với Mg2+TĐ). Theo thang đánh giá về nhu cầu hàm lượng các cation trao đổi đối với đất trồng một số loại cây trồng chính thì hàm lượng Ca2+, Mg2+ được xác định là không đảm bảo cho nhu cầu của cây trồng, cụ thể đối với cây họ đậu là Ca2+ ≥ 10 meq/100g đất và hàm lượng Mg2+ ≥ 4 meq/100g đất [11]. Các nguyên tố N, P dễ tiêu có hàm lượng tương đối cao trong đất. Hàm lượng NDT, PDT trong đất lần lượt là 6,16mg/100g và 90 mg/100g, các giá trị này ở mức giàu so với thang đánh giá. Hàm lượng KDT là 9,85 mg/100g đất (mức nghèo). Hàm lượng SO42- trong đất là 25 ppm (0,0025%), thấp hơn ngưỡng giới hạn tối thiểu đối với lưu huỳnh trong đất (S > 0,01%). Hàm lượng Mn2+ là 3,76 mg/100g ở mức trung bình; cịn hàm Al3+, Fe3+ trong mẫu đất tiến hành thí nghiệm lần lượt là 77,6 mg/100g và 98,8 mg/100g
3.2. Các giai đoạn sinh trƣởng và thời gian sinh trƣởng của cây
đậu tƣơng qua các cơng thức thí nghiệm
Sinh trưởng, phát triển là biểu hiện sự biến đổi về lượng và về chất thực vật trong chu kỳ sống của chúng. Sự sinh trưởng về kích thước, trọng khối và hình thành các yếu tố cấu tạo mới là tiền đề cho sự phát triển và ngược lại sự phát triển là quá trình biến đổi về chất bên trong dẫn đến sự ra hoa kết quả lại thúc đẩy sự sinh trưởng.Thời gian hoàn thành các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây trồng nói chung có ý nghĩa quan trọng trong cơng tác chọn giống. Qua đó cho biết đặc trưng, đặc tính của giống chín sớm, chín trung bình hay chín muộn của từng giống. Nghiên
cứu thời gian sinh trưởng phát triển của giống giúp người sản xuất có kế hoạch sắp xếp thời vụ, bố trí cây trồng hợp lý cũng như tác động các biện pháp kỹ thuật thích hợp nhằm hạn chế tối thiểu tác động của điều kiện ngoại cảnh tạo điều kiện tốt nhất cho cây sinh trưởng, phát triển tốt mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
Bảng 3.1. Thời gian sinh trƣởng (TGST) của cây đậu tƣơng qua các CTTN tính từ khi gieo (đơn vị: ngày)
CTTN Thời gian nảy mầm Giai đoạn phân cành Giai đoạn mọc - ra hoa Giai đoạn ra hoa - kết thúc hoa Giai đoạn kết thúc hoa -quả chắc Giai đoạn quả chắc - quả chín CT1 8 40 47 55 70 96 CT2 8 40 47 55 70 96 CT3 8 39 47 54 70 95 CT4 7 39 47 54 70 94 CT5 7 39 47 54 69 94 CT6 7 38 47 54 68 93 CT7 (ĐC) 7 38 46 53 67 93
Từ bảng 3.1 ta thấy TGST ở các giai đoạn phát triển của cây đậu tương qua các CTTN khơng có sự chênh lệch nhiều nhưng ta có thể thấy rõ ở các CTTN có độ pH thấp hơn thì TGST dài hơn, cụ thể ở giai đoạn quả chín (thu hoạch) TGST của cây ở CT6 và CTĐC là 93 ngày nhưng ở CT4 và CT5 là 94 ngày (dài hơn CTĐC 1 ngày) và ở CT1, CT2 là 96 ngày, cao nhất trong các CTTN. Ở tất cả các giai đoạn TGST của cây ở CTĐC là ngắn nhất và ở CT1 (pH=3,0) là dài nhất. Kết quả cho thấy có thể pH đã ảnh hưởng khơng nhỏ đến TGST của cây đậu tương.
3.3. Ảnh hƣởng của mƣa axit tới các chỉ tiêu sinh trƣởng của cây
đậu tƣơng tại huyện n Thủy, tỉnh Hịa Bình
3.3.1. Tỉ lệ nảy mầm
Sự nảy mầm của hạt có thể xem là bắt đầu của quá trình sinh trưởng, phát triển của cây. Từ hạt đang ngủ nghỉ chuyển sang trạng thái nảy mầm là cả một quá trình