CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.2. Nghiên cứu quá trình phân hủy trong đất của bầu ƣơm thân thiện mô
trƣờng
Do thời gian thực hiện luận văn có hạn, vì vậy trong bài luận văn này, tơi chỉ nghiên cứu q trình phân hủy trong mơi trường của mẫu vật liệu PE08 (Với hàm lượng phụ gia xúc tiến oxy hóa là 0,08%, phụ gia q trình 2%, tỷ lệ phụ gia xúc tiến oxy hóa: CoSt2/MnSt2/FeSt3 = 20/4/1, hạt màu đen 1% trên nên nhựa PEtái
sinh/PEnguyên sinh = 85/15).
3.2.1. Nghiên cứu q trình lão hóa tự nhiên
3.2.1.1. Độ bền kéo đứt
Kết quả độ bền kéo đứt của các mẫu trong điều kiện lão hóa tự nhiên được trình bày trong bảng 3.3
Bảng 3.3: Độ bền kéo đứt của màng PE08 (MPa)
Thời gian (tháng) PE08
0 20,22 1 19,08 2 16,13 3 11,35 4 8,36 5 6,17 6 4,05
Kết quả cho thấy độ bền kéo đứt của màng PE08 đều giảm theo thời gian thử nghiệm. Sau 6 tháng thử nghiệm, độ bền kéo đứt của màng PE08 cịn 4,05 MPa. Như vậy trong q trình lão hóa tự nhiên, dưới tác động của ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm trong môi trường, phụ gia xúc tiến oxy hóa đã thúc đẩy q trình phân hủy của nhựa polyetylen, làm giảm tính chất cơ lý của màng.
3.2.1.2. Độ dãn dài khi đứt
Độ dãn dài khi đứt của màng PE08 được trình bày trong hình 3.8.
Hình 3.8: Độ dãn dài khi đứt của màng PE08
Kết quả cho thấy độ dãn dài khi đứt giảm mạnh khi tăng thời gian phơi mẫu. Sau 6 tháng lão hóa tự nhiên, độ dãn dài khi đứt giảm còn 4,89%. Như vậy, mẫu PE08 được coi là tự hủy sau 6 tháng lão hóa tự nhiên.
0 100 200 300 400 500 600 0 1 2 3 4 5 6 Độ dã n dà i khi đứt ( % ) Thời gian (tháng)
3.2.1.3. Chỉ số cacbonyl
Kết quả đo chỉ số cacbonyl của màng PE08 được trình bày trong hình 3.9.
Hình 3.9: Chỉ số cacbonyl của màng PE08
Kết quả cho thấy chỉ số cacbonyl (CI) tăng ngay trong tháng đầu thử nghiệm. Sau 6 tháng thử nghiệm thì chỉ số CI là 0,3. Điều này có thể giải thích dưới tác động của ánh sáng, phụ gia xúc tiến oxy hóa sinh ra gốc tự do khơi mào cho phản ứng. Q trình oxy hóa của polyetylen dẫn đến sự tích tụ của nhóm cacbonyl.
3.2.1.4. Hình thái học bề mặt
Ảnh SEM của các mẫu màng ban đầu và sau 6 tháng thử nghiệm lão hóa tự nhiên được thể hiện trong hình 3.10.
PE08 (ban đầu) PE08 (Sau 6 tháng)
Hình 3.10: Ảnh SEM của màng PE08 ban đầu và sau 6 tháng thử nghiệm
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0 1 2 3 4 5 6 C hỉ số c ac bony l (CI ) Thời gian (tháng)
Kết quả cho thấy bề mặt màng bị phá hủy, khơng cịn mịn mà trở nên bị rỗ, và xuất hiện các vết nứt. Sau 6 tháng lão hóa tự nhiên, màng PE08 bị phá hủy mạnh.
3.2.2. Nghiên cứu khả năng tự hủy của bầu ươm
Các mẫu sau q trình lão hóa tự nhiên tiếp tục được nghiên cứu khả năng phân hủy sinh học trong đất. Để đánh giá được khả năng phân hủy của các mẫu polyme đã chế tạo, các chỉ tiêu phân tích sau đây đã được chúng tơi thực hiện:
- Sự tổn thất khối lượng
- Hình thái học bề mặt sản phẩm (SEM)
3.2.2.1. Sự tổn thất khối lượng mẫu
Tổn thất khối lượng mẫu khi chơn trong đất được trình bày trong bảng 3.4.
Bảng 3.4: Tổn thất khối lượng của màng PE08 khi chôn trong đất (%)
Thời gian 1 tháng 2 tháng 3 tháng 4 tháng 5 tháng 6 tháng
Tổn thất (%) 9,3 15,7 20,8 23,7 29,2 34
Kết quả cho thấy tổn thất khối lượng mẫu qua các tháng tăng dần và sau 6 tháng, tổn thất khối lượng của màng khi chôn trong đất là 34%. Do màng bị phân hủy giảm cấp trước khi chôn trong đất và tạo thành các mảnh nhỏ. Khi chôn trong đất tổn thất khối lượng cao do các vi sinh vật trong đất và độ ẩm của đất làm cho quá trình phân hủy nhanh hơn và cũng có thể các mẫu khơng phải là bị phân hủy hoàn toàn nhưng đã bị phân hủy thành những mảnh nhỏ lẫn trong đất không thể thu hồi được.
3.2.2.2. Hình thái học bề mặt
Ảnh SEM của màng PE08 sau 6 tháng chôn trong đất thể hiện trên hình 3.11.
Qua ảnh SEM ta thấy rằng khi chơn trong đất mẫu màng bị bào mịn dần, cấu trúc bề mặt có sự biến đổi mạnh, có sự phân hủy bề mặt mẫu rất rõ nét. Sau quá trình phân hủy giảm cấp, mạch polyme bị cắt nhỏ (tạo thành oligome), hình thành các nhóm chức phân cực. Từ một polyme kị nước sẽ xuất hiện các nhóm chức ưa nước tạo điều kiện cho vi sinh vật dễ dàng tiếp cận để phân hủy các mạch oligome thành CO2 và H2O.
3.3. Ứng dụng của bầu ƣơm cây tự hủy cho một số loài cây
Trên cơ sở kết quả thu được ở mục 3.1, đã thiết lập được đơn phối liệu cho quá trình thổi màng bầu ươm cây tự hủy:
- Nhựa nền PEtái sinh/PEnguyên sinh = 85/15 - Phụ gia quá trình 2%
- Hàm lượng phụ gia xúc tiến oxy hóa: 0,08% (Dùng cho cây thơng, keo) - Tỷ lệ phụ gia xúc tiến oxy hóa: CoSt2/MnSt2/FeSt3 = 20/4/1.
- Hạt màu đen màu đen: 1%
Quá trình thổi màng được thực hiện trên hệ thống đùn thổi màng series SJ-45 với các thơng số tốc độ trục vít 27 vịng/phút, tốc độ kéo 850 vòng/phút và ở nhiệt độ 1700C. Sau đó màng được chuyển qua máy đục vi lỗ, tiền hành đục lỗ. Mẫu bầu ươm tự hủy tạo ra có kích thước 7ì12cm, chiu dy 35-40àm.
Sau khi đã sản xuất được bầu ươm, tiến hành ươm giống đối với hai lồi cây là thơng và keo sử dụng bầu ươm đối chứng là loại thông dụng trên thị trường (kích thước 7 ì 12 cm, dy 35-40 àm v bu m tự hủy (chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa hàm lượng 0,08%) có kích thước 7 ì 12 cm, dy 35-40 àm. Phõn tớch, ỏnh giá quá trình sinh trưởng, phát triển của cây và quá trình phân hủy của bầu ươm trong thời gian 6 tháng.
3.3.1. Vị trí địa lý và tình hình khí hậu tại khu vực thí nhiệm
a, Vị trí địa lí
Trên cơ sở khảo sát và trao đổi với các địa phương, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn Trung tâm KHKT giống cây trồng Đạo Đức – Vị Xuyên – Hà Giang là đơn vị phối hợp triển khai và là nơi triển khai thí nghiệm và xây dựng mơ hình ứng dụng
bầu ươm cây tự hủy để ươm 2 loại cây lâm nghiệp (cây keo và cây thơng) có vị trí địa lý được thể hiện trong hình dưới đây.
Giới thiệu về chức năng, nhiệm vụ: Tổ chức nghiên cứu, thuần hố, thí nghiệm, lai tạo, nhân giống các loại giống cây trồng có năng suất, chất lượng cao. Tổ chức sản xuất, dịch vụ, chuyển giao kỹ thuật, cung ứng cây, hạt giống, vật tư chuyên dùng phục vụ sản xuất nông lâm nghiệp. Liên doanh, liên kết với các ngành, các tổ chức nông lâm nghiệp ở địa phương và các tỉnh, các trung tâm, viện nghiên cứu KHKT nông lâm nghiệp ở trung ương để hợp tác nghiên cứu, ứng dụng tiến bộ KHKT vào sản xuất. Tổ chức phổ biến, tuyên truyền, hướng dẫn thực hiện các phương pháp KHKT tiên tiến trong sản xuất nông lâm nghiệp đến người sản xuất. b, Đặc điểm khí hậu tại khu vực thí nghiệm
Tình hình thời tiết năm 2016 tại khu vực nghiên cứu và vùng lân cận được trình bày trên các hình dưới đây:
Hình 3.12: Lượng mưa tại trạm Việt Lâm – Vị Xuyên - Hà Giang năm 2016
Kết quả đo lưu lượng mưa và các chỉ số khí hậu khác tại trạm quan trắc ở Việt Lâm cho thấy: trong thời gian từ tháng 1 đến tháng 2 lượng mưa trung bình của tháng là 110mm, sang tháng 2 và 3 lượng mưa giảm chỉ còn 23mm. Tiếp theo sang tháng 5 và 6 lượng mưa đã tăng lên mức 147mm. Mùa mưa chính thức bắt đầu vào tháng 7, kết thúc từ tháng 10 năm 2016. Từ tháng 11 đến hết tháng 12/2016 lượng 112 109 17 30 140 154 634 957 319 422 26,5 198 0 200 400 600 800 1000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 L ượ ng m ưa (mm ) Tháng
mưa giảm gần. Nhìn chung khí hậu thời tiết khu vực nghiên cứu có nhiệt độ khơng quá cao, lượng mưa lớn vừa phải thuận lợi cho việc sản xuất lâm nghiệp nói chung và chăm sóc cây giống nói riêng.
c, Kỹ thuật ươm giống tại Trung tâm
* Xử lý hạt giống
Hạt giống trước khi gieo được ngâm trong thuốc tím (KMnO4) nồng độ 0,05% trong 10 phút, sau đó vớt ra rửa sạch và ngâm hạt vào nước 45o
C trong thời gian 10 – 12 giờ, sau đó vớt ra cho vào túi vải ủ, mỗi ngày rửa lại trong nước ấm 1 lần và ủ lại, sau 4 - 10 ngày hạt nứt nanh đem gieo vào bầu đất đã chuẩn bị sẵn.
* Chuẩn bị bầu đất:
Dùng túi bầu nghiên cứu (PE thường và PE tự hủy có kích thước 7 x 12 cm đựng hỗn hợp ruột bầu, thành phần ruột bầu gồm đất và các vật liệu nghiên cứu). Đất làm ruột bầu được đập sàng nhỏ trộn đều với phân và tiến hành đóng bầu. Bầu đất đóng xong được xếp đứng, thẳng hàng theo từng luống có chiều rộng 0,8 – 1 m, chiều dài tùy ý, khoảng cách giữa 2 luống là 0,4 m.
* Gieo hạt và chăm sóc cây con:
Trước khi gieo hạt, bầu đất phải được tưới nước đủ ẩm trước đó 1 ngày. Chọn những hạt nhú mầm, dùng que bằng đầu đũa vót nhọn một đầu tạo lỗ giữa bầu sâu 0,5 – 1cm rồi gieo hạt vào, phủ một lớp đất mịn vừa lấp kín hạt, dùng rơm (hoặc cỏ khô, lá) đã qua khử trùng bằng nước vôi trong để che phủ mặt luống, bên trên dùng dàn che bằng lưới che nắng 50% – 70%. Hằng ngày tưới nước đều (sáng sớm và chiều tối), đủ ẩm. Sau 6 – 7 ngày, cây mạ mọc đều thì bỏ lớp vật liệu che phủ (rơm, rạ, cỏ, lá khơ) và chăm sóc luống bầu, bầu nào cây chết phải được cấy dặm ngay. Chú ý đề phòng nấm bệnh và côn trùng phá hoại cây mầm. Cây trong vườn ươm cần phải được che bóng, độ che thích hợp 25% ánh sáng tự nhiên.
Chăm sóc cây: Luôn đảm bảo cho cây đủ ẩm trong 03 tháng đầu, mỗi ngày tưới 4 – 5 lít/m2/lần, 15 ngày làm cỏ phá váng 1 lần và tưới nước phân chuồng hoai hoặc phân NPK pha loãng 1%. Thời gian nuôi cây trong vườn ươm từ 6 - 12 tháng, cây có chiều cao từ 14 – 20 cm, đường kính cổ rễ 2,5 – 4 mm thì có thể xuất vườn.
3.3.2. Nghiên cứu khảo sát, lựa chọn kỹ thuật sử dụng bầu ươm tự hủy để ươm 2 loại cây lâm nghiệp (cây thông và cây keo) loại cây lâm nghiệp (cây thông và cây keo)
3.3.2.1. Ảnh hưởng của bầu ươm cây tiên tiến đến khả năng giữ nước - Cây keo:
Động thái ẩm của cây trồng sau các chu kỳ tưới thể hiện khả năng duy trì độ ẩm của đất cho cây trồng. Kết quả theo dõi khả năng giữ nước của bầu ươm trong 30 ngày sau tưới khi sử dụng bầu ươm cây tiên tiến đối với cây keo được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 3.5: Khả năng giữ nước ở các công thức đối với cây keo
Công thức Độ ẩm đất (%) sau tưới
5 ngày 10 ngày 15 ngày 20 ngày 25 ngày 30 ngày
PE-Keo 42,1 35,7 31,9 31,0 29,5 26,1 TH-Keo 42,1 35,7 31,9 31,0 29,5 26,1 PEPAM-Keo 42,8 36,7 32,9 33,3 31,3 29,5 THPAM-Keo 42,6 36,6 32,7 33,1 31,2 29,3 PEAMS+PAM-Keo 44,7 37,7 34,6 33,8 31,3 31,1 THAMS+PAM-Keo 44,8 37,9 34,7 33,9 31,4 31,2
Kết quả theo dõi cho thấy, khả năng giữ nước cho cây keo sau các khoảng thời gian 5, 10 và thậm chí 15 ngày, độ ẩm đất giữa tất cả các công thức chênh lệch khơng đáng kể, khơng có quy luật và khơng có ý nghĩa thống kê. Sau 20 ngày, độ ẩm đất ở các cơng thức có bổ sung AMS-1 và PAM tỏ ra có ưu thế hơn so với đối chứng. Các cơng thức có sử dụng AMS-1và PAM đều có độ ẩm cao nhất, tiếp theo là công thức sử dụng riêng PAM cao hơn so với đối chứng. Như vậy khi bổ sung AMS-1 vào trong hỗn hợp ruột bầu ươm sẽ làm tăng độ ẩm và thời gian ẩm.
- Cây thông:
Độ ẩm đất biểu thị cho mối quan hệ giữa nước trong đất với đất. Nói cách khác độ ẩm biểu thị mức độ chứa nước trong đất. Độ ẩm cao sẽ thuận lợi cho quá trình hóa học, lý học, sinh học xảy ra trong đất và thuận lợi cho quá trình sinh
trưởng của cây. Mặt khác độ ẩm của đất thể hiện khả năng giữ nước của đất. Kết quả theo dõi khả năng giữ nước của bầu ươm trong 30 ngày sau tưới khi sử dụng bầu ươm cây tiên tiến đối với cây thơng được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 3.6: Khả năng giữ nước ở các công thức đối với cây thông
Công thức Độ ẩm đất (%) sau tưới
5 ngày 10 ngày 15 ngày 20 ngày 25 ngày 30 ngày
PE-Thong 41,3 35,2 32,3 30,1 29,2 25,6 TH-Thong 41,3 35,2 32,3 30,1 29,2 25,6 PEPAM-Thong 42,1 37,8 34,7 33,5 31,5 30,3 THPAM-Thong 42,2 37,8 34,8 33,4 31,3 30,3 PEAMS+PAM-Thong 44,2 43,3 41,9 39,9 37,4 36,4 THAMS+PAM-Thong 44,1 43,4 42,4b 39,9 37,7 36,5
Kết quả theo dõi cho thấy, sau các khoảng thời gian 5, 10 và thậm chí 15 ngày, độ ẩm đất giữa các công thức chênh lệch không đáng kể ở các công thức PE- Thong, TH-Thong, PEPAM-Thong, THPAM-Thong khơng có quy luật. Riêng công thức PEAMS+PAM-Thong và PEAMS+PAM-Thong có khả năng duy trì độ ẩm cao nhất. Điều này được thể hiện qua sự khác biệt về độ ẩm sau 20 ngày.
Sau 20 ngày, độ ẩm đất ở các cơng thức có bổ sung AMS-1 và PAM tỏ ra có ưu thế hơn so với đối chứng (giữ nguyên tàn dư hữu cơ). Các cơng thức có sử dụng AMS-1và PAM đều có độ ẩm cao nhất, tiếp theo là công thức sử dụng riêng PAM cao hơn so với đối chứng ở thời điểm 30 ngày.
3.3.2.2. Ảnh hưởng của bầu ươm tiên tiến đến độ bền đồn nạp đất - Cây thơng:
Hiệu quả liên kết đất trong bầu ươm thông, bảo vệ đất được xác định qua việc phân tích đồn lạp bền trong nước. Kết quả được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của AMS-1 và PAM đến độ bền đoàn lạp của đất trong bầu
đối với cây thơng
Cơng thức Sự phân bố kích thước hạt (mm) % so với ĐC (cấp hạt có ý nghĩa) > 5 5-3 3-1 < 1 >1 (có ý nghĩa) PE-Thong 0,51 5,43 21,13 72,93 27,07 - TH-Thong 0,52 5,42 21,11 72,93 27,05 - PEPAM-Thong 13,40 25,15 23,01 38,37 61,59 227,4 THPAM-Thong 13,42 25,17 23,02 38,39 61,61 227,6 PEAMS+PAM-Thong 12,54 23,07 21,18 40,21 59,79 220,9 THAMS+PAM-Thong 12,53 23,05 21,16 40,20 59,77 220,7
Kết quả phân tích cho thấy khi sử dụng AMS-1 và PAM đã làm tăng đoàn lạp bền của đất trong bầu ươm, đặc biệt là đối với các công thức sử dụng PAM. Công thức sử dụng riêng PAM, có cấp hạt có ý nghĩa tăng so với đối chứng cao nhất (227,6%), tiếp theo là công thức sử dụng đồng thời AMS-1 và PAM (220,9%) và công thức chỉ sử dụng PAM tăng 220,7%. Điều này là do có sự liên kết giữa các ion ái lực có trong AMS-1 và PAM đối với các hạt đất qua lực hút Cu lông và Van Der Vaal. Các lực hút bề mặt này làm tăng sự cố kết các hạt, làm bền cấu trúc đất trong bầu và chống lại sự phá vỡ bầu khi vận chuyển bầu đến nơi gieo trồng.
- Cây keo:
Hiệu quả liên kết đất trong bầu ươm keo, bảo vệ đất được xác định qua việc phân tích đồn lạp bền trong nước. Kết quả được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của AMS-1 và PAM đến độ bền đoàn lạp của đất trong bầu
đối với cây keo
Công thức Sự phân bố kích thước hạt (mm) % so với ĐC (cấp hạt có ý nghĩa) > 5 5-3 3-1 < 1 >1 (có ý nghĩa) PE-Keo 0,56 5,37 21,08 72,89 27,12 - TH-Keo 0,57 5,38 21,09 72,88 27,11 -