KHM pHKCl OC K2O CEC Ca 2+ Mg2+ - % cmolc .kg-1 CT1 4,20 1,00 0,21 10,03 2,74 0,09 CT2 4,28 1,22 0,27 9,4 3,51 0,25 CT3 4,36 1,43 0,28 11,5 3,59 0,35 CT4 4,40 1,65 0,32 14,4 3,55 0,36 CT5 4,45 1,73 0,33 14,1 4,02 0,45 CT6 4,64 1,82 0,35 15,3 4,11 0,48 LSD5% 0,46 0,88 0,03 0,3 0,29 0,82 CV(%) 0,6 3,3 6,3 1,4 4,7 13,4
Hình 3.29. Ảnh hưởng giữa hàm lượng các bon bón vào đất và một số tính chất đất
Than sinh học có khả năng giảm rửa trôi chất dinh dưỡng khi được bổ
sung vào đất nơng nghiệp, chúng có thể nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón
và giảm sự rị rỉ gây ơ nhiễm. TSH được cho là có ái lực hấp phụ mạnh mẽ
với chất dinh dưỡng hòa tan như nitrat và amoni, tuy vậy nhưng chúng không cản trở đến khả năng hút thu dinh dưỡng đối với thực vật [117, 120].
Tính tốn cân bằng giữa cation trong TSH bón vào đất và kết quả phân
tích đất sau 4 vụ trồng lúa cho thấy, về mặt lý thuyết, Ca2+ có trong than sẽ
y = 0,042x + 1,169 R² = 0,772 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 5 10 15 20 O C , % Hàm lượng C (tấn/ha) OC (%) y = 0,076x + 2,918 R² = 0,89 y = 0,021x + 0,156R² = 0,84 y = 0,258x + 11,13 R² = 0,731 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 5 10 15 20 cm lc .kg -1 Hàm lượng C (tấn/ha) Ca (cmolc/kg) Mg (cmolc/kg) CEC (cmoc /kg)
làm tăng hàm lượng lên 0,05, 0,1 và 0,15 cmolc.kg-1. Nhưng kết quả phân tích cho thấy, Ca2+ trong đất tăng 1,51, 1,98 và 2,07 cmolc.kg-1 tương ứng với các mức bón TSH 11, 21,8 và 32,8 tấn.ha-1. Mức tăng lớn hơn so với lý thuyết có thể lý giải Ca2+ tăng lên do được bổ sung từ các nguồn khác trong đó có thể từ
phân lân. Tương tự với theo tính tốn lý thuyết với CEC trong TSH là 80,4
cmolc.kg-1 sẽ làm tăng 0,2, 0,4 và 0,6 cmolc.kg-1 tương ứng với các cơng thức có bón TSH 11, 21,8 và 32,8 tấn.ha-1. Mức tăng này thấp hơn kết quả phân
tích đất sau thí nghiệm có thể lý giải là do bón TSH nên trong đất có sự tăng lên hàm lượng chất hữu cơ dẫn đến CEC trong đất tăng lên cao hơn so với
tính tốn lý thuyết.
Cũng theo thí nghiệm về ảnh hưởng của TSH lên năng suất ngô và các chất dinh dưỡng trong 4 năm trên đất oxisols tại Colombia cho thấy, các nguyên tố dinh dưỡng dễ tiêu như Ca, Mg và pH của đất tăng lên khi bón
TSH [130].
Hình 3.30. Màu sắc tầng đất 0 - 30 cm sau 4 vụ thí nghiệm.
Cơng thức khơng bón phân (CT1), cơng thức bón 10 tấn phân chuồng + phân khống (CT3) và cơng thức bón 4,5 tấn C + phân khoáng (CT6)
Sau 4 vụ lúa, tiến hành so sánh hình thái và màu sắc của tầng đất 0 - 30 cm (Hình 3.30) cho thấy, đất có bón TSH có màu sắc thẫm hơn, tơi xốp hơn
và TSH bón vào trong đất chưa bị phân hủy vẫn còn tồn tại trong đất, trong khi đó đất bón phân chuồng khơng thể hiện sự thay đổi màu sắc cũng như sự
hiện diện của chất hữu cơ.
Như vậy, có thể khẳng định rằng TSH từ phụ phẩm cây lúa trong
nghiên cứu có khả năng cải tạo độ phì nhiêu của đất xám bạc màu và nâng cao năng suất cây lúa. Các kết quả này sẽ là cơ sở khẳng định TSH là một phương án lựa chọn có lợi cho việc cải tạo đất xám bạc màu và cải tạo những vùng đất bị suy giảm sức sản xuất, đặc biệt là những vùng đất bị suy thoái
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN
1. Than sinh học từ phụ phẩm cây lúa sau khi phối trộn với đất xám bạc màu có thể nâng cao độ phì nhiêu một số yếu tố dinh dưỡng cho đất xám bạc màu. So với đối chứng (0% TSH), các tỉ lệ phối trộn 1%, 5%, 10% TSH
tương ứng làm tăng các chỉ tiêu trong đất xám bạc màu như: pHH20 tăng từ 1,3
- 4,0 đơn vị và pHKCl tăng từ 1,2 - 4,1 đơn vị. CEC tăng từ 0,6 - 8,3 cmolc.kg-
1
, các chỉ tiêu cation cũng tăng theo tỉ lệ TSH, khả năng giữ nước tăng từ 0,7 - 12,5%. Các cơng thức có bổ sung TSH có điện tích âm bề mặt cũng tăng và biến đổi theo pH môi trường tương ứng từ -1,3 ÷ -11,7, -1,8 ÷ -12,4, -2,1 ÷ - 16,1 mmolc.kg-1 khi pH thay đổi từ 2,1 đến 11,2.
2. Than sinh học có khả năng đệm axit là 9,6 mmol H+/L và khả năng đệm
bazơ là 18,5 mmol OH-/L. TSH có tiềm năng sử dụng để xử lý Cu, Pb và Zn
trong môi trường. Khả năng xử lý Cu (II), Pb (II) và Zn (II) ở mức cao, tương ứng với hiệu suất xử lý 95,9 - 99,8% đối với Cu, 97,9 - 99,4% đối với Pb (II)
và 98,1 - 99,3% đối với Zn.
3. Khả năng xử lý KLN của đất xám bạc màu trong nước tăng lên khi tăng
hàm lượng TSH bổ sung vào đất theo các tỉ lệ 0%, 1%, 5%, 10% TSH.
Thời gian đạt cân bằng hấp phụ KLN của các vật liệu trong khoảng 120
phút. Động học quá trình hấp phụ tuân theo phương trình Lagergren với hệ số
k dao động trong khoảng -0,039 đến -0,042 đối với Cu, từ -0,039 đến -0,054
đối với Pb và từ -0,037 đến -0,042 đối với Zn.
Hiệu suất xử lý của vật liệu tăng lên theo mức tăng của hàm lượng TSH
và đạt tối ưu ở các pH tương ứng 5,94, 6,78, 6,58 và 7,27 đơn vị đối với Cu, 7,80, 7,12, 8,67 và 8,13 đơn vị đối với Pb, 7,55, 7,09, 7,89 và 7,74 đơn vị đối
với Zn.
Dung lượng hấp phụ cực đại của đất xám bạc màu có bổ sung ở các
mức 1%, 5% và 10% TSH đạt các giá trị tương ứng với 1,37, 2,94 và 3,12 mg/g đối với Cu, 3,87, 4,30 và 4,33 mg/g đối với Pb, 1,48, 2,73 và 3,76 mg/g đối với Zn.
4. Khả năng chiết Cu, Pb, và Zn của CaCl2 0,01 M giảm theo thời gian và giảm theo tỉ lệ tăng của hàm lượng TSH bón bổ sung vào đất. So với đối
chứng, khả năng chiết của dung dịch CaCl2 0,01 M sau 1 giờ của thí nghiệm ủ giảm 74,2, 84,1 và 88,4% đối với Cu, 87,7, 93,5 và 95,9% đối với Pb và 41,2, 69,8 và 87,3% với Zn. So với thời gian sau 1 giờ ủ, khả năng chiết của CaCl2
ở cuối thí nghiệm thấp hơn lần lượt là 5,9, 4,9 và 5,2 lần đối với Cu, 9,3, 9,5
và 6,0 lần đối với Pb và 10,3, 561,9, 1444,1 lần đối với Zn tương ứng với các tỉ lệ 1%, 5% và 10% TSH. Điều này chứng tỏ rằng TSH tạo nên một khả năng hấp phụ KLN cao hơn, gắn chặt hơn trong phức hệ đất-TSH.
5. Bón TSH có tác dụng làm giảm đáng kể tích lũy Cu, Pb, Zn trong cây rau muống. Với mức bổ sung 1% và 5% TSH có tác dụng làm giảm tương ứng 37,3% và 51,7% đối với Cu, giảm 39,1% và 85,8% đối với Pb và giảm 13,8% và 36,1% đối với Zn tích lũy trong rau so với đối chứng. Với thí
nghiệm trong chậu của nghiên cứu này, mức bổ sung 10% TSH cây rau muống không phát triển được.
6. Đối với lúa, bón TSH từ phụ phẩm cây lúa với lượng bón trong 4 vụ từ
6,0 - 18,0 tấn C.ha-1 khơng gây ảnh hưởng xấu mà cịn làm tăng năng suất cây lúa. TSH làm tăng năng suất lúa so với cấy chay từ 13,4 - 15,1 tạ.ha-1 trong vụ xuân, 14,2 - 18,1 tạ.ha-1 trong vụ mùa. So với cơng thức chỉ bón phân vơ cơ
TSH làm tăng năng suất từ 1,2 - 3,5 tạ.ha-1 ở vụ xuân, từ 5,7 - 7,8 tạ.ha-1 ở vụ mùa. So với cơng thức bón phân chuồng, ở các vụ thí nghiệm, các cơng thức có bón TSH cho năng suất cao hơn hoặc tương đương; sau 4 vụ thí nghiệm, TSH làm thay đổi độ phì của đất, trong đó làm tăng pH của đất lên 0,37 - 0,61
đơn vị, các bon hữu cơ 0,65 - 0,82%, K2O tăng lên 0,11 - 0,14%, CEC tăng 4,07 - 5,27 cmolc.kg-1 và Ca2+ tăng 3,55 - 4,11 cmolc.kg-1 so với đất trước thí nghiệm.
KIẾN NGHỊ
1. Cần có các nghiên cứu về hiệu quả và các tác động của TSH với một số loại đất khác và trên một số cây trồng chính ở Việt Nam. Đặc biệt là cần có
các thí nghiệm để đánh giá đầy đủ về tác động của TSH đến môi trường đất
như thời gian theo dõi dài hơn, bố trí thí nghiệm khảo sát tác động của TSH đến hỗn hợp các nguyên tố KLN cũng như theo dõi tác động của ứng dụng
TSH tới hệ vi sinh vật đất nhằm đánh giá sát thực tế với điều kiện đồng ruộng của TSH hơn.
2. Than sinh học từ phụ phẩm cây lúa là nguồn cung cấp các bon cho bể chứa các bon trong đất, góp phần giảm phát thải khí nhà kính đồng thời cải thiện độ phì nhiêu của đất, hạn chế khả năng rửa trôi KLN vào nguồn nước và khả năng hút thu vào cây trồng. Do vậy TSH trong nghiên cứu có tiềm năng
ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là các vùng đất bị suy thoái và
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Mai Văn Trịnh, Trần Viết Cường, Vũ Dương Quỳnh, Nguyễn Thị
Hoài Thu (2011), “Nghiên cứu sản xuất than sinh học từ rơm rạ và trấu để phục vụ nâng cao độ phì đất, năng suất cây trồng và giảm phát thải khí nhà
kính” Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam, số 3 (24), tr. 66 - 69.
2. Trần Viết Cường, Mai Văn Trịnh, Phạm Quang Hà, Nguyễn Mạnh
Khải (2012), “Nghiên cứu ảnh hưởng của than sinh học đến năng suất lúa và một số tính chất đất bạc màu”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ. T. 28, Số 4S, tr. 19-25.
3. Trần Viết Cường, Bùi Thị Tươi, Phạm Quang Hà, Nguyễn Mạnh Khải (2014), “Nghiên cứu khả năng xử lý một số kim loại nặng trong môi trường
nước của than sinh học từ phụ phẩm cây lúa”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN,
Khoa học Tự nhiên và Công nghệ. T. 30, Số 4S, tr. 36-41.
4. Trần Viết Cường, Đồn Thu Hịa, Lê Hồng Sơn, Phạm Quang Hà,
Nguyễn Mạnh Khải (2015), “Nghiên cứu ảnh hưởng của bón than sinh học
đến tích luỹ một số kim loại nặng trong rau muống trồng trên đất xám bạc
màu”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, số 1 (54), tr. 112-117.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Đặng Thị An, Vũ Thị Mai Hương, Nguyễn Đức Thịnh (1998), “Hiện
trạng ô nhiễm nitrat và một vài kim loại nặng (Pb, Cd) trong các loại rau ở Hà Nội”, Tuyển tập các báo cáo khoa học tại hội nghị mơi trường tồn
quốc năm 1998, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1999, tr. 553- 556. 2. Trần Viết Cường, Mai Văn Trịnh, Bùi Thị Phương Loan, Trần Đăng
Dũng, Nguyễn Thị Hoài Thu (2013), “Ảnh hưởng của than sinh học đến
năng suất ngơ, lúa và một số tính chất đất xám tại huyện Đức Hòa - Long
An”, Tạp chí Khoa học Đất, Hội Khoa học Đất Việt Nam, số 41, tr. 21-24. 3. Phạm Văn Dân, Nguyễn Thị Chinh, Đàm Quang Minh, Hồng Tuyển Phương, Nguyễn Dỗn Hùng, Lê Huy Bắc, Hà Thăng Long, Nguyễn Văn
Chung (2015), Điều tra tiềm năng, công nghệ, sản xuất, tiêu thụ và đề xuất mơ hình sản xuất phân bón hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp phục vụ dự án hỗ trợ các-bon thấp, Báo cáo tổng kết đề tài Dự án hỗ trợ
các-bon thấp, Ban Quản lý dự án nông nghiệp Trung ương.
4. Nguyễn Mậu Dũng (2012), "Ước tính lượng khí thải từ đốt rơm rạ ngồi
đồng ruộng ở vùng đồng bằng sông Hồng", Tạp chí Khoa học và Phát triển, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội. 10(2), tr. 190-198.
5. Lê Đức, Trần Thị Tuyết Thu (2000), “Bước đầu nghiên cứu khả năng hút thu
và tích lũy Pb trong Bèo tây và Rau muống trong nền đất bụi ô nhiễm”,
Thông báo khoa học các trường đại học, tr. 52 - 56.
6. Lê Đức, Trần Khắc Hiệp (2006), Giáo trình đất và bảo vệ đất, Đại học
Quốc gia Hà Nội.
7. Nguyễn Như Hà, Lê Bích Đào, Nguyễn Thu Hà (2008) “Hiệu quả của S, Ca, Mg, Si phối hợp với N, P, K trong bón phân cho lúa trên đất bạc màu”, Tạp chí Khoa học Đất, số 29, tr. 31-34.
8. Phạm Quang Hà, Bùi Huy Hiền, Đỗ Thu Hà, Nguyễn Thị Hiền, nnk (2005), Xây dựng chất lượng nền môi trường đất xám Viêt Nam, Báo cáo kết quả đề tài, Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa.
9. Nguyễn Xuân Hải (2013), Giáo trình đất có vấn đề sử dụng, bảo vệ và cải
tạo, NXB Giáo dục Việt Nam.
10. Nguyễn Văn Hiền, Nguyễn Công Vinh, Stephen Josep, Mai Thị Lan Anh, Nguyễn Thị Vân, J. Lehmann, Lê Xuân Ánh, Tống Thị Phú, Nguyễn Đình
Thơng (2013), Tính chất và ảnh hưởng của than sinh học đến năng suất lúa ở Thanh Hóa và Thái Nguyên, Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây
trồng lần thứ nhất, Nhà xuất bản Nông nghiệp, tr. 1409 - 1495.
11. Phạm Tiến Hoàng, Đỗ Ánh và Vũ Thị Kim Thoa (1999), Vai trò của phân
hữu cơ trong quản lý dinh dưỡng tổng hợp cho cây trồng, Kết quả nghiên
cứu khoa học Quyển 3, Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa. Nhà Xuất bản nông nghiệp, tr. 268-278.
12. Hội Khoa học Đất Việt Nam (2000), Đất Việt Nam, NXB Nông nghiệp. 13. Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Thị Luyến (2008), "Nghiên cứu khả năng xử
lý Cu(II) trong môi trường nước của khống sét Trúc Thơn, Hải Dương",
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ T.
24(1S), tr. 107-112.
14. Vũ Tiến Khang, Nguyễn Bảo Vệ, Lưu Hồng Mẫn (2005), Ảnh hưởng của
biện pháp xử lý rơm rạ đến đặc tính đất và sự sinh trưởng của lúa trong vụ hè thu ở đồng bằng sông Cửu Long, Kỷ yếu Hội thảo khoa học Nghiên
cứu và sử dụng phân bón cho lúa ở đồng bằng sông Cửu Long, Nhà xuất bản Nông nghiệp, tr. 133-144.
15. Nguyễn Thanh Lĩnh, Nguyễn Văn Bộ, Nguyễn Văn Chiến, Trần Minh Tiến (2014), “Hiệu lực của canxi, magiê, lưu huỳnh (Ca, Mg, S) bón cho
lúa trên đất xám bạc màu”, Tạp chí Nơng nghiệp & Phát triển Nông thôn, chuyên đề 45 năm Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa, tháng 11, tr. 50-55.
16. Nguyễn Ngọc Minh, Phạm Văn Quang, Đàm Thị Ngọc Thân, Nguyễn Thị
Hương (2014), "Ứng dụng kỹ thuật phân tích thế điện động để xác định
mật độ diện tích bề mặt của một số khống vật trong đất", Tạp chí Khoa học Đất 43, tr. 5-10.
17. Lê Duy Mỳ (1979), Kết quả nghiên cứu cải tạo đất bạc màu miền Bắc Việt Nam, Nxb Nông nghiệp.
18. Vũ Dương Quỳnh, Lars Stoumann Jensen, Andreas de Neergaard, Trần
Đức Toàn, (2013), Ảnh hưởng của biochar, nước thải biogas và phân chuồng đến phát thải khí nhà kính từ ruộng lúa trên đất xám bạc màu ở Bắc Giang Việt Nam, Hội thảo quốc tế Than sinh học: tiềm năng sử dụng
cho nông nghiệp và giảm thiểu biến đổi khí hậu, Hà Nội, 14-15 tháng 11
năm 2013.
19. Hoàng Minh Tâm, Trần Tiến Dũng, Nguyễn Thị Thương (2013), Ảnh hưởng của than trấu đến sinh trưởng, phát triển và năng suất lạc trồng
trên đất cát, Hội thảo quốc tế Than sinh học: tiềm năng sử dụng cho nông
nghiệp và giảm thiểu biến đổi khí hậu, Hà Nội, 14-15 tháng 11 năm 2013. 20. Nguyễn Đức Thi, (2004), Hướng dẫn kỹ thuật trồng rau muống,
http://nnptntvinhphuc.gov.vn.
21. Lê Văn Thiện, Nguyễn Kiều Băng Tâm, Lê Tiến Dũng (2012), “Nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay nhà máy nhiệt điện Phả Lại lên một số tính
chất lý, hóa đất xám bạc màu Ba Vì, Hà Nội và sinh trưởng của cây lạc”,
Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, tập 28, số 4S, tr.194-202.
22. Lê Văn Thiện, Nguyễn Kiều Băng Tâm, Lê Tiến Dũng (2013), “Một số tính chất cơ bản của tro bay nhà máy nhiệt điện Phả Lại và ảnh hưởng của