CT Tỉ lệ
nảy mầm
(%)
Chiều cao cây (cm) 3 - 4 lá (14 ngày sau gieo) 7 - 9 lá (30 ngày sau gieo) Trỗ cờ (50 ngày sau gieo) Thu hoạch M01 87 25,8 92,7 208,4 214,5 M02 89 26,1 93,6 210,2 217,4 M1 92 26,3 93,5 210,8 216,7 M2 89 26,5 88,2 207,7 212,4 M3 64 25,4 83,4 202,1 209,8 M4 51 22,9 79,5 189,6 201,4 VL1 98 26,6 93,9 208,6 217,3 VL2 97 26,8 95,2 210,7 219,5 VL3 98 26,7 94,5 211,2 218,7 VL4 96 26,9 94,1 211,4 219,6
Ở các cơng thức M1, M2 bón bổ sung kẽm với lƣợng thích hợp nên cây phát triển tốt, tỷ lệ hạt nảy mầm cao, các chỉ tiêu sinh trƣởng phát triển tốt, năng suất tăng 11,12 và 2,24tạ/ha so với đối chứng, nhỏ hơn công thức M02. Chứng tỏ rằng, việc bổ sung vi lƣợng kẽm giúp tăng cƣờng sự hấp thu các chất dinh dƣỡng và thúc đẩy sự phát triển của cây trồng, tuy nhiên, so sánh với công thức M02 cho thấy việc cung cấp dinh dƣỡng từ phụ phẩm nông nghiệp thu đƣợc kết quả tốt hơn.
Bảng 3.21. Các yếu tố cấu thành năng suất ngơ ở các cơng thức thí nghiệm.
Cơng thức M3, M4 với lƣợng kẽm trong đất cao, tuy chƣa vƣợt ngƣỡng cho phép đối với hàm lƣợng kẽm trong đất nơng nghiệp là 200mg/kg nhƣng bƣớc đầu đã có biểu hiện sự ngộ độc đối với cây, làm mất cân bằng dinh dƣỡng trong cây, giảm tỷ lệ nảy mầm, lá úa vàng, hoại tử, cây phát triển kém, năng suất bắp và hạt thấp.
Ở công thức VL1, VL2, VL3, VL4 sự phát triển của cây tốt hơn, tỷ lệ hạt nảy mầm khoảng 98%, chiều cao cây phát triển đều, năng suất cao hơn so với công thức đối chứng. Vật liệu zeolit-polime XS đã cung cấp độ ẩm phù hợp và các chất dinh
Công thức Số bắp/ cây Chiều dài bắp (cm) Đƣờng kính bắp (cm) Chiều dài đuôi chuột (cm) Số hàng/ bắp Số hạt/ hàng P 1000 hạt (g) Năng suất lý thuyết (tạ/ha) Năng suất thực thu (tạ/ha) M01 1,04 19,55 4,01 2,42 14,1 30,4 218 58,86 56,72 M02 1,05 21,15 4,54 1,47 14,5 35,1 274 87,85 87,35 M1 1,06 21,18 4,50 1,72 14,6 34,4 219 69,95 67,84 M2 1,03 22,03 4,48 1,91 14,7 32,4 205 60,92 58,96 M3 1,01 20,15 4,31 2,33 13,7 30,4 215 54,26 55,03 M4 0,99 20,01 4,23 2,56 13,9 30,6 218 55,07 52,98 VL1 1,06 21,56 4,52 1,24 14,5 36,5 274 92,22 88,92 VL2 1,06 22,47 4,55 1,40 14,6 37,6 282 98,45 93,16 VL3 1,06 22,59 4,61 1,52 14,4 37,2 273 93,00 89,94, VL4 1,05 22,94 4,59 1,61 14,7 37,7 272 94,96 88,73
dƣỡng ban đầu, tạo điều kiện thuận lợi giúp hạt nảy mầm, tăng khả năng sống sót của cây trong giai đoạn đầu phát triển. Về khối lƣợng hạt và chất lƣợng hạt, do đƣợc bổ sung vật liệu zeolit-polime XS có khả năng điều tiết phân bón, độ ẩm và vi lƣợng, điều hoà mối cân bằng vật chất, dinh dƣỡng trong đất tạo điều kiện thuận lợi để cây phát triển nên ở công thức VL3, VL4 mặc dù đƣợc bón với hàm lƣợng kẽm cao mà không gây ngộ độc cho cây và lƣợng phân bón giảm đi 10% cây vẫn sinh trƣởng tốt, cho năng suất tăng 32-37 tạ/ha so với đối chứng, chất lƣợng hạt vẫn bảo đảm, thể hiện qua kết quả phân tích hàm lƣợng axit amin trong hạt.
Nhƣ vậy, việc cung cấp bổ sung cho cây trồng các phụ phẩm nông nghiệp chứa một lƣợng lớn các dinh dƣỡng NPK, Si, Ca, Mg, vi lƣợng hữu cơ... đã cung cấp thức ăn thƣờng xuyên và là kho dự trữ dinh dƣỡng lâu dài cho cây. Các chất hữu cơ có tác dung duy trì và bảo vệ đất, chứa các hợp chất kháng sinh cho thực vật chống lại sự phát triển của sâu bệnh, là mơi trƣờng tự nhiên tốt, tăng hoạt tính của các vi sinh vật đất, tăng cƣờng sự phân giải của các vi sinh vật hoặc xúc tác cho sự phân giải của thuốc bảo vệ thực vật trong đất. Đồng thời, các phụ phẩm còn chứa một lƣợng lớn các chất tự nhiên: men, vitamin... kích thích sự sinh trƣởng của bộ rễ, nâng cao tính thẩm thấu của tế bào, huy động dinh dƣỡng.
3.3.3.6. Đánh giá hàm lượng axit amin trong hạt ngơ.
Thành phần chính của mỗi cơ thể là protein, là những hợp chất hữu cơ cao phân tử đƣợc tạo nên từ các axit amin. Trong thực vật, lƣợng gluxit, lipit, chất béo thƣờng chiếm hàm lƣợng cao hơn protein nhƣng protein vẫn có vai trị quyết định trọng sự trao đổi chất.
Protein là cơ sở không thể thay thế đƣợc của cơ thể sống, có ý nghĩa đặc biệt đối với sự sống. Các quá trình sinh trƣởng và phát triển đều gắn liền với protein. Vì vậy việc nghiên cứu các q trình sinh trƣởng và phát triển khơng thể tách rời việc nghiên cứu hàm lƣợng protein. Khơng có protein, khơng có sự sống. Trong thực vật, protein chiếm khoảng 10-20%. Protein có nhiều vai trị và chức năng quan trọng và nó có cấu tạo kém bền vững, rất dễ bị thay đổi bởi các điều kiện khác nhau.
Hàm lƣợng axit amin trong hạt ngô đƣợc xác định trên máy phân tích axit amin tự động HP - AMINOQUANT SERIES II và xử lý bằng phần mềm HP – chemstation. Kết quả thể hiện trên bảng 3.22.
Bảng 3.22. Kết quả phân tích hàm lƣợng axit amin trong hạt ngơ (mg/100g).
Mẫu M01 M02 M1 M4 VL1 VL4 Axit aspartic 0,98 0,99 0,94 0,86 0,91 0,93 Axit glutamic 1,70 1,75 1,72 1,77 1,85 1,86 Serin 0,54 0,54 0,55 0,49 0,56 0,54 Histidin 0,12 0,12 0,10 0,07 0,13 0,06 Glycin 0,52 0,52 0,51 0,49 0,53 0,55 Threonin 0,52 0,51 0,49 0,45 0,51 0,51 Alanin 1,01 0,98 1,00 0,90 0,97 0,98 Arginin 0,55 0,55 0,53 0,49 0,46 0,53 Tyrosin 0,37 0,40 0,36 0,39 0,42 0,43 Cystein + Cystin 0,32 0,32 0,29 0,26 0,31 0,31 Valin 0,70 0,70 0,68 0,64 0,68 0,69 Methionin 0,29 0,29 0,29 0,25 0,26 0,24 Phenylalanin 0,62 0,64 0,59 0,57 0,63 0,61 Isoleucin 0,40 0,39 0,39 0,38 0,40 0,39 Leucin 1,14 1,29 1,23 1,20 1,36 1,26 Lysin 0,49 0,50 0,51 0,44 0,51 0,49 Prolin 0,95 0,96 0,90 0,64 0,96 0,90 Tổng số 11,22 11,45 11,08 10,29 11,45 11,28
Kết quả phân tích hàm lƣợng axit amin trong hạt ngơ sau thu hoạch cho thấy: Ranh giới giữa dinh dƣỡng và ngộ độc là khơng có khoảng cách. Các mẫu M1 đƣợc bổ sung kẽm với hàm lƣợng nhỏ thì hàm lƣợng axit amin trong hạt khơng chênh lệch nhiều so với mẫu đối chứng (M01). Với mẫu M4 có hàm lƣợng Zn cao nên có hiện tƣợng hàm lƣợng các axit amin trong hạt giảm, tổng lƣợng axit amin trong mẫu M4 = 10,29% thấp hơn hẳn các mẫu còn lại, do sự mất cân bằng vật chất trong quá trình hình thành hạt, hàm lƣợng kẽm cao sẽ thay thế các nguyên tố khác nhƣ: Cu, Mg, Mo, Fe… làm giảm sự hình thành các axit amin đặc biệt là histidin và prolin là các axit amin có cấu tạo dị vịng, rất nhạy với những biến đổi hoặc kẽm phản ứng với nhóm –SH trong cystein.
Các mẫu VL1, VL4 đƣợc bổ sung Zn cao nhƣng có kết hợp với vật liệu zeolit-polime XS nên hàm lƣợng Zn trong hạt vẫn nằm trong ngƣỡng giới hạn cho phép. Lƣợng phân bón cho cây giảm đi 10% nhƣng dƣới sự điều tiết của vật liệu zeolit-polime XS, hàm lƣợng axit amin hầu nhƣ không thay đổi.
Mẫu HM02 đƣợc bổ sung zeolit-polime X và giảm lƣợng phân bón 10% nhƣng chất lƣợng hạt vẫn bảo đảm, thành phần các axit amin hầu nhƣ không thay đổi, tổng lƣợng axit amin 11,45%.
Nhƣ vậy, dƣới sự điều tiết của vật liệu zeolit-polime đã góp phần làm giảm sự hấp thu trực tiếp kẽm từ đất, tránh ngộ độc cho cây khi hàm lƣợng kẽm trong đất cao. Bên cạnh đó, tổ hợp zeolit-polime cịn có tác dụng cung cấp các chất dinh dƣỡng, hấp phụ và điều tiết phân bón NPK và các nguyên tố vi lƣợng nên mặc dù các công thức M02, VL1, VL4 đƣợc bón phân với hàm lƣợng giảm đi 10% nhƣng hàm lƣợng axit amin trong mẫu hầu nhƣ không thay đổi. Với nguồn tiền chất ban đầu là vỏ trấu nên ngồi những tính năng của zeolit thơng thƣờng là hấp phụ và trao đổi ion, phụ gia chứa zeolit NaX điều chế ở đây còn cung cấp thêm các chất dinh dƣỡng NPK, các chất hữu cơ, các vi lƣợng (Zn, Cu, Ca, Fe…) có trong thành phần của vỏ trấu.
Cùng với sự gia tăng các hoạt động công nghiệp là việc sản sinh các chất thải nguy hại, tác động tiêu cực trực tiếp đến sức khỏe con ngƣời và hệ sinh thái. Các hoạt động khai thác mỏ, công nghiệp thuộc da, công nghiệp điện tử, mạ điện, lọc hóa dầu hay cơng nghệ dệt nhuộm… góp phần làm suy giảm nguồn tài nguyên thiên nhiên. Các phụ phẩm nơng nghiệp do đó đƣợc nghiên cứu nhiều để sử dụng trong các lĩnh vực: chế tạo vật liệu mới, phụ gia phân bón, cải tạo đất….vì chúng có ƣu điểm là giá thành rẻ, là vật liệu có thể tái tạo đƣợc và thành phần chính của chúng chứa các polime dễ biến tính, có tính chất hấp phụ và trao đổi ion cao.
THẢO LUẬN
Việc sử dụng polime để làm chất giữ ẩm, điều tiết vi lƣợng cho cây trồng và sử dụng zeolit để tăng cƣờng khả năng sử dụng phân bón, tránh mất mát do rửa trơi, do tác động của môi trƣờng đã đƣợc các nƣớc phát triển nghiên cứu và ứng dụng.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, polime tổng hợp trên cơ sở tinh bột ghép poli axit acrylic (Hidrogel) có khả năng hấp phụ nƣớc tốt khoảng 400g nƣớc/g vật liệu, hấp phụ kẽm khoảng 14mg/g và nhả dần ra môi trƣờng bên ngoài. Việc sử dụng Hidrogel rất có ý nghĩa đối với những vùng đất xấu, đất khô hạn, thiếu nƣớc canh tác.
Zeolit NaX đƣợc chế tạo từ trấu có hàm lƣợng silic 11,96% chủ yếu tồn tại dƣới dạng silic hữu cơ, kết hợp với thủy tinh lỏng có hàm lƣợng kiềm tự do khoảng 9% sử dụng trực tiếp cho quá trình thủy phân vỏ trấu. Sản phẩm thu đƣợc là silic vô định hình và xenlulozơ ngắn mạch thủy phân từ trấu đóng vai trị làm template cho q trình tổng hợp zeolit, thay thế các nguồn silic hữu cơ đắt tiền nhƣ TEOS, TMOS… giúp cho quá trình hình thành zeolit diễn ra thuận lợi, giảm thời gian tiến hành phản ứng. Thời gian già hóa 18 giờ và thời gian kết tinh 12 giờ.
Axit photphoric là một axit vô cơ yếu, khả năng thủy phân xenlulozơ nhỏ hơn 200 lần so với axit sunfuric. Quá trình thủy phân vỏ trấu bằng axit photphoric chủ yếu xảy ra ở phần vô định hình và một phần tinh thể của xenlulozơ. Sử dụng axit photphoric để thủy phân trấu nhằm thu đƣợc sản phẩm là xenlulozơ ngắn mạch, linh động, ƣa nƣớc có khả năng trƣơng nở, hấp phụ (giữ ẩm 21% cao hơn so với vỏ trấu 6,73%) mà vẫn giữ nguyên đƣợc các dinh dƣỡng hữu cơ sẵn có trong trấu NPK, protein, vi lƣợng… đặc biệt là silic hữu cơ đóng vai trị quan trọng trong việc kiểm soát các chất dinh dƣỡng vừa mức theo khả năng hấp thu thẩm thấu của bộ rễ, thƣ̣c vâ ̣t sƣ̉ du ̣ng silic để tạo các mơ thực bì, làm cho thành tế bào cứng hơn và mề m hơn, tránh đƣợc sự phá huỷ của cơn trùng và sự sâm nhập của nấm móc , đồng thời còn bổ sung thêm Photpho và Nitơ là các dinh dƣỡng cần thiết cho cây trồng.
Bên cạnh đó, q trình thủy phân xenlulozơ bằng axit photphoric còn tạo thành các hợp chất Adenin triphotphat (ATP), Adenin diphotphat (ADP), Nicotiamit adenin dinucleotit photphat (NADP), photphatit... là các hợp chất hữu cơ tiền sinh học, tham gia vào các chu trình chuyển hóa sinh học, thúc đẩy quá trình trao đổi chất diễn ra thuận lợi, giúp cây hấp thu tốt các dinh dƣỡng, phát triển tốt, cho năng suất cao hơn.
Phụ gia zeolit-polime X đƣợc chế tạo gồm các thành phần zeolit NaX tổng hợp từ trấu kết hợp với thủy tinh lỏng và polime thiên nhiên đƣợc tạo thành từ quá trình thủy phân trấu bằng axit photphoric. Phụ gia zeolit-polime XS đƣợc chế tạo từ zeolit NaX, polime thiên nhiên (xenlulozơ) từ trấu và polime tổng hợp (Hidrogel). Trong đó, mỗi yếu tố đóng một vai trị đặc trƣng:
- Zeolit NaX là vật liệu vi mao quản có khả năng hấp phụ và trao đổi ion, giữ ẩm, điều tiết, tránh rửa trơi phân bón, cải tạo đất, giúp rễ cây phát triển tốt hơn, hấp thu thuận lợi các dinh dƣỡng.
- Polime thiên nhiên từ trấu có khả năng giữ ẩm, cung cấp nguồn dinh dƣỡng hữu cơ sẵn có từ trấu: xenlulozơ, protein, NPK hữu cơ, silic hữu cơ, vi lƣợng, đồng thời còn bổ sung thêm P, N trong quá trình thủy phân vỏ trấu bằng axit photphoric và trung hòa bằng dung dịch amoniac.
- Polime hấp thụ nƣớc Hidrogel có khả năng giữ ẩm và điều tiết vi lƣợng, giúp cho hạt nảy mầm tốt, tăng khả năng sống sót của cây trong giai đoạn đầu phát triển.
Các kết quả thí nghiệm cho thấy, khi đƣợc bổ sung các phụ gia zeolit-polime các thông số cơ bản của đất có sự thay đổi đáng kể: Hàm lƣợng các chất hữu cơ trong đất tăng 25%, CEC tăng 40%. Công thức M02 bổ sung phụ gia zeolit-polime X cho năng suất tăng 30 tạ/ha so với đối chứng, các công thức đƣợc bổ sung phụ gia zeolit-polime XS kết hợp với vi lƣợng kẽm cho năng suất tăng 32-36 tạ/ha mà chất lƣợng hạt vẫn bảo đảm, thể hiện qua hàm lƣợng axit amin trong hạt không thay đổi. Nhƣ vậy, việc bổ sung phụ gia zeolit-polime X đã góp phần cải tạo đất, cung cấp
đầy đủ các chất dinh dƣỡng hữu cơ dễ hấp thu từ trấu giúp cây trồng phát triển thuận lợi và cho năng suất tốt. Việc bổ sung Hidrogel giúp duy trì độ ẩm đất cao hơn so với các mẫu còn lại giúp hạt nảy mầm tốt, vi lƣợng kẽm hoạt hóa các enzim giúp cho quá trình phân giải và hấp thu các dinh dƣỡng thuận lợi, góp phần tăng năng suất.
Tác dụng trực tiếp của việc sử dụng các phụ gia zeolit-polime là nó cung cấp các chất dinh dƣỡng cho đất, góp phần làm giảm sự mất nitơ trong đất, tăng năng suất và chất lƣợng cây trồng, đồng thời sau mỗi mùa vụ lại làm cho đất trở nên tơi xốp hơn. Tùy thuộc vào chế độ canh tác, điều kiện nƣớc tƣới, chất lƣợng đất, đối tƣợng cây trồng có thể sử dụng thành phần phụ gia phù hợp để đạt hiệu quả kinh tế cao. Ở đây, mẫu đất nghiên cứu là đất phù sa Sơng Hồng, trung tính, thuộc loại đất thịt pha cát, thành phần cơ giới nhẹ, hàm lƣợng chất hữu cơ thấp, chế độ thủy lợi phù hợp nên có thể sử dụng phụ gia zeolit-polime từ trấu để cung cấp và điều tiết các chất dinh dƣỡng.
Vật liệu zeolit-polime X đƣợc tổng hợp từ vỏ trấu là phế thải nông nghiệp và các nguồn hố chất Việt Nam, có ƣu điểm là giá thành rẻ, dễ kiếm, tận dụng đƣợc nguồn phế thải nơng nghiệp tái sử dụng làm phân bón trong nơng nghiệp. Do trấu là một sản phẩm của ngành công nghiệp xay xát, chiếm khoảng 20% của toàn bộ lúa gạo. Việc thủy phân vỏ trấu bằng thủy tinh lỏng và axit photphoric có nhiều ƣu điểm: Dụng cụ, thiết bị đơn giản, không cần gia nhiệt, không sử dụng vi sinh vật, vẫn giữ nguyên đƣợc các thành phần dinh dƣỡng hữu cơ của trấu.
Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng vi lƣợng kẽm có ảnh đƣợc tích cực đến sự phát triển và năng suất ngô. Các công thức đƣợc bổ sung kẽm với hàm lƣợng phù hợp cho hiệu quả sinh trƣởng và năng suất cao hơn so với công thức đối chứng, phù hợp với các nghiên cứu đã đƣa ra [4, 24, 74]. Các công thức bổ sung kẽm với hàm lƣợng cao, dƣới sự điều tiết của vật liệu đã hấp phụ các ion kẽm lên trên cấu trúc của nó và nhả dần dần ra mơi trƣờng bên ngồi theo nhu cầu sử dụng của cây và theo cân bằng ion trong đất giúp cho cây hấp thu tốt nên không bị ngộ độc.
Có thể nói việc sử dụng tổ hợp zeolit-polime nhƣ một hợp phần trong phân bón đã góp phần thay đổi diện mạo của ngành nơng nghiệp, góp phần thúc đẩy kinh tế nông nghiệp phát triển một cách bền vững. Sử dụng kết hợp zeolit – polime thiên