2.1 Phương tiện nghiên cứu
2.1.1 Thời gian và địa điểm bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm đƣợc thực hiện từ tháng 6 đến tháng 11 năm 2013 tại Phòng Thí nghiệm bộ môn Khoa học đất, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại học Cần Thơ.
2.1.2 Vật liệu thí nghiệm
Mẫu đất
Đất thí nghiệm được thu tại Tam Bình, Vĩnh Long ngay trước khi bắt đầu vụ Thu Đông, năm 2013. Đất phù sa đang phát triển, tầng Bg có nhiều đốm gỉ, tầng phèn tiềm tàng sâu với vật liệu sinh phèn xuất hiện ở độ sâu > 120 cm.
Thiết bị thí nghiệm
Máy đo pH và EC (SCHOTT, Đức).
Máy đo quang phổ UV 1800 (UV-VIS, Thermo, Mỹ).
Máy lắc, máy ly tâm, cân phân tích, tủ sấy.
Giấy lọc Paper chromatography (ADVANTEC 51A) 1 hộp, PTFE filter paper (ADVANTEC, T080A047A).
Keo nhựa thí nghiệm (50 keo) Hệ thống chamber hút khí.
2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Mô tả thí nghiệm
Xây dựng đường cong đệm pH
Cân 1kg đất (đất đƣợc lựa sạch rơm, rạ và nghiền qua rây 2mm) và vôi cho vào keo nhựa, hàm lƣợng vôi (CaCO3, CaO, Stabi) đƣợc tăng từ 0; 6; 8; 10; 15 gram trộn đều hỗn hợp đất và vôi. Tiếp tục cho vào keo 1 lít nước cất, pH đất được đo bằng tỉ lệ 1:1 (đất: nước). Tất cả các nghiệm thức được ủ trong 10 ngày và có 3 lần lặp lại, sau đó tiến hành đo pH ở những thời điểm 1, 5 và 10 ngày sau khi bỏ vôi với mục tiêu là nâng pH đất đạt giá trị pH ≈ 9.
15
Xử lý đất trước khi tiến hành thí nghiệm
Đất phù sa, đƣợc thu thập từ ruộng lúa làm các khảo nghiệm đồng ruộng tại Tam Bình, Vĩnh Long ngay trước khi bắt đầu vụ Thu Đông, năm 2013. Mẫu đất ướt sau khi thu sẽ đƣợc lựa sạch rác, rơm rạ, hữu cơ lẫn, sau đó đem phơi khô, đập nhỏ qua rây 2mm. Mẫu đất sau khi xử lý, đƣợc trộn đều rồi cân định lƣợng 1kg cho vào 50 keo nhựa có thể tích 5 lít mỗi keo (đủ lớn để đảm bảo điều kiện thoáng khí lúc đầu). Sau đó, chia các keo nhựa ra làm 2 nhóm, mỗi nhóm 25 keo nhựa; (i) nhóm 1:
để bình thường và (ii) nhóm 2: cho vào 10 gram vôi CaO (tỷ lệ: 1:100). Trước đó, để tính toán lượng CaO cho vào thì đường cong đệm pH của đất c ng đã được thiết lập trong trong keo nhựa (Preez và Burger, 1987). Cho tiếp vào tất cả các keo nhựa 1 lít nước cất khử khoáng (MilliQ water), lắc đều, để lắng và đo nhanh pH và EC của lớp nước mặt. Đậy hờ các keo nhựa lại bằng nắp nhựa và để cho pH đất ổn định khoảng 1-2 tuần. Mỗi ngày đều đo trị số pH nước mặt trong các keo nhựa cho đến khi pH nước mặt đạt trị số ổn định (10 – 14 ngày) sẽ tiến hành bón phân và đo NH3 bốc thoát. Khi đất đã ổn định, tiến hành đo pH trước và sau khi vãi một lượng phân urea như trên lên bề mặt (khoảng 0,39 gram/keo tương đương lượng bón 90 kgN/ha ở điều kiện đồng ruộng).
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm đánh giá hiệu quả của các chất ức chế urease trong điều kiện trong phòng thí nghiệm đƣợc bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) với 5 nghiệm thức và lập lại 5 lần, đất được ủ ở 2 điều kiện pH đất khác nhau: pH đất bình thường (pH ≈ 7) và đất nâng pH đất lên ≈ 9,0 bằng hóa chất CaO.
Các nghiệm thức thí nghiệm:
- NT1: Không bón đạm
- NT2: Bón Urea hạt đục Cà Mau
- NT3: Bón Urea Cà Mau + chế phẩm nBTPT - NT4: Bón Urea Cà Mau + chế phẩm Hua - NT5: Bón Urea Cà Mau + chế phẩm Neb 2.2.2 Thiết kế hệ thống đo khí NH3
Hệ thống bắt khí NH3 đƣợc thiết kế theo nguyên lý buồng kín (closed- chamber methods) (Wang và ctv., 2004) và đƣợc hiệu chỉnh lại từ các nghiên cứu trước đây của Hayashi, 2005; Watanabe và ctv., 2009. Hệ thống buồng kín có 2 bộ phận chính: quạt để thổi không khí khuếch tán đều trong chậu và bộ phận hấp thu khí NH3 là giấy sắc ký, đường kính 47 mm (51A, ADVENTEC, Tokyo, Japan), lớp
16
giấy lọc này có tẩm H3PO4. Với phương pháp này, phần trăm (%) NH3 có thể bắt giữ lại > 85% (Wang và ctv., 2004).
Chuẩn bị giấy sắc khí có tẩm H3PO4: (i) dung dịch reagent (dung dịch R) đƣợc pha bằng cách hòa tan 5% H3PO4 và 2% glycerin (v/v) vào trong nước cất khử khoáng (MiliQ water), (ii) ngâm giấy sắc kí 51A vào dung dịch R trong bếp rung vi sóng khoảng 5 phút, (iii) lặp lại lần nữa trong dung dịch R mới thêm 5 phút, (iv) đem các tờ giấy 51A đã tẫm H3PO4 để trên các tờ giấy thấm để loại bỏ reagent dƣ thừa, (v) sau đó tiến hành sấy nhẹ các tờ giấy 51A ở 500C trong 30 phút, (vi) sau cùng, dùng nhíp gắp nhẹ các tờ giấy 51A cho vào các túi polyethyene hoặc những lọ có chứa các hạt hút ẩm và giữ kín để tránh nhiễm NH3.
Hình 2.1 Hệ thống đo khí NH3 (a) giấy lọc dùng để thu mẫu khí NH3 (b) 2.2.3 Các thao tác thu mẫu khí NH3, xử lý và phân tích mẫu
Khi tiến hành thu khí NH3, mỗi tấm giấy lọc đƣợc cho vào hệ thống buồng kín gồm các keo nhựa chứa đất ở trên với các nghiệm thức bón phân khác nhau trong 1 giờ để thu khí NH3. Sau 1 giờ, tiến hành gấp nhanh các giấy 51A cho vào các chai nhựa 100ml có chứa sẵn 10ml nước khử khoáng (MiliQ water), lắc trong 1-2 phút, sao đó tiến hành xác định NH4+ hòa tan trong nước MiliQ water bằng phương pháp so màu trên máy quang phổ (máy UV 1800-UV-VIS, Thermo,USA) ở bước sóng 650nm. Mẫu blank c ng thực hiện theo tương tự như mẫu thật.
Lƣợng NH3 bốc thoát ở mỗi keo sẽ đƣợc xác định vào thời điểm 1, 3, 5, 7, và 10 ngày sau khi bổ sung urea. Mẫu khí NH3 đƣợc thu vào buổi sáng 9 – 10 giờ mỗi ngày. Lượng NH3 bốc thoát sẽ được định lượng và tính toán theo phương pháp
“closed-chamer methods” (Wang và ctv., 2004) nhƣ trên. Mẫu đất sau khi ủ 7 ngày ở các nghiệm thức sẽ đƣợc sử dụng để đo NH4+, pH, EC.
17 2.2.4 Các chỉ tiêu theo dõi
Mẫu đất trước khi ủ: Phân tích các chỉ tiêu pH, EC, chất hữu cơ, N tổng, N hữu dụng (NH4-, NO3-).
Mẫu đất sau khi ủ thu thập các chỉ tiêu: pH, EC (tươi), N hữu dụng (NH4+ ).
Mẫu trong quá trình ủ: Đo pH, nhiệt độ, khí NH3 ở tất cả các nghiệm thức trong 1, 3, 5, 7 và 10 ngày sau khi bón phân, tính tổng tích l y NH3 sau khi kết thúc thí nghiệm.
2.2.5 Phương pháp phân tích mẫu
. Phương pháp phân tích mẫu nước: nồng độ NH4+ hòa tan được xác định bằng phương pháp so màu với bước sóng 650 nm.
Phương pháp phân tích mẫu đất: nồng độ NH4+ trao đổi trên mẫu đất tươi được xác định bằng cách trích KCl 2M theo tỉ lệ trích (1:10) và đo bằng phương pháp so màu với bước sóng 650 nm.
Công thức tính lƣợng NH3 phát thải F↓=
A t
Q C Mabs amb
.
.
= t A Q C Mout amb
.
.
F↓: Lƣợng ammonia phát thải (mg NH3/m2 /h)
Mabs: Lƣợng ammonia phát thải từ Chamber (mg NH3) Camb:Nồng độ ammonia trong không khí xung quanh Q: Thể tích không khí xuyên qua Chamber (m3) A: Diện tích của Chamber
t: thời gian thu mẫu (hr)
N mất do bay hơi trong khoảng 7 ngày sau khi xử lý phân urea, do vậy sau khi bón urea đo trong khoảng 7 ngày sau đó. Theo các nghiên cứu trước đây (Hayashi và ctv., 2008; Zhu và ctv., 1989) giả định rằng sự phát thải NH3 trung bình của buổi sáng và buổi chiều (mgN/m2/giờ) xem nhƣ cả ngày 12 giờ. Ngoài ra có những nghiên cứu cho thấy có sự biến động giữa phát thải NH3 ban ngày và ban đêm. Ban đêm phát thải thấp hơn và giả định bằng nữa so với ban ngày. Vì thế theo Wantanbe và ctv.(2009) lƣợng NH3 phát thải trên ngày đƣợc tính nhƣ sau:
Trong đó:
CumFday = 9(Fmor + Faft)
18 CumFday: Lƣợng NH3 phát thải trên ngày
Fmor: NH3 phát thải buổi sáng (mg NH3/m2/giờ) Faft: NH3 phát thải buổi chiều (mg NH3/m2/giờ) 2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu
Nhập và tính toán số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel. Số liệu thu thập sẽ đƣợc xử lý thống kê, thực hiện tính toán trung bình, độ lệch chuẩn các nghiệm thức và phân tích phương sai cho các chỉ tiêu theo dõi. Dùng kiểm định Tukey để so sánh sự khác biệt của các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5% bằng phần mềm MiniTab 16.
19
CHƯƠNG 3