cây ngô NK66.
3.3.1. Một số đặc trưng của phụ gia zeolit-polime X.
Hình 3.25. Hình ảnh chụp SEM của phụ gia zeolit-polime X.
Trên hình 3.25. cho thấy thành phần phụ gia zeolit-polime X có các tinh thể zeolit, sợi xenlulozơ đƣợc thủy phân ngắn mạch từ vỏ trấu, kích thƣớc tinh thể zeolit khoảng 0,5m, chiều dài sợi xenlulozơ khoảng 1-1,5m.
3.3.1.2. Giản đồ phân tích nhiệt của phụ gia zeolit-polime X.
Hình 3.26. Giản đồ phân tích nhiệt của phụ gia zeolit-polime X.
Furnace temperature /°C 0 100 200 300 400 500 600 700 TG/% -60 -30 0 30 60 d TG/% /min -30 -20 -10 HeatFlow/µV -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 Mass variation: -18.26 % Mass variation: -10.06 % Mass variation: -42.77 % Mass variation: -8.11 % Peak :122.46 °C Peak :324.09 °C Peak :446.19 °C Peak :871.44 °C Figure: 28/06/2010 Mass (mg): 22.73
Crucible:PT 100 µl Atmosphere:Air
Experiment:Po5
Procedure:RT ----> 900C (10C.min-1) (Zone 2)
Labsys TG
Trên giản đồ phân tích nhiệt của phụ gia zeolit-polime X thấy rõ 4 giai đoạn mất khối. Giai đoạn thứ nhất ở 122,460C tƣơng ứng với sự mất khối 18,26%, đây là giai đoạn mất nƣớc hấp phụ trong mạch xenlulozơ. Giai đoạn thứ hai ở 324,090C tƣơng ứng với sự mất khối 10,06%, đây là giai đoạn phân hủy các hợp chất hữu cơ trong trấu thành các chất bay hơi khối lƣợng phân tử nhỏ. Giai đoạn thứ ba ở 446,190C tƣơng ứng với sự mất khối 42,77%, đây là giai đoạn cháy toàn bộ phần hữu cơ trong thành phần của vỏ trấu. Giai đoạn thứ tƣ ở nhiệt độ 871,440C tƣơng ứng với sự mất khối 8,11%, đây là giai đoạn cháy các hợp phần hữu cơ nằm trong thành phần cấu trúc của zeolit, đề hidrat hóa nƣớc cấu trúc của zeolit.
3.3.2. Ảnh hưởng của tổ hợp zeolit-polime đến sự sinh trưởng của cây ngô.
* Ảnh hưởng tổ hợp zeolit-polime tới sự sinh trưởng của cây ngô.
Nhìn chung, các kết quả thí nghiệm cho thấy ảnh hƣởng rõ rệt của việc bổ sung các vật liệu đến sự sinh trƣởng của cây. Thời gian nảy mầm, tỷ lệ hạt nảy mầm, chiều cao sinh trƣởng của các cây thí nghiệm đều tăng lên đáng kể so với đối chứng. Giai đoạn nảy mầm, hạt chủ yếu sử dụng chất dinh dƣỡng dự trữ trong hạt, thời gian nảy mầm và tỷ lệ hạt nảy mầm chủ yếu phụ thuộc vào độ ẩm của đất. Công thức 2, 3 mặc dù đƣợc bón với lƣợng phân bón giảm đi 10% nhƣng hạt vẫn nảy mầm tốt và chiều cao cây luôn phát triển hơn so với đối chứng do ở đây có sự bổ sung phụ gia phân bón chứa zeolit.
Bảng 3.14. Ảnh hƣởng của tổ hợp zeolit-polime đến sự sinh trƣởng của cây ngô NK66.
Chỉ tiêu sinh trƣởng CT 1 CT 2 CT 3
Thời gian nảy mầm (ngày) 4,8 4,3 4,1
Tỷ lệ hạt nảy mầm (%) 90,8 96,5 97,2
Chiều cao cây sau 7 ngày trồng (cm) 11,09 13,37 13,64 Chiều cao cây sau 14 ngày trồng (cm) 18,23 24,10 24,21
Phụ gia phân bón chứa zeolit đƣợc tổng hợp từ vỏ trấu (zeolit-polime X) với thành phần dinh dƣỡng sẵn có từ trấu gồm: Zeolit NaX tổng hợp từ thủy tinh lỏng kết hợp với nguồn silic từ trấu có tác dụng: hấp phụ và trao đổi ion, giữ ẩm, điều tiết, tránh rửa trôi phân bón, cải tạo đất, giúp rễ cây phát triển tốt hơn, hấp thu thuận lợi các dinh dƣỡng. Polime thiên nhiên đƣợc tạo thành từ quá trình thủy phân ngắn mạch xenlulozơ trong trấu bằng axit photphoric. Với cấu trúc mạch ngắn, linh động, ƣa nƣớc, xenlulozơ có khả năng hấp phụ và trao đổi cả những thành phần phân cực và kém phân cực, đồng thời cung cấp các chất dinh dƣỡng thiên nhiên khác nhƣ: protein, NPK hữu cơ, vi lƣợng có trong thành phần của vỏ trấu, đặc biệt là silic hữu cơ, là dạng silic tƣơng hợp, mà cây trồng dễ hấp thu, silic giúp cây cứng cáp, phát triển tốt, tăng cƣờng khả năng kháng sâu bệnh. Polime thiên nhiên có khả năng giữ ẩm, cung cấp nguồn dinh dƣỡng hữu cơ sẵn có từ trấu, đồng thời còn bổ sung thêm photpho, nitơ trong quá trình thủy phân vỏ trấu bằng axit photphoric và trung hòa bằng dung dịch amoniac.
Công thức 3 còn đƣợc bổ sung thêm 0,5g hidrogel khi đó hệ vật liệu là sự tổ hợp của zeolit-polime thiên nhiên và polime tổng hợp (zeolit-polime XS). Hidrogel là polime hấp thụ nƣớc tổng hợp trên cơ sở tinh bột ghép poli axit acrylic có khả năng hấp thụ nƣớc khoảng 400g/g. Vật liệu này có khả năng giữ ẩm cho đất và điều tiết vi lƣợng, giúp cho hạt nảy mầm tốt, tăng khả năng sống sót của cây trong giai đoạn đầu phát triển, thời gian hạt nảy mầm sớm hơn, tỷ lệ hạt nảy mầm cũng cao hơn công thức 2.
Nhƣ vậy, dƣới sự điều tiết của hệ vật liệu, cây trồng hấp thu thuận lợi các chất dinh dƣỡng và sinh trƣởng tốt. Mặc dù lƣợng phân bón giảm đi 10% so với đối chứng nhƣng tỷ lệ hạt nảy mầm vẫn cao do hệ vật liệu có khả năng giữ ẩm, cung cấp độ ẩm phù hợp cho hạt nảy mầm, đồng thời cung cấp và điều tiết các chất dinh dƣỡng giúp cây trồng hấp thu và phát triển tốt, tỷ lệ hạt nảy mầm và chiều cao cây ở các thời điểm thí nghiệm đều cao hơn so với đối chứng.
* Ảnh hưởng của vật liệu zeolit-polime tới thời gian héo lá.
Nhƣ chúng ta đã biết nƣớc có vai trò rất quan trọng trong đời sống cây trồng, chiếm 70 - 90% trọng lƣợng tế bào. Nƣớc chứa trong các tế bào thực vật để duy trì các hoạt động sinh lý, sinh hóa diễn ra hàng ngày. Nƣớc đƣợc xem nhƣ là một thành phần quan trọng xây dựng nên cơ thể thực vật cho nên khi có dấu hiệu thiếu nƣớc biểu hiện của cây rất nhạy trƣớc hết đó là sự héo lá. Héo lá là phản ứng của cây khi cân bằng nƣớc trong cây bị phá vỡ, sự hút nƣớc không bù đắp lại lƣợng nƣớc mà cây đã sử dụng cho các quá trình quang hợp, bay hơi... Nếu kéo dài tình trạng thiếu nƣớc lâu ngày thì cây sẽ bị chết. Trong thí nghiệm này chúng tôi tiến hành theo dõi khả năng giữ ẩm, cung cấp nƣớc cho cây của vật liệu zeolit-polime điều chế đƣợc.
Kết quả thu đƣợc rất khả quan, với cùng chế độ tƣới nƣớc và ngừng tƣới nƣớc nhƣ nhau thì các chậu cây đƣợc bổ sung zeolit-polime đều kéo dài đƣợc thời gian héo lá của cây từ 6-9 ngày. Khi đƣợc bổ sung vật liệu, lƣợng nƣớc cung cấp cho cây đƣợc giữ lại trong cấu trúc vật liệu và giải phóng dần dần cho cây sử dụng nên tránh đƣợc hiện tƣợng bay hơi từ đất, do đó nƣớc vận chuyển vào cây tăng lên, kéo dài thời gian sử dụng nƣớc của cây. Công thức 2 bổ sung zeolit-polime X giúp kéo dài thời gian héo lá 6 ngày so với đối chứng. Công thức 3 đƣợc bổ sung zeolit-polime XS giúp kéo dài thời gian héo lá của cây thêm 9 ngày so với đối chứng. Việc sử dụng kết hợp thêm các vật liệu polime siêu hấp thụ nƣớc đặc biệt có ý nghĩa đối với những vùng đất khô hạn, thiếu nƣớc canh tác.
Nhƣ vậy, hệ vật liệu có ảnh hƣởng nhất định đến sự sinh trƣởng của cây trồng, cung cấp cho cây nguồn dinh dƣỡng phong phú từ trấu, tái sử dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp phục vụ lại cho nông nghiệp, góp phần cải tạo đất, giúp cây trồng hấp thu thuận lợi các chất dinh dƣỡng dẫn đến khả năng sinh trƣởng và phát triển tốt, hứa hẹn một hƣớng đi mới, một giải pháp mới để tăng năng suất và chất lƣợng cây trồng. Để khẳng định rõ hơn về điều này, chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm trực tiếp trên đồng ruộng. Kết quả thu đƣợc cũng rất tốt.
3.3.3. Ảnh hưởng của vật liệu tổ hợp zeolit-polime tới năng suất và chất lượng ngô NK66.
3.3.3.1. Đánh giá một số chỉ tiêu cơ bản của đất trồng.
Cation trao đổi là cation có trong thành phần của phức hệ hấp thụ đất. Dung tích trao đổi cation là tổng số các cation có thể chiết đƣợc từ đất có khả năng trao đổi với các cation của dung dịch tƣơng tác với đất. Dung tích hấp thụ là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độ phì nhiêu của đất, phản ánh khả năng giữ và điều hòa dinh dƣỡng có liên quan chặt chẽ đến phƣơng pháp bón phân.
Chất hữu cơ là nguồn cung cấp thức ăn cho cây, có ảnh hƣởng lớn đến tính chất lý học, hóa học và sinh học đất: Quyết định độ phì của đất, cải thiện trạng thái kết cấu đất, các keo mùn hữu cơ gắn các hạt đất với nhau tạo thành những hạt kết ảnh hƣởng đến toàn bộ lý tính của đất, chế độ nƣớc, không khí, nhiệt độ, giúp thấm nƣớc tốt hơn, hấp thu và giữ nhiệt tốt, xúc tiến các phản ứng hóa học, tăng cƣờng khả năng hấp thụ của đất, giữ đƣợc các chất dinh dƣỡng, tăng tính đệm của đất. Tính đệm của đất là khả năng chống lại sự thay đổi pH của đất khi một lƣợng axit hay bazơ nhất định tác động vào đất. Tính đệm của đất phụ thuộc vào hàm lƣợng chất hữu cơ và thành phần cơ giới của đất, khả năng đệm: Đất giàu mùn > đất sét > đất thịt > đất cát.
Trong nông nghiệp, thành phần cơ giới (thành phần cấp hạt) của đất đƣợc đánh giá dựa vào thành phần kích thƣớc của hạt đất, đƣợc chia thành 3 cấp hạt chính: Sét < 0,002mm, limon = 0,002 – 0,05mm, cát = 0,05 - 2mm. Các cấp hạt có kích thƣớc trong khoảng 1,0 - 2,0mm có tính mao dẫn, thẩm thấu nƣớc tốt. Cấp hạt trong khoảng 0,1 - 0,2mm có tính dẻo, dính, khó thấm nƣớc.
Nhƣ vậy, việc đánh giá thành phần, tính chất đất trồng để có những biện pháp cải tạo đất, cung cấp, bổ sung các dinh dƣỡng phù hợp là rất cần thiết.
Bảng 3.15. Một số chỉ tiêu cơ bản của đất trồng.
Bảng 3.16. Thang đánh giá CEC, OC của đất. Mức độ CEC (lđl/100g) OC (%) Rất cao Cao Trung bình Thấp Rất thấp >40 26-40 13-25 6-12 <6 >3,50 2,51 - 3,50 1,26 - 2,50 0,60 - 1,25 <0,6 Mẫu đất CEC (lđl/100g) OC (%) Thành phần cơ giới (%) Sét Limon Cát M01 8,4 0,94 7,9 45,6 46,5 M02 11,6 1,10 8,7 47,6 43,7 M1 8,1 0,90 7,5 45,6 46,9 M2 8,0 0,94 7,4 45,3 47,3 M3 8,0 0,94 7,4 45,8 46,8 M4 8,0 0,94 7,6 45,7 46,7 VL1 11,4 1,18 8,6 47,8 43,6 VL2 11,2 1,17 8,7 47,4 43,9 VL3 11,2 1,01 8,6 46,2 45,2 VL4 11,8 1,08 8,4 46,3 45,3
Dựa vào thang đánh giá chất lƣợng đất thấy rằng, mẫu đất nghiên cứu thuộc loại đất thịt pha cát, thành phần cơ giới nhẹ, khả năng trao đổi ion thấp, hàm lƣợng chất hữu cơ thấp. Do vậy việc bón phân bổ sung phụ gia phân bón chứa đồng thời chất hữu cơ và chất hấp phụ để tăng cƣờng khả năng trao đổi ion, các chất hữu cơ trong đất rất có ý nghĩa. Khi bổ sung vật liệu vào đất thấy rằng các thông số cơ bản của đất đều có sự thay đổi đáng kể, CEC tăng khoảng 40%, hàm lƣợng chất hữu cơ tăng 25%.
3.3.3.2. Kết quả đo độ ẩm tuyệt đối của đất.
Độ ẩm của đất nền M01 và các mẫu M1, M2, M3, M4 (không có vật liệu) khoảng 22%. Công thức M02 bổ sung zeolit-polime X, độ ẩm của đất khi lấy mẫu lần 1 (30 ngày sao gieo) là 29,39%, độ ẩm đất khi lấy mẫu lần 2 (khi thu hoạch) là 25,86%. Công thức VL1, VL2, VL3, VL4 bổ sung zeolit-polime XS có độ ẩm trung bình tƣơng ứng với các lần lấy mẫu là 36,77% và 29,89%.
So sánh độ ẩm của các công thức thí nghiệm đƣợc bổ sung vật liệu với các công thức không có vật liệu thấy rằng với cùng chế độ tƣới nƣớc nhƣ nhau, tại các thời điểm lấy mẫu phân tích, độ ẩm của các công thức có vật liệu luôn cao hơn các công thức không có vật liệu. Do vật liệu là sự tổ hợp zeolit-polime có khả năng hấp phụ nƣớc nên khi tƣới cho cây, vật liệu sẽ hấp phụ một phần vào bên trong cấu trúc của nó và giải phóng dần ra cho cây sử dụng. Nhƣ vậy sẽ tránh đƣợc sự mất nƣớc do bay hơi, tiết kiệm đƣợc nƣớc tƣới, giảm công chăm sóc.
Bảng 3.17. Độ ẩm tuyệt đối của đất.
Các công thức VL1, VL2, VL3, VL4 còn đƣợc bổ sung thêm Polime S nên luôn có độ ẩm cao hơn M02 bổ sung zeolit-polime từ trấu và các công thức không có vật liệu. Do vật liệu polime S có khả năng hấp thụ nƣớc lớn, đƣợc ứng dụng để cung cấp và điều tiết nƣớc cho những vùng đất khô hạn, thiếu nƣớc canh tác.
3.3.3.3. Kết quả đo pH của đất.
Quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong đất thƣờng sản sinh ra các axit làm thay đổi pH của đất. Zeolit là vật liệu vi mao quản, có khả năng điều hòa các cation, H+, giúp điều hòa, tăng độ đệm pH của đất.
Mẫu đất Độ ẩm tuyệt đối của đất (%) Đất nền Đất lần 1 Đất lần 2 M01 21,28 22,26 21,48 M02 21,80 29,39 25,86 M1 22,25 21,65 21,32 M2 22,36 21,82 22,08 M3 21,34 22,41 22,43 M4 20,21 22,19 23,02 VL1 21,56 37,26 29,96 VL2 22,57 36,74 29,70 VL3 21,89 36,39 29,82 VL4 20,68 36,68 30,08
Bảng 3.18. Kết quả đo pH của đất.
Giá trị pH các mẫu đất trong các lần phân tích thay đổi không đáng kể. Các vật liệu zeolit-polime bổ sung vào đất không làm ảnh hƣởng đến pH, giúp ổn định pH của đất. Mẫu đất nghiên cứu có giá trị pH > 6 nhƣ vậy, có nguy cơ thiếu các nguyên tố vi lƣợng, đặc biệt là kẽm. Giá trị pH nằm trong khoảng 6,0-7,5 phù hợp cho sự phát triển của cây ngô.
3.3.3.4. Kết quả đo Zn trong đất và hạt ngô.
Từ các kết quả phân tích hàm lƣợng kẽm trong đất và hạt, nhận thấy, với công thức đối chứng M01 không bổ sung vật liệu và vi lƣợng, kẽm trong đất nằm trong ngƣỡng trung bình thấp, hàm lƣợng kẽm tổng số khoảng 26mg/kg đất, kẽm dễ tiêu 5,61mg/kg. Theo thời gian, cây hút vi lƣợng để phát triển thì lƣợng kẽm trong đất giảm dần. Mẫu đất Giá trị pH Đất nền Đất lần 1 Đất lần 2 M01 7,15 7,40 7,32 M02 7,16 7,20 7,18 M1 7,25 7,14 7,24 M2 7,14 7,17 7,31 M3 7,14 7,21 7,12 M4 7,10 7,16 7,31 VL1 7,28 7,32 7,25 VL2 7,32 7,25 7,14 VL3 7,21 7,11 7,19 VL4 7,08 7,24 7,17
Bảng 3.19. Kết quả đo Zn tổng số và Zn dễ tiêu trong đất, hạt. Công thức Hàm lƣợng kẽm (mg/kg) Đất nền Đất lần 1 Đất lần 2 Hạt Zn tổng số Zn dễ tiêu Zn tổng số Zn dễ tiêu Zn tổng số Zn dễ tiêu M01 26,21 5,61 24,13 4,47 14,35 3,29 12,16 M02 26,20 5,60 38,67 11,06 30,12 8,74 20,07 M1 26,13 5,48 41,86 11,28 27,56 7,56 14,73 M2 26,12 5,47 59,81 27,41 31,76 9,98 32,56 M3 26,14 5,60 101,17 43,67 65,09 15,04 45,81 M4 26,13 5,61 118,26 58,15 74,18 17,63 57,25 VL1 26,12 5,47 43,72 11,07 36,60 8,25 18,37 VL2 26,14 5,49 60,79 25,83 50,97 16,34 20,65 VL3 26,12 5,60 102,32 42,94 79,64 22,16 21,78 VL4 26,13 5,61 120,67 55,38 95,15 31,09 22,25
Công thức M02 đƣợc bổ sung zeolit-polime X đƣợc cung cấp các chất dinh dƣỡng và kẽm trong thành phần của trấu. Đây là các hợp phần hữu cơ, dễ hấp thu cho cây thể hiện qua hàm lƣợng kẽm tổng số nằm ở mức thấp 38,67mg/kg nhƣng lƣợng kẽm dễ tiêu ở ngƣỡng trung bình 11,06mg/kg.
Các công thức M1, M2, M3, M4 và VL1, VL2, VL3, VL4 đƣợc bổ sung vi lƣợng kẽm do vậy hàm lƣợng kẽm tổng số trong đất cao hơn so với mẫu đối chứng. Các mẫu M1, M2, M3, M4 hàm lƣợng kẽm trong đất nằm trong ngƣỡng trung bình đến cao 41,86-118,26mg/kg, sau mùa vụ, hàm lƣợng kẽm giảm nhanh do cây hút trực tiếp, do bị rửa trôi bởi nƣớc mƣa, nƣớc tƣới. Lƣợng kẽm trong hạt ở các mẫu
M3, M4 do bị hấp thu trực tiếp kẽm trong đất với hàm lƣợng cao nên kẽm tích lũy trong hạt cao 45,81 và 57,95mg/kg.
Các mẫu M02, VL1, VL2, VL3, VL4 có vật liệu zeolit-polime, hàm lƣợng