Tài liệu Nghiên cứu bón tro bã mía vào đất để cải tạo một số chỉ tiêu cơ bản trong đất

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÁO CÁO TỔNG KẾẾT ĐẾỀ TÀI NGHIẾN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIẾN ĐẾỀ TÀI NGHIÊN CỨU BÓN TRO BÃ MÍA VÀO ĐẤT ĐỂ CẢI TẠO MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ BẢN TRONG ĐẤT GVHD: TS. Nguyễn Thị Thu Phương Lớp: Công nghệ Hóa 2 – K11 1 MỞ ĐẦU Việt Nam là một nước nông nghiệp, được hình thành và phát triển từ rất lâu. Những năm gần đây, cùng với xu thế phát triển chung của xã hội, ngành nông nghiệp Việt Nam cũng đã phát triển không ngừng có được điều đó là nhờ ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật. Trong đó, vấn đề nghiên cứu sử dụng phế phẩm công nghiệp luôn đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc phát triển ngành nông nghiệp trồng trọt, nó đóng góp một phần lớn cả về chất lượng cũng như sản lượng thu hoạch của cây trồng, điều này đã và đang ngày càng được khẳng định. Thấy được tầm quan trọng đó, ngay từ những ngày đầu lập nước, Đảng và Nhà nước ta đã chú trọng đến phát triển ngành sản xuất phân bón phục vụ sản xuất nông nghiệp. Trong đó, việc nghiên cứu và sử dụng tro bã mía ở Việt Nam đến nay đã có những thành tựu đáng kể và quan trọng cả về quy mô và chất lượng Thực tế sản xuất nông nghiệp đã khẳng định vai trò thiết yếu của sử dụng phế phẩm công nghiệp trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng suất cây trồng, góp phần vào sản xuất nông nghiệp bền vững. Tuy nhiên, hiện nay việc sử dụng phế phẩm công nghiệp từ chất thải của gia súc nuôi công nghiệp ngày càng khan hiếm không đủ để đáp ứng cho canh tác nông nghiệp hiện đại, trong khi đó nguồn nguyên liệu từ các phụ phế liệu của hầu hết các nhà máy chế biến lại rất nhiều, đây là một nguồn hữu cơ qúy giá để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, trong đó có phụ phế liệu của nhà máy mía đường vì lượng bã mía, bã bùn, rỉ mật thải là rất lớn, lại giàu hữu cơ dễ chuyển hóa, không chỉ vậy trên thực tế thử nghiệm phân hữu cơ vi sinh được sản xuất từ nguồn chất thải của nhà máy mía đường được cho là phù hợp với rất nhiều loại cây hơn so với các nguồn nguyên liệu khác như vỏ cà phê, trấu, bã sắn,… Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng tro bã mía từ các nhà máy đường là rất cần thiết và quan trọng. Nó góp phần lớn vào việc thúc đẩy quá trình tái tạo, sử dụng phế phẩm công nghiệp tạo phân bón, phát triển ngành nông nghiệp nước ta. Chính vì vậy nhóm nghiên cứu đã chọn đề tài là: 2 “Nghiên cứu bón tro bã mía vào đất để cải tạo một số chỉ tiêu cơ bản trong đất” Nội dung đề tài: - Nghiên cứu tổng quan - Lấy mẫu tro bã mía từ nhà máy mía đường - Phân tích hàm lượng một số chỉ tiêu chính trong tro bã mía - Phân tích hàm lượng một số chỉ tiêu chính trong mẫu đất thí nghiệm - Bón tro bã mía vào đất - Thí nghiệm trồng cây trên các mẫu đất thí nghiệm - Định kỳ phân tích hàm lượng một số chỉ tiêu chính trong các mẫu đất và theo dõi khả năng sinh trưởng phát triển của cây. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Thành phần của tro bã mía Theo thống kê, Việt Nam có tổng số 41 nhà máy đường, việc chế biến 10 triệu tấn mía để làm đường sinh ra một lượng phế thải khổng lồ: 2,5 triệu tấn bã mía, 250.000 tấn bã bùn (sau khi đã lấy nước đường) và 250.000 tấn mật rỉ. Trước đây 80% lượng bã mía này được dùng để đốt lò hơi trong các nhà máy sản xuất đường, sinh ra 50.000 tấn tro và 20% còn lại là 500.000 tấn bã được dùng làm ván ép, còn mật rỉ dùng để sản xuất cồn, mỳ chính hoặc dùng cho các công nghệ vi sinh khác như chế biến thành thức ăn chăn nuôi. Riêng tro và bã bùn không sử dụng được phải đổ ra các bãi đất trống, gần đây lượng tro bã mía và bã bùn này một phần được đưa vào sản xuất phân bón, cho người dân để người dân bón trực tiếp cho cây, sử dụng đóng gạch,... Tro bã mía sau khi thải ra từ nhà máy đường chứa một hàm lượng lớn các chất, phổ biến là các oxit của silic, sắt, nhôm, canxi, magie,...Trong đó có các nguyên tố và một số thành phần quan trọng đối với đất như: Photpho, Kali, hợp chất hữu cơ, SiO 2, ..... góp phần bổ sung một hàm lượng lớn chất dinh dưỡng cho cây trồng. 1.2. Vai trò của một số thành phần trong tro bã mía tới chất lượng đất và cây trồng 1.2.1. Silic Theo tnh toan, mỗi tấn Si chưa trong thanh tế bao d ươi d ang Phytolits, nếu đ ê cac dang nay phân huy hưu cơ quay lai đất tư nhiên, no sẽ bu đắp tr ơ l ai l ương Si hut đi. Đây la nguyên nhân chu yếu lam cho cây trồng dễ đ ô nga tr ươc gio m anh, dễ xâm nhiễm sâu bênh, năng suất, chất lương nông sản ngay cang gi ảm. Theo cac nghiên c ưu cho thấy trong thanh phần tro ba mia co ham lương SiO 2 chiếm môt ti lê kha lơn co thê cung cấp cho đất, cho cây trồng. Trong nhiều trường hợp, lượng Si khá lớn nhưng lại không có hoạt tính sinh học và có hàm lượng hữu hiệu thấp khi ở đất có pH > 7 hay trong đất có mặt một lượng lớn sesquioxide và sự hấp thu anion (-) là ưu thế (đất sét). Acid silic trong dung dịch nước sẽ tương tác với pectin và polyphenol trong thành tế bào và được định vị chính ở thành tế bào giúp cho thành tế bào cứng cáp hơn. Điều đó cho thấy Si thì 4 có ích cho rất nhiều loài thực vật bậc cao. Các thực vật bậc cao khác nhau ở khả năng hấp thu Si. Các loài thực vật chứa hàm lượng Si cao bao gồm họ Gramineae (cỏ) ở đất khô và đất ướt, hầu hết ở dạng hai lá mầm, đặc biệt các cây họ đậu (legume). Rễ sau khi hấp thu Si sẽ được vận chuyển và tích tụ ở xylem (mạch gỗ) và thành tế bào xylem, và giúp ngăn cản sự sụp đổ khi hô hấp tăng. Si cũng tích tụ dọc trục rễ và tích tụ nhiều ở thành trong của biểu bì (endodermis) và hoạt động như một cơ chế rào cản rất hiệu quả chống lại sự xâm nhiễm vào trụ giữa của cây do tác nhân bệnh và thực vật ký sinh. Ở chồi và lá, sự phân phối Si phụ thuộc vào tỉ lệ thoát hơi nước của cây và được tích tụ sau khi thoát hơi nước ở giai đoạn cuối của dòng thoát hơi nước thường ở ngoài và trong thành tế bào biểu bì lá. Thành tế bào biểu bì lá bị thấm một màng mỏng Si và trở thành những rào cản có hiệu quả chống lại sự mất nước do thoát hơi nước qua lớp cutin và sự xâm nhiễm của nấm. Si là một nguyên tố khá linh động, nó có khả năng thay đổi cấu trúc khi gặp điều kiện thời tiết khắc nghiệt và nhờ khả năng này nó có thể kiểm soát và điều hòa nhiệt độ và các thay đổi bất thường khác bởi sự thay đổi cấu trúc của nó ở thành tế bào, khi các tương tác với acid silic (hình thành liên kết este) sẽ dẫn đến tích tụ một lượng lớn Silic vào cấu trúc thành tế bào trưởng thành.Si tăng cường hệ thống miễn dịch cho cây, giúp cây tăng trưởng nhanh, khỏe mạnh. Tăng cường sức đề kháng cho cây chống lại các loại côn trùng và vi sinh vật gây hại như: sâu, rầy, nấm và vi khuẩn. Tăng năng suất cây trồng, đặc biệt cây lúa rất cần silic hơn các loại chất dinh dưỡng cơ bản khác như N P K. Chất silic sẽ giúp thân lúa khỏe mạnh, cứng cáp, chịu ngập và chịu gió tốt. Có khả năng kháng lại một số loại vi sinh vật và côn trùng gây hại như: rầy và ốc bươu vàng. Silic (S) có 4 ưu điểm khi sử dụng có thể tóm tắt như sau: - Silic giúp tăng cường độ cứng cho thân cây, ngăn ngừa sâu bệnh và côn trùng gây hại. - Giúp bảo vệ đất do sử dụng các hóa chất. Tăng cường độ màu mỡ cho đất và có khả năng giữ nước tốt. Giúp cân bằng và nâng cao lượng khoáng chất trong đất để cây trồng hấp thụ. - Phân chứa silic giúp cho các loại cây trồng và hoa màu không bị thoái hóa giống. Giúp tăng năng suất cây trồng, rau quả có vị thơm ngon. Đặc biệt đối với cây lúa và ngô sử dụng phân có silic sẽ cho năng suất cao. - Về lĩnh vực môi trường sinh thái, ngành công nghiệp sạch cần sử dụng axit silic để phân hủy các tạp chất trong quá trình sản xuất. 1.2.2. Chất hữu cơ 5 Có thể nói chất hữu cơ đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với tất cả quá trình xảy ra trong đất và liên quan chặt chẽ tới tính chất lý, hoá và sinh học của đất, thể hiện ở những điểm sau: Ðối với quá trình hình thành và tính chất đất: + Với lý tính đất: Chất hữu cơ có tác dụng cải thiện trạng thái kết cấu đất, các keo mùn gắn các hạt đất với nhau tạo thành những hạt kết tốt, bền vững. Phân hữu cơ có tác dụng làm đất thông thoáng tránh sự tạo váng, tránh sự xói mòn. Cải thiện lý, hóa và sinh học đất, làm đất tơi xốp, thoáng khí, ổn định pH, giữ ẩm cho đất, tăng khả năng chống hạn cho cây trồng…. Tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật hoạt động trong đất, giúp bộ rễ và cây trồng phát triển tốt. Góp phần đẩy mạnh quá trình phân giải các hợp chất vô cơ, hữu cơ thành nguồn dinh dưỡng dễ tiêu N, P, K, trung, vi lượng … để cây trồng hấp thụ qua đó giảm thiểu các tổn thất do bay hơi, rửa trôi gây ra. + Với hoá tính đất: Chất hữu cơ xúc tiến các phản ứng hoá học, cải thiện điều kiện oxy hoá, gắn liền với sự di động và kết tủa của các nguyên tố vô cơ trong đất. Chất hữu cơ làm tăng khả năng hấp phụ của đất, giữ được các chất dinh dưỡng, đồng thời làm tăng tính đệm của đất. + Với đặc tính sinh học đất: Trong quá trình phân giải, phân hữu cơ cung cấp thêm thức ăn cho vi sinh vật, khoáng và hữu cơ nên khi vùi phân hữu cơ vào đất tập đoàn vi sinh vật trong đất phát triển nhanh, giun đất cũng phát triển mạnh. Chất hợp hữu cơ là kho thức ăn cho cây trồng và vi sinh vật. Chất hữu cơ đất (kể cả các chất mùn và ngoài mùn) đều chứa một lượng khá lớn các nguyên tố dinh dưỡng: N, P, K, S, Ca, Mg và các nguyên tố vi lượng, trong đó đặc biệt là N. Những nguyên tố này được giữ một thời gian dài trong các hợp chất hữu cơ, vì vậy chất hữu cơ đất vừa cung cấp thức ăn thường xuyên vừa là kho dự trữ dinh dưỡng lâu dài của cây trồng cũng như vi sinh vật đất. 6 Chất hữu cơ đất chứa một số chất có hoạt tính sinh học (chất sinh trưởng tự nhiên, men, vitamin…) kích thích sự phát sinh và phát triển của bộ rễ, làm nâng cao tính thẩm thấu của màng tế bào, huy động dinh dưỡng… Chất hữu cơ đất có tác dụng duy trì bảo vệ đất: Chất hữu cơ chứa các hợp chất kháng sinh cho thực vật chống lại sự phát sinh sâu bệnh và là môi trường rất tốt làm tăng hoạt tính của hầu hết vi sinh vật đất; Tăng cường sự phân giải của vi sinh vật hoặc xúc tác cho sự phân giải các thuốc bảo vệ thực vật trong đất; Cố định các chất gây ô nhiễm trong đất, làm giảm mức độ dễ tiêu của các chất độc cho thực vật. 1.2.3. Photpho Cơ thể thực vật sử dụng P dưới dạng muối của acid phosphoric. Bản chất của sự biến đổi các hợp chất P trong cơ thể là các gốc acid tham gia vào thành phần một chất hữu cơ nhất định bằng quá trình phosphoryl hóa và sau đó truyền cho các chất khác (bằng cách phosphoryl hoá). Bằng con đường đó, cơ thể đã tạo thành tất cả các chất chứa P cần thiết cho sự sống. Các hợp chất P gặp trong cơ thể thực vật khác nhau về bản chất hoá học cũng như về chức năng sinh lí. Có thể chia làm 5 nhóm các hợp chất P như sau: - Nhóm nucleotid (bao gồm AMP, ADP, ATP). Các nucleotid này đóng vai trò rất quan trọng trong các quá trình cố định, dự trữ và chuyển hoá năng lượng, đồng thời chúng tham gia vào tất cả quá trình biến đổi và sinh tổng hợp các carbohydrate, lipid, protein, cũng như quá trình trao đổi acid nucleic trong cơ thể thực vật. - Hệ thống coenzyme như CoI (NAD), CoII (NADP), FAD, FMN. Đây là các nhóm hoại động của các enzyme oxi hóa khử, đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong các phản ứng oxi hóa khử trong cây, đặc biệt là quá trình quang hợp, hô hấp quá trình đồng hóa nitơ. - Các acid nucleic và các nucleoprotein. P tham gia trong thành phần của AND, ARN có vai trò trong quá trình di truyền của cây, liên quan đến quá trình tổng hợp protein, các quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật. - Các polyphostphate. Chúng có thể phosphoryl hoá ARN và có thể coi chúng là các hợp chất cao năng giống như ATP. Thực vật cần các polyphosphate này để hoạt hoá ARN trong quá trình sinh tổng hợp protein và acid nucleic. - Các estephosphate của các loại đường (như hexose P, triose P, pentose P...). Đây là các dạng đường hoạt hóa, đóng vai trò quan trọng trong trao đổi carbohydrate. 7 Các phospholipid là hợp chất chứa P rất quan trọng cấu tạo nên hệ thống màng sinh học như màng sinh chất, màng không bào, màng các bào quan... Đây là các màng có chức năng bao bọc, quyết định tính thấm, trao đổi chất và năng lượng. Chức năng của màng gắn liền với hàm lượng và thành phần của phospholipid trong chúng. Ngoài ra P còn có vai trò - Liên kết với kim loại tạo nên một hệ thống đệm đảm bảo độ pH trong tế bào chỉ xê dịch trong một phạm vi nhất định (6-8). KH 2PO4 và K2HPO4 trong môi trường acid sẽ cho ion OH-, còn trong môi trường kiềm tạo ra ion H+ làm ổn định độ pH: HPO42- + H2O --> H2PO4- + OHH2PO4- --> HPO42- + H+ - Đối với quang hợp P ảnh hưởng đến khâu tổng hợp sắc tố, quá trình quang phosphoryl hóa, quá trình tạo chất hữu cơ trong pha tối của quang hợp. - P có ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình trao đổi nước và khả năng chống chịu của cây. Nhiều tài liệu cho rằng P là dạng phân có tác dụng rút ngắn thời gian sinh trưởng, làm cây ra hoa, kết quả sớm hơn. Như vậy, P sau khi xâm nhập vào thực vật dưới dạng các hợp chất vô cơ theo con đường đồng hoá sơ cấp P bởi hệ rễ, đã tham gia vào nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng và tham gia vào hầu hết quá trình trao đổi chất của cây. Do vậy có thể nói rằng P đóng vai trò quyết định sự biến đổi vật chất và năng lượng, mà mối liên quan tương hỗ của các biến đổi đó quy định chiều hướng, cường độ các quá trình sinh trưởng phát triển của cơ thể thực vật và cuối cùng là năng suất của chúng. Vì vai trò của P quan trọng như vậy nên khi thiếu P cây có những biểu hiện rõ rệt về hình thái bên ngoài, cũng như về năng suất thu hoạch. 1.2.4. Các chất khác Ngoài ra, trong thành phần của tro bã mía còn chứa một lượng các nguyên tố vi lượng cần thiết như Magie, Nito, Kali,… .Nó đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp và chuyển hóa năng lượng cho cây trồng, cũng như góp phần tạo keo đất, tránh hiện tượng rủa trôi đất và chất dinh dưỡng trong đất 1.4. Giới thiệu về một số biện pháp cải tạo đất Sau một thời gian dài canh tác, đất bị bạc màu do sử dụng nhiều phân hóa học và ngày càng cạn kiệt dinh dưỡng dẫn tới năng suất cây trồng ngày càng giảm. Do đó ta phải cải 8 tạo đất để tái tạo lại nguồn dinh dưỡng ban đầu và loại từ các vi khuẩn, nấm có hại trong đất. Và giúp cho cây dễ dàng hấp thụ dinh dưỡng chúng ta bổ sung hơn. Dưới đây là một số biện pháp chung để giúp cải tạo đất: - Thủy lợi: Đây là biện pháp kỹ thuật quan trọng hàng đầu trong việc cải tạo lại đất bạc màu. Việc tưới tiêu nước chủ động, khoa học bằng một hệ thống kênh mương hoàn chỉnh nhằm cải thiện độ phì đất bạc màu, tăng độ ẩm, cải thiện được các đặc tính lý hoá trong đất, làm cho đất tơi xốp hơn, khả năng kết dính tốt hơn, giữ nước tốt hơn, giúp hệ vi sinh vật trong đất hoạt động tốt hơn tạo điều kiện cho cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt hơn. - Tuân thủ quy tắc ứng dụng triệt để, xây dựng ý thức chủ đạo trong quá trình thực hiện, tuyên truyền phổ biến mô hình ứng dụng sinh học tiên tiến cho nông dân trên thông tin truyền thông rộng rãi. - Không được sử dụng hóa chất có độc tố vào cây trồng và đất trồng cây. - Áp dụng đúng quy trình sinh học tiên tiến, hiệu quả nhất phù hợp với điều kiện môi trường, thổ nhưỡng từng vùng, tuân thủ quy tắc tự nhiên, không thúc ép quá tải, không khai thác cạn kiệt sản phẩm trên cây trồng làm kháng thể của cây trồng vượt giới hạn của chúng…… - Bồi bổ vi sinh vật hữu ích hàng năm cho đất trồng cây thường xuyên như: Bón phân có hàm lượng vi sinh, hợp chủng vi sinh hữu ích, các men khoán cần và đủ để vi sinh tái tạo và phát triển cao hơn. - Giữ ẩm cho đất và cây trồng đảm bảo, không để quá khô hạn hay ngập úng trong mùa mưa mùa lũ, có biện pháp che đậy tránh nắng trực tiếp, thông thoáng quanh gốc cây khi độ ẩm lên cao. - Bón phân định kỳ để đảm bảo nguồn dinh dưỡng cần thiết để nuôi toàn bộ cây trái luôn ổn định năng xuất không gián đoạn. Bổ sung nguồn vi lượng cần thiết cho cây trồng theo chu kỳ bón phân hoặc trước lúc cây ra hoa tạo trái. 9 1.5. Các nghiên cứu ở Việt Nam về sử dụng phế phẩm nông nghiệp cải tạo đất Vỏ trấu được đốt trong điều kiện yếm khí (thiếu oxy) thành than trấu hay thường gọi là tro trấu hun; đốt từ vỏ trấu là phương tiện cải tạo đất rất tốt; thuật ngữ biochar trở nên thông dụng trong ngành nông nghiệp; để chỉ loại than của các phế phẩm nông nghiệp như vỏ cây, vỏ hạt ( trấu, vỏ hạt cà phê), cỏ khô,… được đốt tồn tính, nghĩa là đốt cho thành thứ than đen chứ không thành tro để bón cho đất trồng cây. Vỏ trấu đốt than tồn tính lâu bị phân hủy và tồn tại nhiều năm trong đất; nhờ đó đất tơi xốp được nhiều nước cho đất ẩm hơn; tạo môi trường phát triển thuận lợi cho các hệ sinh vật hoạt động giúp cải tạo đất bạc màu và có nhiều dưỡng chất cho cây trồng phát triển tốt hơn. Xơ dừa là nguyên liệu tự nhiên sẵn có tuyệt vời để sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau và được coi như một loại giá thể có thể thay thế cho đất trồng. Xơ dừa có nhiều tác dụng như: – Giúp quá trình phân hủy từ hữu cơ sang vô cơ sẽ nhanh hơn. Rất phù hợp đối với các chủng loại cây ngắn ngày. – Cải tạo cho những khu vực có kết cấu đất quá chặc ( đất đồi , núi ) nhằm tạo độ thông thoáng lưu chuyển không khí cho đất ( cày xới chung với đất ). Đồng thời giúp lưu giữ lâu nguồn nưới tưới tạo độ ẩm cho đất mà không bị úng ngập. Tro bã mía, bùn bã mía cũng đã được ứng dụng để cải tạo đất như dùng để sản xuất phân vi sinh, bón trực tiếp cho đất để cải tạo đất. Phân hữu cơ ủ từ bã bùn mía được bón trở lại cho đất phèn vùng trồng mía nguyên liệu chính ở ĐBSCL nhằm cải thiện độc chất Al và dinh dưỡng lân. Trên đất phèn, hàm lượng Al hoạt động, Al trao đổi, Al hòa tan cũng như các thành phần Al khác như Al liên kết với hữu cơ đều giảm đáng kể cùng với tăng lượng bón phân bã bùn mía. Hầu hết Pi dể tiêu trong phân bã bùn sau khi bón đều chuyển sang Al-Pi và Fe-Pi. Phân bã bùn mía cải thiện được sinh trưởng của rể bắp trồng trên nền đất phèn nhờ giảm độc chất Al . Kết quả 10 ban đầu cho thấy sử dụng phân bã bùn mía kết hợp với phân NPK có thể tiết kiệm một lượng đáng kể phân vô cơ cho cây mía trên đất phèn so với cách bón truyền thống của nông dân. Nghiên cứu chế biến bã bùn mía thành phân bón (bón cho đất trồng mía là chính và đất trồng một vài loại cây trái khác) để trả lại độ phì cho đất, chống thoái hóa đất canh tác và quan trọng nữa là khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường, nguồn nước cũng đã được nghiên cứu. Về mặt công nghệ, phải xây dựng được một công nghệ vi sinh để chuyển hóa các thành phần hữu cơ có trong bùn mía thành mùn do vi sinh vật (VSV) thực hiện. Để làm được việc này phải xác định được tỷ lệ C - N (các-bon - ni-tơ) có trong bùn mía, xác định các điều kiện (độ kiềm pH, nhiệt độ, độ ẩm, độ thông khí) để cho VSV chuyển hóa (có định hướng) các thành phần của bùn thành mùn chứ không gây thối. Quá trình chuyển hóa thực chất là kỹ thuật ủ tất cả các phế thải của cây mía gồm bã bùn, tro đốt lò và tủy bã mía bằng phương pháp tạo luống ủ hai giai đoạn, lượng phế thải ra ngày nào xử lý hết ngày đó với thời gian ủ từ 45 đến 50 ngày là tạo ra sản phẩm. Giai đoạn 1: Hứng bã bùn từ nhà máy đem đổ ra bãi ủ, phối trộn với các chất điều chỉnh, các chất phụ gia và VSV, vun thành luống, dùng vải dứa phủ lên, định kỳ 5 ngày đảo luống một lần. Sau 30 ngày các chất dễ phân hủy được phân hủy hết, không gây mùi thối và biến thành một chất tươi xốp không mùi. Giai đoạn 2: phun thêm vài loại VSV vào và trộn đều rồi đưa vào nhà mái che ủ độ 15 - 20 ngày nữa sẽ tạo thành compost chín có thể cùng bón ngay hoặc trộn thêm phân hóa học (đạm - lân - kali) để bón. Ưu điểm của phân bón này là tạo được nền thổ nhưỡng có hàm lượng màu hữu cơ cao. Người nông dân chỉ cần giảm lượng phân hóa học theo hướng dẫn là cơ bản đã bón được cân đối cho cây trồng. Nhờ vậy vừa tiết kiệm lượng phân hóa học mà cây trồng vẫn sinh trưởng tốt, ít sâu bệnh, đất không bị thoái hóa cho phép thâm canh tăng năng suất và chất lượng cây trồng. 1.4. Phân tích đất và phân tích phân bón 11 Để đánh giá chất lượng đất cũng như của phân bón cần đánh giá nhiều chỉ tiêu như hàm lượng lân, nito, kali, chất hữu cơ, pH,…Trong đề tài này đi sâu vào phân tích các chỉ tiêu lân, chất hữu cơ, pH, silic. 1.4.1. Xác định pH đất Lắc mẫu đất với nước cất để chiết rút H+ trong keo đất (kí hiệu là KĐ): [ KĐ ] HAl+3 + + H2O  [KÐ]4K+ +H+ + Al(OH)3 ¯ Huyền phù thu được đem đo pH bằng máy đo pH (giấy đo pH). 1.4.2. Xác định độ ẩm và hệ số khô kiệt Dựa trên sự chênh lệch về khối lượng giữa mẫu đất khô không khí và mẫu đất khô kiệt sau sấy ở nhiệt độ từ 100 0C đến 105 0C đến khối lượng không đổi để tính độ ẩm và hệ số khô kiệt của mẫu đất. 1.4.3. Xác định hàm lượng silic dioxit và tạp chất không tan Phá mẫu đất bằng dung dịch HNO 3 đặc và HClO4 ở nhiệt độ cao làm kết tủa silic dưới dạng H2SiO3. Sau đó tiến hành lọc, rửa sạch kết tủa SiO2 và tạp chất không tan và đem sấy ở 1050C. H2SiO3 → SiO2 + H2O 1.4.4. Phân tích photpho tổng số Phá mẫu bằng H2SO4 và HNO3 đặc ở nhiệt độ cao, dung dịch thu được đem tạo màu với thuốc thử amoni molipdat dùng chất khử axit ascobic, hợp chất màu thu được đem đo quang tại bước sóng 820nm HPO42- + 12MoO42- + 23H+ → [PO4(MoO3)12]3- + 12H2O 1.4.5. Xác định hàm lượng chất hữu cơ 12 Cacbon hữu cơ bị oxi hóa bởi lượng dư chính xác dung dịch K 2Cr2O7 trong H2SO4 đặc, đun nóng. Lượng K2Cr2O7 còn dư được chuẩn độ bằng dung dịch muối Fe 2+ tiêu chuẩn sử dụng thuốc thử điphenylamin: 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 + 3C  2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3+ 3CO2 + H2O K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6FeSO4  K2SO4 + Cr2(SO4)3 +3Fe2(SO4)3 + 7H2O 13 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Thiết bị – dụng cụ hóa chất. 2.1.1. Thiết bị – dụng cụ. - Máy đo quang Spectro Thermo Scientific – Mỹ. - Cân phân tích Sartorius – Đức. - Tủ sấy Memmert – Đức. - Các dụng cụ thủy tinh dung tích khác nhau như cốc thủy tinh, bình định mức, bình tam giác, lọ thủy tinh, pipet,... - Bếp điê ̣n, nồi nhôm, mă ̣t kính đồng hồ, giấy lọc,… 2.2.2. Hóa chất Các hóa chất sử dụng: K2Cr2O7, axit Boric, amoni molipdat, kali amontactrat, axit ascobic, H2SO4 đặc, NaHCO3, HCl đặc, NaOH, KH2PO4, muối Morh, NH3 đặc, H3PO4 đặc, HNO3 đặc…. Một số cách pha: Dung dịch Kali dichromat (K2Cr2O7) chuẩn 1 N Cân chính xác 49,04 g kali dicromat, hòa tan vào khoảng 600 ml nước cất trong bình định mức dung tích 1000 ml. Khuấy đều. Định mức đến 1000 ml bằng nước cất. Sắt (II) amoni sunfat (muối Mohr) 0,5 N Cân 196 gam muối Mohr hòa tan , thêm từ từ 50 ml axit sunfuric đặc, thêm khoảng 500 ml nước cất . Để nguội, chuyển vào bình định mức 1000ml, định mức đến vạch. Dung dịch amoni molipđat 4% 14 Hòa tan 4 g molipdat amoni ngậm bốn phân tử nước ((NH 4)6Mo7O24.4H2O) vào nước trong bình định mức dung tích 100 ml. Thêm nước đến 100 ml và lắc đều. Bảo quản dung dịch trong chai nhựa. 2.2. Nô ̣i dung thưc nghiêm ̣ và phương pháp nghiên cứu. 2.2.1. Nô ̣i dung thưc nghiêm. ̣ - Lấy mẫu tro bã mía từ nhà máy mía đường - Phân tích hàm lượng một số chỉ tiêu chính trong tro bã mía - Phân tích hàm lượng một số chỉ tiêu chính trong mẫu đất thí nghiệm - Bón tro bã mía vào đất - Thí nghiệm trồng cây trên các mẫu đất thí nghiệm - Định kỳ phân tích hàm lượng một số chỉ tiêu chính trong các mẫu đất và theo dõi khả năng sinh trưởng phát triển của cây. 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích thể tích - Phương pháp khối lượng - Phương pháp trắc quang 2.3. Tiến hành thưc nghiệm 2.3.1. Lấy mẫu và xử lý mẫu Mẫu tro bã mía được lấy: 21/10/2017 tại nhà máy mía đường Lam Sơn, Thanh Hóa Mẫu đất được lấy ngày 25/10/2017 tại khu ruộng hoa tại làng hoa Tây Tựu, Bắc Từ Liêm, Hà Nội. 15 Mẫu đất, mẫu tro bã mía lấy về được lấy một lượng nhỏ (khoảng 20g) để phân tích các chỉ tiêu. Các mẫu này được để khô trong không khí, nghiền mịn đất khô không khí, rây qua rây 0,2mm, cho vào túi, ghi các thông tin mẫu. 2.3.2. Bố trí thí nghiệm trồng cây Bố trí thí nghiệm trồng cây vào ngày: 26/01/2018 - Chuẩn bị 4 thùng xốp có đánh số thứ tự tương ứng. - Chia đất vào các thùng xốp có kích thước 50x25x20 (cm) sao cho các thùng xốp có bề giầy đất là như nhau, kích thước hạt đất ở các thùng tương đối bằng nhau. - Ngâm giống và reo hạt lên các thùng xốp. Khoảng cách các giữa các hố gieo hạt là 5cm, và số hạt trong một hố là 3 hạt. - Các thùng được đánh số theo thứ tự tự 1 đến 4 và được chăm sóc như nhau với việc bón phân là khác nhau. Lần lượt là: + Thùng 1 : chỉ tưới nước đều đặn. + Thùng 2 : tưới nước và thêm bón tro bã mía + Thùng 3 : tưới nước và bón phân bón NPK. + Thùng 4 : tưới nước, bón NPK và tro bã mía Thời gian tưới tro, phân bón và nước: + Nước: 1 lần/ ngày (khoảng 4h-4h30 chiều) (trừ thứ 7, chủ nhật) + Tro: 1 lần/tuần ( chiều thứ 2, 2 tuần/lần) + Phân bón: 1 lần/ tuần ( chiều thứ , 2 tuần/lần) Hàm lượng tưới tro, phân bón và nước: 16 + Nước: 2,5l/m2 + Tro: 300g/m2 + Phân bón: 300g/m2 (tỉ lệ N-P-K bón là 1-0,35-0,03) Trong quá trình chăm sóc, thực hiện quá trình lấy mẫu đất phục vụ quá trình nghiên cứu, đồng thời theo dõi tốc độ sinh trưởng, phát triển của cây. 2.3.3. Quy trình phân tích Quy trình phân tích này áp dụng cho cả mẫu đất và mẫu tro bã mía ban đầu, mẫu đất sau khi trồng cây. Lấy mẫu phân tích để phân tích các chỉ tiêu như: đo pH, hàm lượng photpho tổng số, hàm lượng hợp chất hữu cơ, hàm lượng SiO 2 và tạp chất không tan của các mẫu đất tại các thời điểm ngày 2/3/2018, 12/3/2018, 21/3/2018. Mỗi lần lấy mẫu ghi lại kết quả quan sát một số thông tin về tốc độ sinh trưởng, phát triển của cây. 2.3.3.1.Tiến hành xác định pH Cân khoảng 5,000g mẫu cho vào các bình tam giác không nhám 250ml đã đánh số thứ tự tương ứng. Thêm 20ml nước cất vào tam giác chứa mẫu. Lắc tam giác chứa mẫu trên máy lắc 1h với tốc độ 75 vòng/phút. Sau đó ta đo pH bằng giấy đo pH. 17 Hình 2.1. Xác định pH 2.3.3.2. Xác định độ ẩm và hệ số khô kiệt của đất Sấy giấy cân đã đánh số thứ tự tương ứng ở nhiệt độ từ 100 0C đến 105 0C trong 1h, để nguội trong bình hút ẩm và đem cân. Nghiền mịn đất khô không khí, rây qua rây 0,2mm. Cân khoảng 5,000g mẫu đất mịn khô không khí cho vào giấy cân đã chuẩn bị ở trên. Sấy giấy có mẫu đất trong tủ sấy ở nhiệt độ từ 100 0C đến 105 0C trong 2h, để nguội rồi cân. 18 Hình 2.2. Xác định độ ẩm và hệ số khô kiệt 2.3.3.3. Xác định hàm lượng cacbon hữu cơ tổng số trong đất Cân chính xác 0,250g đất đã chuẩn bị cho vào các bình tam giác 250ml đã đánh số thứ tự tương ứng, thêm chính xác 10ml dung dịch K2Cr2O7 1N, lắc đều. Dùng ống đong đong 10ml H2SO4 đặc, thêm nhanh và cẩn thận 10ml dung dịch H 2SO4 đặc vào bình tam giác ở trên, lắc đều, để bình tam giác trên tấm sắt 30 phút (cẩn thận vì bình rất nóng). Thêm tiếp 50ml nước cất và 5 ml H3PO4 đặc, để nguội hỗn hợp đến nhiệt độ phòng, thêm 0,2ml chỉ thị điphenylamin và chuẩn độ lượng K2Cr2O7 dư bằng dung dịch muối Fe2+ tiêu chuẩn 0,5N tới khi dung dịch chuyển từ màu xanh tím sang sang màu xanh lá cây bền 30s. 19 Hình 2.3. Xác định hàm lượng cacbon hữu cơ trong đất 2.3.3.3. Xác định hàm lượng SiO2 và tạp chất không tan Sấy khô giấy lọc đã đánh số thứ tự tương ứng ở 110oC và để nguội trong bình hút ẩm. Cân chính xác khối lượng giấy lọc. Cân khoảng 0,5g mẫu sau đó cho vào các bát sứ có đánh số theo các mẫu lấy. Thêm vào mỗi mẫu 10ml HNO3 đặc, đun nhẹ không sôi trên bếp điện. Thêm tiếp 5ml HClO4 đặc vào. Đun 20 phút sau đó để nguội. Lọc mẫu sau đun bằng giấy lọc đã đánh dấu kí hiệu. Dùng HCl 10% rửa mẫu 2 lần và nước cất rửa mẫu 3 lần. Cho mẫu trên giấy lọc sau khi rửa xong vào giấy lọc đã sấy khô và biết trước khối lượng ở trên, đặt vào tủ sấy và sấy ở 110oC trong 4 h. Sau đó cân lại mẫu trên giấy lọc, từ đó ta tìm được hàm lượng SiO 2 và tạp chất không tan trong mẫu. Hình 2.4: xác định hàm lượng SiO2 và hợp chấ ít tan 2.3.3.4. Xác định hàm lượng photpho tổng số Cân khoảng 0,5g mẫu sau đó cho vào các bát sứ có đánh số theo các mẫu lấy. Thêm vào mỗi mẫu 10ml HNO3 đặc và 5ml H2SO4 đặc, đun nhẹ không sôi trên bếp điện cho đến khi mất màu đen của mẫu. Để nguội mẫu, sau đó cho mẫu ra ngoài giấy lọc và lọc bỏ phần chất rắn sau khi phá mẫu. Hút 2ml phần dung dịch thu được sau lọc và cho vào bình định mức 50ml. Thêm khoảng 30ml nước cất, điều chỉnh pH khoảng 4-5 bằng NH 3 1:3 và H2SO4 10%, 4ml amoni molipdat 1.25%, 2ml kali antimon tactrat 0.06%, 2ml axit 20