Tài liệu Nghiên cứu thiết kế chế thử thảm tưới từ vật liệu dệt cho cây trồng ở việt nam (tt)

  • Số trang: 29 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 117 |
  • Lượt tải: 0
thuvientrithuc1102

Đã đăng 15893 tài liệu

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Thị Thảo NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ THỬ THẢM TƯỚI TỪ VẬT LIỆU DỆT CHO CÂY TRỒNG Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Công nghệ dệt, may Mã số: 62540205 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT DỆT MAY HÀ NỘI - 2014 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1.T.S. Lê Phúc Bình 2.PGS.TS. Nguyễn Thế Hùng Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi:..................giờ, ngày......tháng.....năm........ Có thể tìm hiểu luận án tại: 1.Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 2.Thư viện Quốc gia DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ [1] Nguyễn Thị Thảo (2012) Ảnh hưởng của khối lượng thể tích vải đến độ thấm hút nước của vải không dệt liên kết xuyên kim polypropylene. Tạp Chí Công nghiệp số 66 tháng 12, trang 23-25. [2] Nguyễn Thị Thảo, Nguyễn Thế Hùng, Lê Phúc Bình, Phạm Minh Phượng, Trịnh Thị Mai Dung (2012) Ảnh hưởng của thảm tưới và giá thể đến chu kỳ tưới, lượng nước, các chỉ tiêu sinh trưởng và chất lượng hoa của cây cúc (Tagele patula L.). Tạp chí Khoa học và Phát triển Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, tập 10, số 6, trang 876-881. [3] Nguyễn Thị Thảo (2011) Lựa chọn bấc mao dẫn dạng ống xơ polyester có khả năng truyền dẫn nước cho cây trồng, Tạp chí khoa học và công nghệ các trường Đại học kỹ thuật, No. 84, trang 95-99. [4] Nguyễn Thị Thảo (2011) Đặc tính mao dẫn, thấm hút và nhả nước của bấc thấm dạng ống xơ bông. Tạp Chí Công nghiệp, Khoa học và Công nghệ, số tháng 6, trang 45-47. [5] Nguyen Thi Thao, Le Phuc Binh (2011) Influence of fabric longitudinal density on capillary properties of weft knitted fabric. Journal of science & technology technical universities, No.82A/2011, page 77-81. A. THÔNG TIN CHUNG VỀ LUẬN ÁN I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN Phương pháp tưới truyền thống trong trồng trọt của Việt Nam đang tồn tại một số hạn chế: tưới nước chưa đúng, đủ theo nhu cầu của cây trồng, tốn nhiều công chăm sóc, tiêu hao nhiều nước hơn nhu cầu của cây do thất thoát. Vật liệu dệt có đặc tính hút và nhả nước tốt nên có thể trữ và cấp nước cho cây trồng đúng, đủ theo nhu cầu của cây, nhờ đó giúp giảm tiêu hao nước tưới do đáp ứng đủ nước và thất thoát ít nước, giảm công chăm sóc nhờ kéo dài chu kỳ tưới và từ đó nâng cao chất lượng cây trồng. Điều này đã thúc đẩy ý tưởng ứng dụng phương pháp tưới nước cho cây trồng dùng thảm dệt của thế giới vào Việt Nam. II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN Sử dụng vật liệu dệt để thiết kế và chế thử thảm tưới trữ và cấp nước đúng, đủ cho cây trồng, nhằm: - Tưới nước đúng, đủ theo nhu cầu của cây; - Nâng cao chất lượng cây trồng; - Giảm công chăm sóc; - Giảm tiêu hao nước tưới. III. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN - Thảm tưới làm từ vật liệu dệt để trữ và cấp nước đúng và đủ nước cho cây trồng; - Thử nghiệm tính thích ứng của một số thảm tưới mẫu thiết kế trên cây hoa cúc Vạn thọ lùn trồng trong chậu cảnh; - Nghiên cứu này dừng lại ở lý thuyết và áp dụng thảm tưới mẫu nhỏ. IV. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN - Nghiên cứu khảo sát thời điểm tưới và lượng nước cần tưới cho cây trồng; 1 - Nghiên cứu thiết kế thảm tưới mẫu của luận án; - Nghiên cứu lựa chọn vật liệu dệt chế thử thảm tưới mẫu của luận án; - Nghiên cứu khả năng thích ứng của thảm tưới mẫu cho cây trồng V. Ý NGHĨA KHOA HỌC - Đã thiết kế chế thử được một chủng loại thảm tưới nước mẫu nhỏ làm từ vật liệu dệt ứng dụng cho phương pháp tưới nước tiên tiến trong trồng cây; - Đã làm rõ được cơ sở khoa học của việc lựa chọn cấu trúc thảm tưới, chất liệu vật liệu dệt, cấu trúc của từng lớp chức năng trong khuôn khổ đối tượng nghiên cứu của đề tài; - Đã chứng minh được hiệu quả của việc sử dụng loại thảm tưới này để tưới nước đúng, đủ cho cây cúc Vạn thọ lùn, nâng cao chất lượng cây trồng, giảm công chăm sóc và giảm tiêu hao nước tưới. VI. GÍA TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN - Đã chỉ ra khả năng ứng dụng hiệu quả phương pháp tưới nước tiên tiến cho cây trồng sử dụng thảm tưới của Thế giới vào Việt Nam; - Đã xác lập được qui trình tưới nước cho cây cảnh trồng trong chậu sử dụng thảm tưới, giúp cải thiện được điều kiện chăm sóc cây trồng, tiết kiệm nước tưới; - Đã chỉ ra một định hướng mới cho sản xuất sản phẩm dệt và công nghệ trồng trọt của Việt Nam. VII. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN - Đã thiết kế và chế thử thảm tưới mẫu nhỏ làm từ vật liệu dệt lần đầu tiên được thực hiện ở Việt Nam; - Đã thử nghiệm thành công tính thích ứng của mẫu thảm tưới cho cây cúc Vạn thọ lùn lần đầu tiên ở Việt Nam. - Đã nghiên cứu ứng dụng sản phẩm khoa học của ngành Dệt có sự kết hợp liên ngành với khoa học ngành Nông nghiệp. KẾT CẤU CỦA LUẬN ÁN 2 Luận án gồm 3 chương (104 trang), 82 tài liệu tham khảo, 19 trang phụ lục, 39 bảng số liệu, 73 hình vẽ và đồ thị. B. NỘI DUNG CHÍNH Chƣơng 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP TƢỚI SỬ DỤNG THẢM DỆT Chương 1 giới thiệu khái quát về các phương pháp tưới nước cho cây trồng, trong đó phương pháp tưới sử dụng thảm tưới làm từ vật liệu dệt có ưu điểm vượt trội hơn hẳn so với các phương tưới khác. Chức năng của thảm tưới là dự trữ và nhả nước trực tiếp đến vùng đất có sự tập trung bộ rễ của cây, điều tiết chất tưới một cách tối ưu cả về lượng và thời gian tưới và có thể tự động hoá quá trình tưới. Tuỳ theo yêu cầu sử dụng mà cấu trúc của thảm tưới khác nhau. Tuy nhiên, các loại thảm tưới dùng cho phương pháp tưới này hiện nay còn một vài hạn chế là: chưa có khả năng chống lún do áp lực của đất và cây trồng, dung lượng trữ nước còn thấp. Đặc tính thấm hút nước của vật liệu dệt có nhiều điểm phù hợp với yêu cầu của thảm tưới, vì vậy luận án nghiên cứu chúng để có thể tìm ra cấu trúc và vật liệu phù hợp thiết kế, chế thử thảm tưới mới khắc phục được các tồn tại kể trên của các loại thảm tưới hiện có là một việc làm hết sức cần thiết. Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng và vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu Thảm tưới trữ và cấp nước làm từ vật liệu dệt đáp ứng đúng và đủ nhu cầu nước cho cây đồng thời có khả năng chống lún dưới áp lực của giá thể và cây trồng. Thử nghiệm tính thích ứng của một số thảm tưới mẫu thiết kế trên cây hoa cúc Vạn thọ lùn trồng trong chậu cảnh. 2.1.2 Vật liệu nghiên cứu 2.1.2.1 Vật liệu dệt - Các ống xơ (ống bơm) làm từ các dải xơ duỗi thẳng xếp song song nhau có mật độ thể tích khác nhau (lồng trong ống nhựa 3 có thể tích không đổi, với các loại xơ khác nhau (ký hiệu OX) được nghiên cứu lựa chọn: + Cúi xơ stapen 100 % PET có chi số mét Nm = 0,22. Xơ PES có chiều dài cắt 38mm, độ mảnh 1,4D được luồn vào các ống nhựa PVC với mật độ xơ khác nhau tạo thành các bấc thấm dạng ống xơ stapen 100 % PET. + Tơ filament dún 100 % PET, 150D/48F guồng thành con sợi được luồn vào các ống nhựa PVC với mật độ xơ khác nhau tạo thành các bấc thấm dạng ống tơ filament dún100 % PES. + Tơ filament không dún 100 % PET, 150D/48F guồng thành con sợi được luồn vào các ống nhựa PVC với mật độ xơ thay đổi tạo thành các bấc thấm dạng ống tơ filament không nhún100 % PET. -Vải dệt thoi sợi cắt 100% PP kiểu dệt vân điểm được sản xuất theo dây chuyền dệt vải bao tải, mật độ ngang thay đổi, có độ bền cơ học cao (ký hiệu DT). - Vải dệt kim đan ngang kiểu dệt interlock, sợi 100% PET, chi số sợi Ne =30, mật độ ngang Pn= 110 (cột vòng/10cm), mật độ dọc thay đổi (ký hiệu DK). - Vải không dệt xuyên kim 100% PP, độ nhỏ xơ từ 5,4D ÷ 6,7D, độ dài xơ từ 97,5mm ÷ 102,5mm được sản xuất tại Công ty cổ phần dệt Công nghiệp Hà Nội (ký hiệu KD). - Mẫu thảm tưới do Đức sản xuất (BEWÄSSERUNGSMATTE AQUAFOL - ký hiệu Mđ) là một trong các loại thảm đang được sử dụng phổ biến. - Ngoài các vật liệu dệt kể trên, phụ liệu làm thảm mẫu còn có: tấm mút xốp PU có khối lượng thể tích 0,0162(g/cm3), vải tráng phủ PVC có bề dày 0,2mm, ống nhựa PVC có đường kính trong 6mm, đường kính ngoài ngoài 6,5mm. 2.1.2.2 Vật liệu trồng cây - Cây trồng thử nghiệm dùng thảm tưới cấp nước thích hợp cho các loại cây trồng đòi hỏi độ ẩm tương đối cao hoặc liên tục. Luận án đã chọn cây cảnh nhóm cây hoa là cây hoa cúc Vạn thọ lùn (tên khoa học: Tagete patula L.; ký hiệu TN301) do công ty Trang nông cung cấp hạt giống. 4 - Giá thể trồng cây ( ký hiệu GT) + Mẫu giá thể GT1: 100% đất phù sa (khối lượng thể tích   0,94 g / cm 3 ) + Mẫu giá thể GT2: đất phù sa, phân chuồng, trấu hun theo tỉ lệ 3:1:1 (khối lượng thể tích   0,78 g / cm3 ) + Mẫu giá thể GT3: đất phù sa, phân chuồng, trấu hun, xơ dừa theo tỉ lệ 1,5:1:1:0,5 (khối lượng thể tích   0,73g / cm3 ). 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Nghiên cứu khảo sát thời điểm tưới và lượng nước cần tưới - Khảo sát thời điểm tưới nước thích hợp của cây hoa cúc - Khảo sát lượng nước cần tưới của cây hoa cúc. 2.2.2 Nghiên cứu thiết kế thảm tưới mẫu của luận án - Phân tích cấu trúc, các thông số kỹ thuật, đánh giá đặc tính trữ và cấp nước của mẫu thảm tưới làm từ vật liệu dệt của Đức để làm cơ sở cho thiết kế mẫu thảm tưới của luận án. - Thiết kế cấu trúc thảm tưới mẫu của luận án theo chức năng của các phần tử cấu trúc và đối tượng cây trồng. - Phân tích nguyên lý làm việc thảm tưới mẫu của luận án 2.2.3 Nghiên cứu chế thử thảm tưới mẫu của luận án - Nghiên cứu lựa chọn vật liệu cho các phần tử cấu tạo theo các chức năng thiết kế của thảm tưới mẫu - Xác định các thông số kỹ thuật các phần tử cấu tạo của thảm tưới mẫu. - Xác định các thông số kỹ thuật của thảm tưới mẫu. 2.2.4 Nghiên cứu khả năng thích ứng thảm tưới mẫu của luận án - Động thái độ ẩm của giá thể khi trồng thử nghiệm cho cây hoa cúc. - Tính thích ứng của thảm tưới thông qua sinh trưởng thân, lá, hoa và bộ rễ của cây hoa cúc; chù kỳ tưới và lượng nước cần tưới cho cây hoa cúc. - Xây dựng qui trình trồng cây sử dụng thảm tưới mẫu của luận án. 5 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1 Nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu tổng quan các tài liệu khoa học từ các nguồn khác nhau về tưới bón cho cây trồng như lượng nước cần tưới, thời điểm tưới và phương pháp tưới. - Nghiên cứu tổng quan tài liệu về đặc tính thấm hút chất lỏng trong vật liệu dệt làm cơ sở để lựa chọn vật liệu thí nghiệm làm thảm tưới thỏa mãn các chức năng, yêu cầu của thảm tưới. - Nghiên cứu tổng quan các tài liệu và các công trình khoa học về thảm tưới, tìm ra những tồn tại cần khác phục để tìm ra hướng hoàn thiện thảm tưới trên cơ sở vật liệu dệt được sản xuất ở Việt Nam. 2.3.2 Nghiên cứu thử nghiệm đặc tính của thảm tưới mẫu 2.3.2.1 Nghiên cứu phân tích cấu trúc Cấu trúc mẫu thảm tưới đối chứng được phân tích bằng kính hiển vi số AM 313T (Digital Microscop Dino-Lite AM 313T Plus) của Đài Loan. 2.3.2.2 Nghiên cứu xác định các đặc tính thấm hút và cấp nước - Phương pháp xác định độ thẩm thấu nước theo tiêu chuẩn BSEN 11058: 1999. - Phương pháp xác định độ thấm nước toàn phần theo tiêu chuẩn của DIN 53923: 1978. - Phương pháp xác định độ mao dẫn theo tiêu chuẩn chuẩn TCVN 5073:1990. - Thiết lập phương pháp xác định độ cấp nước của vải, lượng nước mao dẫn của các mẫu ống xơ, độ trữ nước và cấp nước của thảm tưới mẫu. 2.3.3 Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính thích ứng của thảm tƣới mới mẫu 2.3.3.1 Nghiên cứu khảo sát thời điểm tưới và lượng nước cần tưới - Xác định thời điểm tưới: trồng cây hoa cúc sử dụng mẫu giá thể GT1, 3 công thức thí nghiêm CT1, CT2, CT3 với 3 thời điểm tưới ở 3 độ ẩm của giá thể khác nhau là 50%≤W, 50% 4,2 ml/giờ. Trong đó mẫu KD4 có khả năng cấp nước cao nhất, đạt 9,473 ml/giờ.  Vải dệt kim interlock Vải dệt kim interlock là vải hai mặt phải, có cấu trúc xốp, ổn định, không quăn mép, ít tụt vòng được lựa chọn làm vật liệu thử nghiệm đối ứng với vải không dệt mẫu KD4. Nguyên liệu được lựa chọn ở đây là sợi polyester, bền với môi trường ẩm ướt và không ngấm nước và sẵn có trên thị trường. Quan sát đồ thị trên hình 3.11 và hình 3.12 cho thấy, trong 5 mẫu vải dệt kim thí nghiệm, thì mẫu vải DK 2 tương ứng với mật độ dọc 115 (hàng vòng/10cm) có độ trữ và cấp nước lớn nhất sẽ được lựa chọn để so sánh với phương án vải không dệt KD4. Xét theo độ cấp nước có thể thấy, nếu sử dụng 1 lớp vải Interlock cho lớp L2 của thảm tưới thì chỉ có mẫu vải DK2 cấp đủ nước cho cây dùng trong vòng 1 giờ, do độ cấp nước của nó là 4,5 ml/giờ/tấm mẫu, lớn hơn lượng nước cần tưới lớn nhất của cây hoa cúc trồng thử nghiêm (4,2 ml/giờ/cây). 15 Ảnh hưởng của mật độ dọc đến độ cấp nước của vải dệt kim interlock 100% PET Ảnh hưởng của mật độ dọc đến độ trữ nước của vải dệt kim interlock 100% PET 0.92 Độ cấp nước (l/m /giờ) 0.45 0.40 2 Độ trữ nước (l/m ) 2 0.9 0.88 0.86 0.84 0.82 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.8 105 105 110 115 120 125 130 110 115 120 125 130 135 135 Mật độ dọc (hàng vòng/10cm) Mật độ dọc (hàng vòng/10cm) Hình 3.11 Quan hệ giữa độ Hình 3.12 Quan hệ giữa độ trữ nước và mật độ dọc của cấp nước và mật độ dọc của vải dệt kim Interlock vải dệt kim Interlock 100%PET. 100%PET.  So sánh vải dệt kim và vải không dệt Bảng 3.8 Kết quả thí nghiệm xác định độ trữ, cấp nước của vải dệt kim Interlock và vải không dệt Ký Khối Độ Độ cấp Độ cấp Hiệu hiệu lƣợng trữ nƣớc nƣớc quả cấp mẫu 1m2 nƣớc (l/m2/giờ) (ml/tấm  nƣớc 2 TN (g/m ) (l/m2) 120mm/giờ) ml/giờ/g (cột 4/cột 2) 1 2 3 4 5 6 DK2 85 0,902 0,402 4,544 0,473 KD4 190 1,516 0,838 9,473 0,441 Số liệu trên bảng 3.8 cho thấy xét về yêu cầu cấp nước thì cả 2 loại vật liệu này đều thỏa mãn. Nếu xét về hiệu quả cấp nước của 1 lượng nguyên liệu khối lượng 1 gam, thì ở phương án vải không dệt KD4 là 0,441 ml/giờ/g, thấp hơn phương án DK2 là 0,473 ml/giờ/g ( khoảng 14 %). Tuy nhiên xét về chi phí sản xuất thì thông thường vải dệt kim đắt hơn vải không dệt khoảng 200%. Do đó có thể thấy lựa chọn phương án vải không dệt sẽ đem lại tính kinh tế cao hơn phương án vải dệt kim. Đến đây có thể thấy vật liệu làm lớp chức năng L2 của thảm tưới được lựa chọn là vải KD4. 16 3.3.1.3 Vật liệu cho phần tử cấu tạo ống bơm nước Chức năng của ống bơm nước OX (PT3) trên thảm tưới của luận án là bơm nước từ lớp dự trữ L4 lên lớp cấp L2 thông qua lực mao dẫn của ống xơ dệt OX mà không cần dùng năng lượng ngoài. Do đó việc tổ chức xơ dệt trong ống bơm OX có ảnh hưởng rất lớn đến hệ mao dẫn trong bơm và hiệu suất của bơm. Để lựa chọn loại nguyên liệu và mật độ xơ phù hợp cho ống bơm, luận án tiến hành thử nghiệm trên các loại: cúi xơ stapen PET, tơ filament PET dún và tơ filament PET không dún.  Chiều cao mao dẫn nước Mối quan hệ giữa chiều cao mao dẫn nước và mật độ xơ của các loại xơ khác nhau được biểu diễn trên hình 3.13. Như vậy có thể nhận thấy, nếu sử dụng ống xơ OX1 làm bơm nước, thì độ dày lớp trữ nước L4 không nên cao hơn 5 cm (90% h1max). Nếu dùng ống xơ OX2 thì chiều dày lớp L4 không nên vượt 19 cm (90% h2max), và nếu dùng ống xơ OX3 thì chiều dày lớp L4 không nên vượt 24 cm (90% h3max).  Lưu lượng nước của ống xơ Thí nghiệm xác định lưu lượng nước của bơm của 3 mẫu ống xơ có chiều cao mao dẫn lớn nhất là OX1.7, OX2.8, X3.9. Bề dày của thảm tưới càng lớn thì khả năng chứa nước của thảm càng tăng và chiều cao của ống xơ càng lớn. Trong 3 mẫu ống xơ kể trên, chiều cao mao dẫn ứng với xơ stapen là nhỏ nhất (h1= 5,512 cm). Để có cơ sở so sánh các phương án, lựa chọn các ống xơ này với cùng độ cao và không vượt quá 5 cm. Đồ thị trên hình 3.14 cho thấy với nhu cầu nước của cây thí nghiệm (cây hoa cúc Vạn thọ lùn) tại thời điểm cao nhất (4,2 ml/giờ hay 0,07g/phút) có thể thấy cả ba phương án ống xơ OX đều có thể cấp nước nhanh và nhiều hơn yêu cầu ít nhất 3 lần. Điều đó cho thấy, việc lựa chọn ống bơm dùng xơ stapen OX1.7 hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu nước của cây thí nghiệm ngay cả ở độ cao bơm là 5 cm. 17
- Xem thêm -