NGHIÊN CỨU VIỆC SỬ DỤNG TRO BẾP ĐỂ CẢI TẠO ĐỘ pH CỦA ĐẤT PHÈN TẠI ẤP HƯNG THẠNH, XÃ CHÂU HƯNG, HUYỆN BÌNH ĐẠI, TỈNH BẾN TRE

Đồ thị biểu diễn sự biến động của hàm lượng Photpho tổng số trong đất khi xử lí đất phèn với tro bếp .... Đồ thị biểu diễn sự biến động của hàm lượng Nitơ tổng số trong đất khi xử lí đất

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BẾN TRE LIÊN HIỆP CÁC HỘI KHOA HỌC & KỸ THUẬT

CUỘC THI SÁNG TẠO THANH THIẾU NIÊN NHI ĐỒNG

TỈNH BẾN TRE NĂM 2016

TẠO ĐỘ pH CỦA ĐẤT PHÈN TẠI ẤP HƯNG THẠNH, XÃ CHÂU HƯNG, HUYỆN BÌNH ĐẠI,

MỤC LỤC

1 Tên sản phẩm 5

2 Lĩnh vực dự thi 5

3 Ý tưởng thực hiện dự án 5

4 Những điểm mới của sản phẩm 7

5 Các thiết bị, nguyên vật liệu thực dự án 7

5.1 Thiết bị lấy mẫu đất và mẫu tro bếp 7

5.2 Thiết bị ở phòng thí nghiệm 7

6 Qui trình thực hiện dự án 7

6.1 Tra cứu tài liệu 7

6.2 Khảo sát thực địa 7

6.3 Thực nghiệm 7

6.3.1 Lấy mẫu đất và mẫu tro bếp 7

6.3.2 Tiến hành thí nghiệm 10

7 Khả năng áp dụng của dự án 13

8 Kết quả 13

8.1 Kết quả về sự thay đổi độ pH của các mẫu đất thử nghiệm 13

8.2 Kết quả phân tích hàm lượng Kali 14

8.3 Kết quả phân tích hàm lượng Photpho tổng số trong đất 15

8.4 Kết quả phân tích hàm lượng Nitơ tổng số trong đất 16

8.5 Hiệu quả đạt được của dự án 17

8.6 Đề nghị 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

PHỤ LỤC 20

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Hố đất lấy mẫu 8

Hình 2 Các tầng đất cần lấy 8

2.1 Tầng đất mặt 8

2.2 Tầng sinh phèn 8

Hình 3 Mẫu đất 9

Hình 4 Quy tắc lấy mẫu đất 9

4.1 Quy tắc đường vuông góc 9

4.2 Quy tắc đường zic – zac 9

Hình 5 Quy tắc loại bớt theo đường chéo góc 9

Hình 6 Mẫu đất sau khi loại bỏ bớt 10

Hình 7 Lấy mẫu tro bếp 10

Hình 8 Mẫu tro bếp 11

Hình 9 Cân các mẫu đất 11

Hình 10 Cân các mẫu tro bếp 12

Hình 11 Cho nước cất vào các nghiệm thức 12

Hình 12 Các nghiệm thức 12

Hình 13 Các nghiệm thức trong điều kiện phòng thí nghiệm, thoáng khí 13

Hình 14 Đồ thị biểu diễn sự biến động độ pH khi xử lí đất phèn với tro bếp 14

Hình 15 Đồ thị biểu diễn sự biến động của hàm lượng Kali trong đất khi xử lí đất phèn với tro bếp 15

Hình 16 Đồ thị biểu diễn sự biến động của hàm lượng Photpho tổng số trong đất khi xử lí đất phèn với tro bếp 16

Hình 17 Đồ thị biểu diễn sự biến động của hàm lượng Nitơ tổng số trong đất khi xử lí đất phèn với tro bếp 17

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Kết quả khảo sát pH khi xử lí đất phèn với tro bếp 13 Bảng 2 Kết quả khảo sát hàm lượng Kali trong đất khi xử lí đất phèn với tro bếp 14 Bảng 3 Kết quả khảo sát hàm lượng photpho tổng số trong đất sau khi xử lí đất phèn với tro bếp 15 Bảng 4 Kết quả khảo sát hàm lượng nitơ tổng số trong đất khi xử lí đất phèn với tro bếp 16

Theo thống kê năm 2013, tổng diện tích đất liền cả nước 330.951 km2, trong đó đất nông nghiệp chiếm 9 345 346 ha Diện tích đất nông nghiệp bình quân đầu người ở Việt Nam là 1560,4 m2/người, chưa bằng 1/3 so với Thái Lan và Campuchia (khảo sát của World Bank, 2009) Riêng đất phèn chiếm diện tích vào khoảng 1.863.128 ha (Chiểu và ctv, 1996) Trong đó vùng hạ lưu châu thổ sông Mekong chiếm đến 1,5 triệu

ha (Sterk, 1992), phần lớn tập trung trong vùng Đồng Tháp Mưới, Tứ giác Long Xuyên, Bán đảo Cà Mau, một phần Tây Nam Sông Hậu và lác đác ở một số vùng khác Ở miền Bắc, đất phèn tập trung chủ yếu ở vùng Kiến An – Hải Phòng

Theo báo cáo thuyết minh “Quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020, kế hoạch sử dụng đất 5 năm 2011 - 2015” tỉnh Bến Tre hiện nay ở Bến Tre, diện tích đất phèn là 9.522,35 ha, chiếm 4,10% diện tích tự nhiên toàn tỉnh, phân bố rải rác ở khắp các huyện, thường gặp ở địa hình thấp, khó tiêu và nhiễm mặn nên phần lớn diện tích đất phèn bị bỏ hoang hoặc chưa được khai thác sử dụng có hiệu quả Đất phèn ở các huyện Châu Thành (An Hiệp, Tam Phước), Bình Đại (Phú vang, Phú Lộc, Thạnh Trị), Mỏ Cày Bắc (Tân Thành Bình), Mỏ Cày Nam (Thành Thới A, Ngãi Đăng, Cẩm Sơn), Giồng Trôm (Tân Lợi Thạnh, Hưng Lễ), Ba Tri (An Phú Trung, Mỹ Hoà), Thạnh Phú (Hoà Lợi, An Thạnh)

Do đó, nhu cầu sử dụng đất phèn phục vụ sản xuất nông nghiệp trở nên cần thiết đối với nền nông nghiệp nước ta Để tăng và ổn định năng suất cây trồng trên đất phèn cần nghiên cứu các biện pháp cải tạo và sử dụng đất phèn một cách hợp lí Đó là làm cải thiện độ pH và tăng chất dinh dưỡng cho cây trồng bằng một phương pháp đơn

giản, tiết kiệm nhất Hiện nay, có nhiều biện pháp cải tạo đất phèn như biện pháp thủy lợi, bón vôi, bón phân hữu cơ, đạm, lân và phân vi lượng, cày sâu, phơi ải, lên luống Tất cả biện pháp này thường rất tốn kém Vì vậy, việc tận dụng chất thải để cải tạo đất phèn trở thành một vấn đề cấp thiết

Tro bếp là sản phẩm của quá trình đốt củi, lá khô, rơm rạ mà có Tro bếp chứa Kali, Canxi, Lân và các nguyên tố vi lượng Trong đó nhiều nhất là K rồi đến Ca và P Về thành phần dinh dưỡng của tro bếp, có thể coi nó là một loại phân đa yếu tố Tuỳ nguyên liệu đem đốt mà được tro với tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng khác nhau Kali tồn tại dưới dạng K2CO3 rất dễ tan trong nước Tro bếp có phản ứng kiềm, do có nhiều CaO và các chất kiềm khác.Trong thành phần của tro có vôi nên rất hiệu quả trên các loại đất chua, đất cát và đất than bùn nghèo Kali Khi xử lí đất phèn với tro bếp, CaO

có trong tro sẽ xảy ra phản ứng với nước trong đất tạo ra Canxi hidroxit Canxi hidroxit được tạo ra sẽ tiếp tục tác dụng với ion Al3+ cho ra ion Ca2+, nhôm hidroxit và nước

CaO + H2O  Ca(OH)2

Al3+ + Ca(OH)2  Ca2+

+ Al(OH)3 + H2O Còn K2CO3 sẽ phản ứng với H2SO4 tạo ra muối Kali sunfat nước và khí Cacbon đioxit

K2CO3 + H2SO4  K2SO4 + H2O +CO2 Khi đó, CaO làm giảm chất độc hại của Al3+ tự do Đồng thời, K2CO3 và CaO khử chua đất Do đó, độ pH của đất sẽ tăng

Tại Bến Tre, tro bếp là nguồn chất thải dồi dào từ việc nấu nướng của gia đình

ở nông thôn, từ những cơ sở sản xuất thạch dừa, từ những cơ sở sản xuất kẹo dừa, bánh tráng, bánh phồng… Bởi vậy, tro bếp là nguyên liệu gần gũi, dễ tìm và có nhiều hiện nay

Từ đó, chúng tôi đặt ra hàng loạt câu hỏi:

o Bón tro bếp với hàm lượng như thế nào sẽ cho hiệu quả cao nhất

o Sự ảnh hưởng của việc dùng tro bếp để cải tạo đất phèn đến hàm lượng các chất dinh dưỡng trong đất?

o Biện pháp này có thể áp dụng rộng rãi ở địa phương hay không?

Xuất phát từ những thực tiễn trên, chúng tôi đã thực hiện dự án “Nghiên cứu

việc sử dụng tro bếp để cải tạo độ pH của đất phèn tại ấp Hưng Thạnh, xã Châu

Hưng, huyện Bình Đại, tỉnh Bến Tre” Dự án được thực hiện với mục đích tìm ra

giải pháp mới đơn giản, hiệu quả, tiết kiệm để có thể đưa đất phèn vào khai thác và sử dụng một cách hiệu quả, góp phần giải quyết vấn đề đất canh tác hiện nay

4 Những điểm mới của sản phẩm

So với các các biện pháp trước, dự án này có một số điểm mới sau:

 Sử dụng nguồn nguyên liệu là chất thải có sẵn ở địa phương tại vùng nông thôn đạt được tiêu chí tiết kiệm và cải thiện môi trường

 Theo nghiên cứu tài liệu chưa có đề tài nào sử dụng tro để cải tạo đất phèn

5 Các thiết bị, nguyên vật liệu, thực hiện dự án

5.1 Thiết bị lấy mẫu đất và mẫu tro bếp

- Xẽn đào đất

- Muỗng để lấy mẫu tro bếp

- Túi vải đựng mẫu

6.1 Tra cứu tài liệu

Tra cứu các sách vở, bài viết nói về các đặc tính lý hóa và đặc điểm của đất phèn

ở Việt Nam và tại địa phương để co được nguồn tri thức về đất phèn

6.1.3 Lấy mẫu đất và mẫu tro bếp

a) Lấy mẫu đất

- Xác định, chọn các vị trí lấy mẫu: Đất ở tầng mặt, tầng sinh phèn

- Tiến hành lẫy mẫu : Mẫu có khối lượng khoảng 1kg

+ Đào xuống khoảng 60 -70 cm

Hình 3 Mẫu đất

+ Tương tự ta sẽ lấy đất tại năm điểm khác nhau theo quy tắc đường vuông góc hoặc đường zic – zac

4.1 Quy tắc đường vuông góc 4.2 Quy tắc đường zic – zac

Hình 4 Quy tắc lấy mẫu đất

+ Sau đó trộn đều mẫu đất khô không khí, nghiền nhỏ, trộn đều và loại bỏ bớt theo quy tắc đường chéo góc

Hình 5 Quy tắc loại bớt theo đường chéo góc

A

D

C

B

Hình 6 Mẫu đất sau khi loại bỏ bớt

b) Lấy mẫu tro bếp

Lấy tro bếp ngẫu nhiên từ các bếp lò đun nấu trong 5 hộ gia đình, trộn đều lại Biết rằng phần lớn củi dùng để đun của các hộ gia đình phần lớn là từ cây dừa

Hình 7 Lấy mẫu tro bếp

+ NT 2: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 5g tro bếp

+ NT 3: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 10g tro bếp

+ NT 4: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 15g tro bếp

Hình 10 Cân các mẫu tro bếp

Hình 11 Cho nước cất vào các nghiệm thức

Hình 12 Các nghiệm thức

- Bước 3: Đặt các chậu đựng mẫu trong điều kiện phòng thí nghiệm, thoáng khí

Hình 13 Các nghiệm thức trong điều kiện phòng thí nghiệm, thoáng khí

- Bước 4: Sau 10 ngày đem các mẫu phân tích các chỉ tiêu: độ pH, Kali, Nitơ tổng và Photpho tổng tại trung tâm ứng dụng khoa học

7 Khả năng áp dụng của dự án

Cải tạo độ pH của đất phèn tại ấp Hưng Thạnh, xã Châu Hưng, huyện Bình Đại, tỉnh Bến Tre trong điều kiện phòng thí nghiệm, hướng tìm ra biện pháp cải tạo đất phèn mới áp dụng rộng rãi ở địa phương và trên cả nước

8 Kết quả

8.1 Kết quả về sự thay đổi độ pH của các mẫu đất thử nghiệm

Bảng 1 Kết quả khảo sát pH khi xử lí đất phèn với tro bếp

NT2: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 5g tro bếp

NT3: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 10g tro bếp

NT4: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 15g tro bếp

Hình 14 Đồ thị biểu diễn sự biến động độ pH khi xử lí đất phèn với tro bếp

Mẫu đối chứng ở NT1 có độ pH là 5,32 đây là pH mang tính axit, không thích hợp cho cây trồng Khi xử lí với hàm lượng tro bếp là 5g thì độ pH của đất tăng lên 7,90 Với hàm lượng tro bếp là 10g thì độ pH của đất tăng lên 8,96 Còn với hàm lượng tro bếp là 15g thì độ pH của đất tăng lên là 9,58 Từ đó ta nhận thấy rằng độ pH của đất tăng dần theo khối lượng tro được dùng để xử lí Trong các nghiệm thức thí nghiệm, NT2 đạt được mức pH = 7,90, số liệu này rất gần với giá trị pH tối ưu cho các quá trình sinh lý của cây trồng Vì vậy, có thể xử lí đất phèn với tro bếp với hàm lượng tro khoảng 5g/100g đất là có thể cải tạo được pH

8.2 Kết quả phân tích hàm lượng Kali trong đất

Bảng 2 Kết quả khảo sát hàm lượng Kali trong đất khi xử lí đất phèn với tro bếp

Nghiệm thức Hàm lượng Kali trong đất (%)

NT2: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 5g tro bếp

NT3: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 10g tro bếp

NT4: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 15g tro bếp

5.32

7.9

0 2 4 6 8 10 12

Hình 15 Đồ thị biểu diễn sự biến động của hàm lượng Kali trong đất khi xử lí đất

phèn với tro bếp

Mẫu đối chứng (NT1) có độ hàm lượng Kali trong đất là 0,1% Khi xử lí với hàm lượng tro bếp là 5g thì hàm lượng Kali trong đất tăng lên 0,35% Với hàm lượng tro bếp là 10g –NT2- thì hàm lượng Kali trong đất lên 0,90% Còn ở NT3 với hàm lượng tro bếp là 15g thì hàm lượng Kali trong đất tăng lên là 1,12% Từ đó ta nhận thấy rằng hàm lượng Kali trong đất tăng tỉ lệ thuận với khối lượng tro bếp được sử dụng Đồng thời, ta còn thấy là khi xử lí với hàm lượng tro bếp là 15g thì thu được hàm lượng Kali

trong đất là cao nhất (1,12%)

Tuy nhiên nếu xử lí với hàm lượng tro quá cao sẽ khiến độ pH tăng cao, đất trở thành môi trường kiềm Điều này cũng không có lợi cho quá trình sinh trưởng của cây trồng Do đó ta có thể chọn hàm lượng tro là 5g để có độ pH thích hợp, giảm được một lượng phân bón vô cơ có chứa Kali vào đất khi trồng trọt, giảm thiểu phần nào ô nhiễm do phân bón hóa học mang lại

8.3 Kết quả phân tích hàm lượng Photpho tổng số trong đất

Bảng 3 Kết quả khảo sát hàm lượng photpho tổng số trong đất sau khi xử lí đất

NT3: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 10g tro bếp

NT4: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 15g tro bếp

Hình 16 Đồ thị biểu diễn sự biến động của hàm lượng Photpho tổng số trong đất

khi xử lí đất phèn với tro bếp

Khi xử lí với hàm lượng tro bếp là 5g ở NT2 thì hàm lượng Photpho tổng số trong đất tăng lên 10,27%, so với mẫu đối chứng – NT1- có hàm lượng Photpho tổng số trong đất là 7,59% Với hàm lượng tro bếp là 10g –NT3- thì hàm lượng Photpho tổng

số trong đất lên 15,17% Còn với hàm lượng tro bếp là 15g –NT4- thì hàm lượng Photpho tổng số trong đất tăng lên là 16,54% Từ đó ta nhận thấy rằng hàm lượng Photpho tổng số trong đất tăng dần theo khối lượng tro Đồng thời, ta còn thấy là khi

xử lí với hàm lượng tro bếp là 15g thì thu được hàm lượng Photpho tổng số trong đất

là cao nhất (16,54%) Tuy nhiên nếu xử lí với hàm lượng tro quá cao sẽ khiến độ pH tăng cao, đất trở thành môi trường kiềm Điều này cũng không có lợi cho các quá trình sinh lí của cây trồng Vì vậy ta sẽ chọn hàm lượng tro là 5g để có độ pH thích hợp và hàm lượng Photpho tổng số vẫn tăng so với ban đầu

8.4 Kết quả phân tích hàm lượng Nitơ tổng số trong đất

Bảng 4 Kết quả khảo sát hàm lượng nitơ tổng số trong đất khi xử lí đất phèn với

NT1 : 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất

NT2: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 5g tro bếp

NT3: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 10g tro bếp

NT4: 100g mẫu đất phèn + 100ml nước cất + 15g tro bếp

Hình 17 Đồ thị biểu diễn sự biến động của hàm lượng Nitơ tổng số trong đất

khi xử lí đất phèn với tro bếp

Khi xử lí với hàm lượng tro bếp là 5g – NT2- thì hàm lượng Nitơ tổng số trong đất

là 0,13% Mẫu đối chứng –NT1- có hàm lượng Nitơ tổng số trong đất là 0,29% Ở các

NT khác, hàm lượng tro bếp là 10g –NT3- thì hàm lượng Nitơ tổng số trong đất lên 0,20%, NT4 cho hàm lượng Nitơ tổng số trong đất là 0,16% Từ đó cho thấy rằng hàm lượng Nitơ tổng số trong đất có sự dao động, chưa tìm thấy mối quan hệ chặt chẽ với việc xử lí tro bếp Chỉ tiêu Nitơ tổng số có thể là chỉ tiêu khó kiểm soát khi xử dụng biện pháp xử lí này Vì vậy, hàm lượng tro phù hợp không căn cứ vào chỉ tiêu pH mà chủ yếu dựa vào sự thay đổi pH và lượng Photpho, Kali Điều này ta có thể khắc phục bằng cách bổ sung vào đất lượng chất hữu cơ khi tiến hành xử lí đất ngoài thực địa, quá trình phân giải chất hữu cơ có thể tăng lượng đạm hữu ích để cung cấp cho cây trồng

8.5 Hiệu quả đạt được của dự án

Phần lớn diện tích đất phèn ở Bến Tre bị bỏ hoang hoặc chưa được khai thác sử dụng có hiệu quả Một số biện pháp cải tạo đất phèn đã được người dân sử dụng phổ biến thì thường tốn kém chi phí nhưng chỉ cải tạo được độ pH và giảm bớt độc hại, còn

về mặt dinh dưỡng thì chưa đảm bảo Bởi lẽ đó ta có thể sử dụng nguồn nguyên liệu có sẵn là tro bếp để cải tạo đất trồng Qua tiến hành thí nghiệm và phân tích các NT cho

0.1 0.15

0.2 0.25

0.3 0.35

thấy tro bếp có khả năng làm giảm độ chua của đất phèn (pH tăng từ 7,9 – 9,58), làm tăng hàm lượng Kali trong đất (tăng từ 0,35 - 1,12%) và còn làm tăng hàm lượng Photpho tổng số trong đất (tăng từ 10,27 – 16,54%) Chúng ta có thể xử lí với hàm lượng tro thích hợp là 5g/ 100g đất, độ pH thu được nằm ở giá trị rất gần với mức thuận lợi cho cây trồng Đồng thời hàm lượng Photpho và Kali trong đất cũng tăng cung cấp dưỡng chất cần thiết cho cây trồng Như vậy, việc sử dụng tro bếp để xử lí nhằm cải thiện độ pH của đất phèn trong phạm vi phòng thí nghiệm bước đầu đã mang lại hiệu quả rõ nét

Dự án đã đề xuất một biện pháp mới để cải tạo đất phèn, góp phần giảm thiếu sức

ép của vấn đề đất canh tác hiện nay

Đồng thời, dự án đã tận dụng tro bếp – nguồn chất thải của từ quá trình sản xuất

và sinh hoạt – để cải tạo đất phèn một cách tiết kiệm mà hiệu quả cao

Với những gì đã làm được trong dự án này, chúng tôi hy vọng đây là một đề dự

án hữu ích đối với nền nông nghiệp nước ta hiện nay Qua nghiên cứu, chúng tôi kết luận rằng có thể sử dụng tro bếp để cải tạo độ pH của đất phèn

8.6 Đề nghị:

Với chi phí và thời gian có hạn nên đề tài bước đầu chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu trong điều kiện phòng thí nghiệm Để tìm được công thức cho việc sử dụng tro bếp vào việc cải tạo đất phèn ngoài thực địa cần có thêm nhiều nghiên cứu tiếp theo sau Vì vậy, từ kết quả đạt được của đề tài xin đề nghị một số nội dung sau:

- Cần tiếp tục tiến hành làm thí nghiệm để thay đổi hàm lượng tro bếp dùng để

xử lí đất phèn trong điều kiện phòng thí nghiệm để tìm ra hàm lượng cải thiện độ pH phù hợp nhất với sinh lí của cây trồng

- Có thể tiến hành thí nghiệm đồng thời bổ sung vào một lượng chất hữu cơ như mụn dừa, và chủng vào nhóm vi sinh vật cố định đạm để tăng hàm lượng Nitơ cho đất

- Tiến hành thực nghiệm xử lí đất phèn trong điều kiện thực địa – trên đồng- để tìm ra công thức sử dụng tốt nhất

- Tiến hành trồng thử nghiệm một số loại cây trên đất đã xử lí, so sánh với phần đất không được cải tạo để kiểm chứng cho hiệu quả nghiên cứu