Nghiên cứu cải tạo đất nhiễm mặn bằng than sinh học từ một số phụ phẩm nông nghiệp.pdf

TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu cải tạo đất nhiễm mặn bằng than sinh học từ một số phụ phẩm nông nghiệp NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Khảo sát các đặc tính của than sinh học sản xuất từ các loại p

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐÀO THỊ YẾN KHANH

NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT NHIỄM MẶN BẰNG THAN SINH HỌC TỪ MỘT SỐ

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Thanh Bình

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 13 tháng 8 năm 2022

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG VIỆN KHCN VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã CN: 8.85.01.01

I TÊN ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu cải tạo đất nhiễm mặn bằng than sinh học từ một số phụ phẩm nông nghiệp

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Khảo sát các đặc tính của than sinh học sản xuất từ các loại phụ phẩm nông nghiệp khác nhau

- Khảo sát sự thay đổi nồng độ các ion muối theo thời gian bởi các loại than sinh học

- Đánh giá ảnh hưởng của than sinh học đến chất lượng đất nhiễm mặn phèn

- Thảo luận về biện pháp quản lý các phụ phẩm nông nghiệp theo hướng sản xuất than sinh học phục vụ cải tạo đất nhiễm mặn

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 07/7/2021

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 13/7/2022

IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Thanh Bình

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

PGS.TS Nguyễn Thanh Bình

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

LỜI CẢM ƠN

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, Tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới Thầy hướng

dẫn là PGS.TS Nguyễn Thanh Bình đã tận tình giúp đỡ Tôi từ việc định hướng xây

dựng nghiên cứu, triển khai nội dung và đóng góp ý kiến để chỉnh sửa hoàn thành báo cáo

Đồng thời, Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Viện Khoa học Công nghệ và Quản lý Môi trường – Trường đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh và đội ngũ Thầy/Cô tham gia giảng dạy đã truyền đạt cho tôi những kiến thức chuyên ngành, làm nền tảng

để tôi có thể hoàn thành luận văn nghiên cứu

Ngoài ra, Tôi xin gửi lời tri ân tới gia đình, người thân, các học viên lớp và bạn bè về những động viên, chia sẻ, giúp đỡ Tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Nghiên cứu này là được tài trợ bởi Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ TP Hồ Chí Minh, trong đề tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu cơ chế và tiềm năng cải tạo mặn của đất nông nghiệp bằng than sinh học sản xuất từ các phụ phẩm nông nghiệp”

ký ngày 13/07/2020 do PGS.TS Nguyễn Thanh Bình làm chủ nhiệm đề tài.

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ứng dụng than sinh học để cải thiện chất lượng đất là hoàn toàn phù hợp với chiến lược phát triển nền nông nghiệp carbon thấp, giảm thiểu phát sinh khí gây hiệu ứng nhà kính Trong nghiên cứu này, than sinh học được sản xuất (tại nhiệt độ 3500C) từ các phụ phẩm nông nghiệp bao gồm vỏ trấu, thân lá ngô, thân cành nhãn và phối trộn với đất nhiễm mặn (EC=4,5 dS/m) ở 05 tỷ lệ khác nhau (0%, 0,7%, 1,5%, 3% và 6%) Đất sau khi phối trộn được chứa trong các chậu và tiến hành theo dõi sự biến thiên các giá trị theo 05 thời điểm (5 ngày, 15 ngày, 30 ngày, 60 ngày và 100 ngày) Kết quả phân tích tính chất đất sau khi xử lý thống kê bằng phần mềm JMP (Phân tích một chiều, phân tích phương sai Anova) đã cho thấy tác động của việc sử dụng than sinh học trên đất nhiễm mặn thay đổi theo nguyên liệu, tỷ lệ bổ sung than và thời gian thử nghiệm Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy than vỏ trấu và than nhãn có tiềm năng cải tạo đất mặn phèn tốt hơn so với than ngô Như vậy, việc tăng cường quản lý

và sử dụng các phụ phẩm nông nghiệp sản xuất than sinh học và sử dụng để cải tạo đất nhiễm mặn là một giải pháp khả thi và có hiệu quả kinh tế

Từ khóa: Than sinh học, đất nhiễm mặn, phụ phẩm nông nghiệp

ABSTRACT

The use of biochar to improve soil quality is completely consistent with the strategy

of developing carbon agriculture, which reduces greenhouse gas emissions More biologicals were produced (at 3500C) from industry by-products such as rice husks, corn stalks, and stems, and combined with saline soil (EC=4.5 dS/m) at 05 different rates in this section of the study (0%, 0.7%, 1.5%, 3% and 6%) Land after the combination is included in the series and tracks the value change over 05 time points (5 days, 15 days, 30 days, 60 days and 100 days) The results of soil quality analysis using JMP software (one-way analysis, Anova analysis) revealed that the impact of more biological work on saline soils varied with materials, supplement rate, and time trial According to the findings, more rice husks and more than longan have the ability

to improve saline soil better than corn As a result, improving the management and utilization of agro-industries that are more productive than biological and used to improve saline soils is a viable and economically viable solution

Key words: Biochar, saline soil, agricultural by-products

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là Đào Thị Yến Khanh, là tác giả của luận văn “Nghiên cứu cải tạo đất nhiễm mặn bằng than sinh học từ một số phụ phẩm nông nghiệp”, Tôi xin cam đoan luận

văn này là công trình nghiên cứu khoa học do bản thân tôi thực hiện dưới sự hướng

dẫn của PGS.TS Nguyễn Thanh Bình Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong

luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tôi xin cam đoan các nội dung ghi trên là đúng sự thật và hoàn toàn chịu trách nhiệm

về toàn bộ nội dung nghiên cứu và kết quả của luận văn

Học viên

Đào Thị Yến Khanh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ iv

ABSTRACT v

LỜI CAM ĐOAN vi

MỤC LỤC vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH ix

DANH MỤC BẢNG BIỂU xi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 5

1.1 Giới thiệu về than sinh học 5

1.2 Giới thiệu chung về đất nhiễm mặn và các giải pháp cải tạo đất nhiễm mặn 5

1.2.1 Đất nhiễm mặn 5

1.2.2 Giải pháp cải tạo đất nhiễm mặn 8

1.3 Tổng quan về nghiên cứu than sinh học trên đất nhiễm mặn 9

1.3.1 Tại Việt Nam 9

1.3.2 Trên thế giới 11

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13

2.1 Nội dung nghiên cứu 13

2.2 Phương pháp nghiên cứu 13

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 22

3.1 Khảo sát đặc tính của than sinh học sản xuất từ các phụ phẩm nông nghiệp 22

3.2 Đánh giá ảnh hưởng của than sinh học đến chất lượng đất nhiễm mặn 28

3.2.1 Tính chất đất nhiễm mặn 28

3.2.2 Động lực thay đổi nồng độ của các ion theo thời gian 29

3.2.3 Ảnh hưởng của than sinh học đến các tính chất khác của đất phèn nhiễm mặn 45

3.2.4 Ảnh hưởng của than sinh học đến các chỉ số đất phèn nhiễm mặn 53

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

PHỤ LỤC 64

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN 82

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Bố trí thí nghiệm tại vườn ươm sinh học 17

Hình 2.2 Phân tích các cation bằng máy đo quang phổ UV-VIS 18

Hình 3.1 Cấu trúc micro của than sinh học từ vỏ trấu (a), thân ngô (b), và cành nhãn (c) ở độ phân giải 10 micro chụp bằng kính hiển vi điện tử quét

(Scanning Electron Microspopy – SEM) 26

Hình 3 2 Cấu trúc mirco của than sinh học từ vỏ trấu (a), thân ngô (b), và cành nhãn (c) ở độ phân giải 20 micro chụp bằng kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microspopy – SEM) 27

Hình 3.3 Nồng độ Na trao đổi theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học áp dụng 29

Hình 3.4 Giá trị K theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học 31

Hình 3.5 Giá trị Ca theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học 33

Hình 3.6 Giá trị Mg theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học 35

Hình 3.7 Giá trị Al theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học 37

Hình 3.8 Giá trị Fe theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học 39

Hình 3.9 Giá trị Mn theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học 40

Hình 3.10 Giá trị Cl theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học 42

Hình 3.11 Giá trị SO4 theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học 44

Hình 3.12 Giá trị pH theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học 45

Hình 3.13 Giá trị EC theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học 47

Hình 3.14 Giá trị CEC theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học 48

Hình 3.15 Độ chua trao đổi theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học 50

Hình 3.16 Giá trị P dễ tiêu theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học 51

Hình 3.17 Biến thiên chỉ số ESP theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học53 Hình 3.18 Biến thiên chỉ số SAR theo thời gian thực nghiệm và tỷ lệ than sinh học

55

Hình 3.19 Biến thiên chỉ số chất lượng đất (SQI) theo thời gian và theo tỷ lệ áp dụng

của 3 loại than sinh học áp dụng 57

PL 1: Kết quả phân tích ANOVA của Na 64

PL 2: Kết quả phân tích ANOVA của K 65

PL 3: Kết quả phân tích ANOVA của Ca 66

PL 4: Kết quả phân tích ANOVA của Mg 67

PL 5: Kết quả phân tích ANOVA của Al 68

PL 6: Kết quả phân tích ANOVA của Fe 69

PL 7: Kết quả phân tích ANOVA của Mn 70

PL 8: Kết quả phân tích ANOVA của Cl 71

PL 9: Kết quả phân tích ANOVA của SO4 72

PL 10: Kết quả phân tích ANOVA của pH 73

PL 11: Kết quả phân tích ANOVA của EC 74

PL 12: Kết quả phân tích ANOVA của CEC 75

PL 13: Kết quả phân tích ANOVA của Độ chua trao đổi 76

PL 14: Kết quả phân tích ANOVA của P dễ tiêu 77

PL 15: Kết quả phân tích ANOVA của giá trị ESP 78

PL 16: Kết quả phân tích ANOVA của giá trị SAR 79

PL 17: Kết quả phân tích ANOVA của giá trị SQI 80

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Ước tính diện tích đất mặn trên thế giới [22] 8

Bảng 2.1 Các công thức nghiên cứu và thời gian lấy mẫu đất 15

Bảng 2.2 Tổng hợp các chỉ tiêu cần phân tích 18

Bảng 3.1 Tính chất hóa học của các vật liệu trước thí nghiệm 22

Bảng 3.2 Tính chất hóa học của các vật liệu trước thí nghiệm (tt) 24

Bảng 3.3 Đặc tính của đất nhiễm mặn trước thí nghiệm 28

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

1

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Tình trạng biến đổi khí hậu và nóng lên toàn cầu đang diễn ra trên toàn cầu, kéo theo

đó là vô số hệ lụy trong đó đáng quan tâm nhất hiện này là hiện tượng băng tan làm nước biển dâng cao khiến nhiều quốc gia tiếp giáp với biển chịu ảnh hưởng rất nặng

nề, nhiều quỹ đất trên thế giới cũng như nguồn nước ngọt đang dần bị thu hẹp Tại Việt Nam, mực nước biển dâng làm cho diện tích đất bị thu hẹp và gây ra tình trạng thoái hóa đất thông qua quá trình mặn hóa, nhất là tại các khu vực ven biển như Đồng bằng sông Cửu Long, khu vực ven biển miền Trung, Nam Định, Thái Bình Theo dự báo của Cơ quan ngôn luận Trung ương hội Kinh Tế Môi trường đến năm

2030 sẽ có khoảng 45% diện tích Đồng bằng sông Cửu Long bị nhiễm mặn cục bộ

và gây thiệt hại cho ngành nông nghiệp trồng trọt Tình hình xâm nhập mặn trong mùa khô năm 2020 ở khu vực Tiền Giang xấp xỉ trung bình nhiều năm nhưng diễn ra sớm hơn và xâm nhập sâu hơn so với năm 2018 Tại tỉnh Bến Tre vào cuối năm 2019, nước mặn đã lấn sâu từ các cửa sông vào đất liền với độ mặn 4‰ xâm nhập sâu nhất đến xã Thành Thới A (huyện Mỏ Cày Nam), cách cửa sông Cổ Chiên khoảng 40 km; tại xã Mỹ Thành (TP Bến Tre) cách cửa sông Hàm Luông 56km ghi nhận độ mặn xâm nhập sâu nhất là 1‰

Đất bị nhiễm mặn và khử mặn ảnh hưởng lớn đến độ xốp của đất Đất có lượng muối hòa tan cao (đất mặn) hoặc có lượng acid trao đổi cao hoặc cả hai (đất mặn chua) ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của hầu hết các loại cây trồng và được gọi chung là đất

bị nhiễm mặn Đất mặn phổ biến ở các vùng khô hạn và bán khô hạn của Châu Á,

Úc, Châu Phi và Nam Mỹ Tổng diện tích của đất bị nhiễm mặn khoảng 2 tỷ ha và có khả năng mở rộng trên toàn thế giới trong tương lai do quản lý đất đai và nước kém

và biến đổi khí hậu toàn cầu

Để đảm bảo cho cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện đất nhiễm mặn, cần phải sử dụng các biện pháp cải tạo khác nhau như rửa trôi, canh tác luân canh các giống cây trồng, bón vôi, bón các loại phân cho đất hay các biện pháp sinh

cơ bị bay hơi, còn lại khoáng và bộ khung carbon vẫn giữ được cấu trúc ban đầu Với cấu trúc cacbon xốp tồn tại bền vững, khi bón vào đất giúp thay đổi tính chất vật lý

và hóa học cho đất và có tác dụng tăng độ phì nhiêu cho đất

Về lâu dài, việc ứng dụng than sinh học để cải thiện chất lượng đất là hoàn toàn phù hợp với chiến lược phát triển nền nông nghiệp carbon thấp giúp giảm thiểu phát sinh khí gây hiệu ứng nhà kính Với đặc tính hấp phụ cation tốt, than sinh học cũng đã được nghiên cứu và sử dụng nhằm cải thiện đất mặn từ đó làm tăng năng suất cây trồng Hơn nữa trong nông nghiệp, không chỉ than trấu mà các phụ phẩm từ nông nghiệp như bã ngô, từ các cây ăn quả như nhãn, …còn có thể ứng dụng sản xuất than sinh học để sử dụng rộng rãi trong đời sống làm phân bón mà còn cải tạo được đất

mặn Chính vì thế Đề tài “Nghiên cứu cải tạo đất nhiễm mặn bằng than sinh học

từ một số phụ phẩm nông nghiệp” được đưa ra để nghiên cứu ứng dụng của các phụ

phẩm nông nghiệp có thể sản xuất được than sinh học nhằm mục đích cải tạo đất nhiễm mặn một cách hiệu quả nhất

2 Mục tiêu nghiên cứu

3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đất được lấy làm thí nghiệm trên một cánh đồng luân canh nuôi tôm và trồng lúa Than sinh học từ các phụ phẩm nông nghiệp: vỏ trấu, thân lá ngô, thân cành nhãn Các pha hấp phụ muối trong đất nhiễm mặn phèn của các loại than sinh học và sử dụng than sinh học để hấp phụ muối trong đất nhiễm mặn

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Đất nhiễm mặn phèn được sử dụng cho thí nghiệm này được lấy ở huyện Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh Trên mỗi ruộng được chọn, đất được lấy từ 8 điểm chéo góc, phân bố đều trên ruộng ở độ sâu tầng mặt 0-15 cm Đất từ 8 điểm chéo góc trên

1 ruộng được gộp lại thành 1 mẫu tổng hợp và khoảng 10 kg đất/1 ruộng được lấy Mẫu đất sau lấy được chuyển về phòng thí nghiệm, phơi khô trong không khí, tránh ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp, nghiền qua rây 2mm và chuẩn bị cho nghiên cứu

Ba loại than sinh học được sử dụng trộn với loại đất có độ mặn có giá trị EC = 4,5 dS/m để đo một số tính chất đất bị ảnh hưởng bởi than sinh học (nhiệt độ sản xuất than vào khoảng 350oC)

4

Phương pháp thống kế, xử lý số liệu: sử dụng phần mềm JMP 13.0 của SAS (USA)

để phân tích phương sai Anova, trắc nghiệm Post-hoc để phân hạng các trung bình nghiệm thức (kiểm định Turkey)

Phương pháp đồ thị, biểu đồ: Thể hiện các kết quả nghiên cứu

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: Đề tài đóng góp tính mới trong hoạt động nghiên cứu khoa học về khả năng cải tạo đất nhiễm mặn phèn của than sinh học, xác định được liều lượng tối

ưu của từng loại than sinh học để cải tạo đất mặn

Ý nghĩa thực tiễn: Ngăn ngừa, giảm thiểu ảnh hưởng của đất mặn đối với khả năng sinh trưởng và phát triển của cây lúa, cải thiện độ phì nhiêu của đất, tăng khả năng giữ chất dinh dưỡng trong đất, nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón (giảm lượng phân bón phải bổ sung do rửa trôi) và nâng cao năng suất cây trồng Từ đó, đề tài đưa ra các giải pháp sử dụng phân bón sinh học đất cho phát triển bền vững

5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Giới thiệu về than sinh học

Than sinh học (Biochar) hay còn gọi là than nhiệt phân bởi nó được sản xuất bằng cách nhiệt phân sinh khối trong điều kiện không có oxy Than sinh học là một chất rắn ổn định, giàu carbon và có thể tồn tại trong đất hàng nghìn năm và được sử dụng như một chất để cải tạo chất lượng đất [3] Than sinh học là sản phẩm thu được sau quá trình nhiệt phân các loại phế phụ phẩm nông nghiệp Với bản chất là hệ cacbon hữu cơ có các đặc tính vượt trội, khi đưa vào đất, than sinh học có tác dụng như một chất cải tạo đất giúp nâng cao lượng mùn, tăng cường hoạt động vi sinh vật, khả năng giữ nước, giữ ẩm, chất dinh dưỡng, từ đó tác động tích cực đến sức khỏe nền đất canh tác Đây là bước đệm giúp đảm bảo an ninh lương thực về lâu dài, đồng thời cũng là chìa khóa quan trọng để lưu trữ cacbon trong đất, giúp giảm phát thải khí nhà kính, chống biến đổi khí hậu toàn cầu Than sinh học có hàm lượng carbon cao và đặc tính xốp giúp đất giữ nước, dưỡng chất và bảo vệ vi khuẩn có lợi cho đất Than sinh học còn có đặc tính như một bể chứa Carbon tự nhiên, cô lập và giữ khí CO2 trong đất Than sinh học có thể được sản xuất từ bất kỳ loại sinh khối nào, từ đủ loại chất hữu

cơ thải ra trong quá trình trồng trọt và chế biến nông sản như vỏ trấu, vỏ cà phê, vỏ dừa, mụn dừa, vỏ đậu phộng, bã mía, vỏ hạt điều, lá cao su; rác thải hữu cơ đô thị; và các loại rác hữu cơ khác

1.2 Giới thiệu chung về đất nhiễm mặn và các giải pháp cải tạo đất nhiễm mặn

1.2.1 Đất nhiễm mặn

Đất nhiễm mặn là đất có tồn tại các loại muối hòa tan ở một nồng độ cao hơn bình thường, gây ảnh hưởng xấu đến cây trồng

6

Độ mặn của đất được xác định bằng cách đo độ dẫn điện của dung dịch được chiết từ hỗn hợp đất bão hòa nước Độ mặn được viết tắt là ECe (Electrical Conductivity of the extract) với các đơn vị đo là dS/m hoặc là mmhos/cm Các loại muối hòa tan muối phổ biến nhất hiện nay trong đất mặn là Clorua và Sunphat Canxi, Natri và Magie Nitrat có thể có mặt với số lượng hiếm Natri và Clorua là các ion chiếm tỉ lệ nhiều nhất trong các loại đất mặn Những loại muối này có nguồn gốc khác nhau (nguồn gốc lục địa, nguồn gốc biển, nguồn gốc sinh vật…), nhưng nguồn gốc nguyên thủy của chúng là từ các thành phần khoáng của đá núi lửa

 Nguyên nhân hình thành đất mặn

Nguyên nhân khách quan: Do các quá trình, tiến trình xảy ra trong tự nhiên, không

có sự tác động của con người Đất bị nhiễm mặn do sự tích tụ quá mức bình thường của các loại muối hòa tan trong đất Các muối này chủ yếu là muối của các ion Cl-,

SO42-, Ca2+, Mg2+, K+, Na+… Do vậy mà các vùng đất mặn thường là các vùng đất ít

bị tác động rửa trôi của mưa, các vùng khô hạn và bán khô hạn, đất ngày một tích tụ nhiều muối và đất bị mặn hóa Ở nước ta, đất mặn lại có nguyên nhân là đất nhiễm mặn từ biển, bị nước biển xâm thực, nước biển theo các đường sông, nước ngầm vào sâu trong nội địa

Nguyên nhân chủ quan: Do quá trình sống, canh tác của con người gây tác động đến các đặc điểm tự nhiên của đất Ngoài việc tích tụ trong đất do các tiến trình tự nhiên, muối cũng có thể được tích tụ do tưới tiêu không hợp lí của con người trong quá trình canh tác Vì nước tưới thường là nước lấy trực tiếp từ các sông Nước này thường chứa một lượng muối khoáng lớn (do nhận được từ các vùng đất khác nhau mà nó chảy qua) Khi tưới, vì một lí do nào đó, hoặc do tưới quá nhiều, lượng muối này không đươc cây trồng sử dụng hết, lại không bị rửa trôi đi nơi khác, nó sẽ tích lại và ngày càng làm cho đất bị nhiễm mặn Việc con người sử dụng nước đầu nguồn quá mức làm cho mực nước ở các sông thấp xuống, điều này cũng là nguyên nhân làm cho đất bị nhiễm mặn do nước biển xâm lấn sâu vào trong nội địa

7

 Tính chất

Đất mặn là đất có chứa lượng muối tan đủ lớn làm giảm sự tăng trưởng của cây trồng Một số ion thường gặp trong đất mặn là Na+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42-, Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng, nếu đất mặn chỉ chứa một loại muối tan thì sẽ có tính độc cao hơn rất nhiều so với đất có cùng độ mặn và chứa nhiều loại muối tan khác nhau Hiện tượng này có thể được giải thích bằng sự đối kháng ion

Đất mặn thường có độ trương lớn và dẻo quánh lại khi gặp nước, trong khi vào mùa khô thì lại co lại tạo nên sự nứt nẻ Từ đó, nước mang theo muối càng dễ dàng leo lên lớp đất mặt và bốc hơi, để lộ ra những vệt muối tráng trên lớp mặt vào thời gian (khô)

đó Hiện tượng trương và co lại của đất được giải thích do sự xuất hiện của ion Na+

dẫn tới khả năng tán keo trong đất của ion Na+

Đối với đất mặn, pH thường trung tính và có khuynh hướng hơi kiềm (do chứa nhiều ion kiềm Na+ )

Áp suất thẩm thấu của dung dịch trong đất mặn cao, gây cản trở cho sự hấp thụ của nước và dinh dưỡng của cây trồng Bên cạnh đó, do tổng số muối tan tỷ lệ thuận với

áp lực thẩm thấu trong dung dịch đất, nên độ mặn của đất càng lớn áp suất thẩm thấu càng mạnh dẫn đến sự hấp thụ của cây trồng tăng Đấy là lý do tại sao phần lớn cây trồng thường không sinh trưởng và phát triển được ở loại đất có độ mặn cao

 Diện tích đất mặn

Chưa có các số liệu chính xác về diện tích đất mặn trên thế giới mà chỉ có ước tính của các nhà khoa học đất trên thế giới Diện tích đất mặn trên thế giới theo Massoud được trình bày trong Bảng 1

8

Bảng 1.1 Ước tính diện tích đất mặn trên thế giới [21]

Khu vực Diện tích đất mặn ( 1000 ha)

 Phân bố địa lý của đất mặn

Đất mặn được phân bố ở các vùng có điều kiện khí hậu, đất đai khác nhau trên thế giới, là loại đất có vấn đề và có những yếu tố hạn chế năng suất cây trồng Đất mặn được phân bố ở khắp các châu lục: châu Á, châu Âu, châu Phi, châu Mỹ, châu Đại Dương

1.2.2 Giải pháp cải tạo đất nhiễm mặn

 Biện pháp thủy lợi: hay còn gọi là phương pháp rửa mặn bằng cách hạ thấp mực

nước ngầm để loại bỏ muối ra khỏi vị trí chứa nhiều muối Để thực hiện hiệu quả biện pháp này, cần phải xây dựng hệ thống thủy lợi hoàn chỉnh để thuận lợi trong việc đưa nước vào rửa mặn và tiêu nước đi dễ dàng Rửa mặn được thực hiện nhiều lần và nhiều mùa, tùy thuộc vào nguồn nước ngọt sẵn có để sử dụng Ngoài ra cần đắp đê

để không cho nước biển tràn vào do hoạt động thủy triều

9

 Biện pháp canh tác: Áp dụng kỹ thuật canh tác cho vùng đất mặn như cày không

lật, xới nhiều để muối không bốc lên bề mặt Sử dụng phương pháp luân canh cơ cấu cây trồng, vật nuôi, cụ thể tại các vùng đất mặn hay vùng sát biển thì phù hợp nuôi

trồng thủy sản, tiếp theo là trồng các cây chịu mặn, trong cùng là trồng lúa

 Biện pháp sinh học: Ứng dụng công nghệ sinh học để lai tạo các giống cây chịu

mặn; nghiên cứu các hệ thống cây trồng, vật nuôi thích hợp trên vùng đất nhiễm mặn Ngoài ra cần phát triển rừng trên đất mặn, bảo vệ rừng ngập mặn và các hệ sinh thái

và hạt keo

1.3 Tổng quan về nghiên cứu than sinh học trên đất nhiễm mặn

1.3.1 Tại Việt Nam

Trong những năm gần đây tại nước ta, than sinh học đã được sản xuất tương đối phổ biến từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như vỏ trấu, rơm, bã mía, thân cành lá ngô Mục đích chính của việc sản xuất than sinh học thường làm giá thể cho làm vườn, làm phân bón đề làm tăng độ phì đất và làm nguyên liệu năng lượng Các nghiên cứu về than sinh học ở trong nước cũng khá đa dạng Tran Thi Tu [6] đã nghiên cứu các tính chất vật lý và hóa học của than sinh học được sản xuất từ vỏ trấu Nhóm tác giả Huỳnh Phan Khánh Bình [1] đánh giá tính chất của các loại than sinh

để sản xuất than sinh học quy mô hộ gia đình Các nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá tính chất, chất lượng, và mức độ cải thiện tính chất đất của một số các loại sinh khối khác nhau

Nghiên cứu gần đây của nhóm tác giả Vũ Thùy Dương [2] cho thấy các loại sinh khối khác nhau tạo ra các than sinh học có tính chất khác nhau và than sinh học từ cây lục bình có tổng lượng các muối hòa tan cao tương ứng với chỉ số EC cao Do đó, loại than sinh học từ cây lục bình có thể không hiệu quả khi sử dụng trên đất nhiễm mặn Nhóm tác giả Nguyễn Văn Phương [5] đã khảo sát các tính chất của than sinh học như hàm lượng C, H, O, pH, diện tích bề mặt và chỉ số dung tích hấp phụ cation (cation exchange capacity, CEC) của than từ rơm và vỏ trấu ở các mức nhiệt khác nhau Trong một nghiên cứu kéo dài hai năm, Đoàn Thu Thủy và cộng sự [14] báo cáo rằng than sinh học làm tăng sinh trưởng và năng suất cây ngô cũng như một số chỉ số đất trồng so với các công thức không sử dụng than sinh học Than sinh học cũng được nghiên cứu trong việc làm giảm phát thải khí CH4 và CO2 khi ủ than sinh học với nước thải từ quá trình xử lý yếm khí phân heo Bên cạnh đó, nhóm tác giả Vinh và cộng sự [24] đã nghiên cứu, đánh ảnh hưởng của than sinh học đến năng suất lúa, kết quả cho thấy than sinh học sản xuất từ rơm lúa, cây tre và cành cây kết hợp với các loại phân hữu cơ khi bón vào đất làm tăng năng suất lúa đến 130% tùy vào liều lượng bón Nghiên cứu trên đất xám bạc màu Hà Nội của Vu [27] báo cáo rằng bón than sinh học sản xuất từ vỏ trấu làm tăng năng suất lúa lên 9 – 10% Các nghiên cứu triển khai hầu hết đều chưa đề cập đến cải tạo chất lượng của đất nhiễm mặn Như vậy, việc ứng dụng than sinh học để xử lý, cải tạo đất nhiễm mặn vẫn còn

là một vấn đề cần được triển khai nghiên cứu để có thêm đánh giá và cơ sở dữ liệu khoa học

11

1.3.2 Trên thế giới

Trên thế giới hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về ứng dụng của than sinh học trong nông nghiệp, về tác động tích cực đến từng loại đất và cây trồng cũng như phân tích được những hạn chế của than sinh học từ những loại phế phụ phẩm khác nhau và những chế độ nhiệt phân khác nhau

Đã có nhiều nghiên cứu chứng minh rằng khi bón than sinh học vào trong đất không chỉ tăng độ xốp cho đất mà cũng có thể cải thiện việc lọc muối hòa tan để làm giảm

EC trong đất Trong một nghiên cứu gần đây, Yue và cộng sự (2016) đã báo cáo rằng nước từ các mẫu rửa trôi theo lượng than sinh học bón vào đã thoát ra sớm hơn 24 đến 40 ngày trước đó, điều đó có nghĩa là EC giảm xuống so với mẫu không có than sinh học Việc giảm EC trong đất được cho là do sự cải thiện của than sinh học làm tăng độ xốp của đất và độ dẫn thủy lực dẫn đến làm tăng tốc độ rửa trôi muối

Than sinh học có thể làm tăng độ màu mỡ của đất và năng suất cây trồng thông qua quá trình (a) làm giảm sự chua hóa đất, (b) nâng cao khả năng giữ dinh dưỡng của đất [17] (c) tăng cường kết cấu đất và (d) làm tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng như N, P và K [16] Nghiên cứu của Zhang và cộng sự [29] chỉ ra rằng, than sinh học được sản xuất từ rơm của lúa mì có tác dụng làm tăng chỉ số pH và hàm lượng carbon tổng số trong đất từ đó làm tăng năng suất lúa nước Tương tự, theo Pratiwi và Shinogi [25] than sinh học sản xuất từ vỏ trấu khi bón vào đất lúa nước làm giảm tỷ trọng đất, làm tăng độ dẫn nước bão hòa và hàm lượng nước dễ tiêu trong đất, cuối cùng làm tăng sinh trưởng lúa nước Một nghiên cứu khác ở Trung Quốc của Dong và cộng sự [15] cho thấy rằng, khi bón than sinh học vào đất có thể làm tăng năng suất lúa nước đến 21,6%

Theo Amini và cộng sự [9], trên thế giới than sinh học đã được nghiên cứu nhiều và các công trình này chủ yếu tập trung trên đất không bị nhiễm mặn, chỉ có khoảng 11 công trình nghiên cứu về ứng dụng của than sinh học trên đất nhiễm mặn Vì vậy, các

dữ liệu ứng dụng than sinh học trên đất nhiễm mặn còn rất hạn chế Gần đây nhất, trong một bài đánh giá tổng quan, Dahlawi và cộng sự [13] đã liệt kê đến 21 công trình được thực hiện và công bố về việc sử dụng than sinh học cải tạo đất nhiễm mặn

12

Sự chênh lệch về số lượng công trình nghiên cứu trong hai năm 2016 và 2018 được thống kê bởi hai nhóm tác giả trên cho thấy sử dụng than sinh học trên nhóm đất nhiễm mặn đang ngày càng được quan tâm nhiều hơn trên toàn thế giới

Trên đất nhiễm mặn, các nghiên cứu chủ yếu tập trung đánh giá ảnh hưởng của than sinh học đối với sinh trưởng, phát triển của các loại cây trồng nói chung Artiola và cộng sự [10] nghiên cứu trên đất kiềm và kết luận sử dụng than sinh học làm tăng sinh khối của cây rau diếp Theo Akhtar và cộng sự [7], than sinh học làm hạn chế các ảnh hưởng của đất mặn lên sinh trưởng và phát triển của cây ngô Các tác giả còn chứng minh rằng than sinh học làm hạn chế các ảnh hưởng của các muối trong đất mặn bằng cách làm giảm nồng độ Na trong trong dịch từ mạch gỗ xylem của ngô và giữ cân bằng dinh dưỡng trong thân cây Khi bón than sinh học trên đất nhiễm mặn trung bình, năng suất lúa mì tăng đến 38% trong vòng 2 năm so với không sử dụng than sinh học [19] Các tác giả cũng cho rằng than sinh học làm giảm chỉ số EC, pH

và một số chỉ số khác giúp tăng năng suất của lúa mì Một nghiên cứu khác trên đất nhiễm mặn trồng ngô của Lashari và cộng sự [20] cho thấy rằng, khi sử dụng than sinh học sinh trưởng và năng suất của cây ngô tăng lên từ 23% đến 95%, đồng thời các chỉ

số về độ mặn như EC, SAR, ESP, nồng độ trao đổi của Na+ trong đất giảm xuống từ

28 đến 50% Trong một công bố tổng quan tác giả Ali và cộng sự [8] tổng kết rằng, than sinh học làm giảm mức độ hấp thu Na+ đồng thời làm tăng mức độ hấp thu K+

của cây trồng trên đất nhiễm mặn Theo Sun và cộng sự [26], than sinh học làm tăng chất lượng đất nhiễm mặn từ đó cải thiện sinh trưởng cây trồng Từ các kết quả nghiên cứu trên cho thấy khả năng hấp phụ muối của than sinh học là cơ chế trung tâm trong các nghiên cứu về vai trò của than sinh học trên đất nhiễm mặn.Trên cơ sở các nghiên cứu mà thế giới đã thực hiện kết hợp với các dẫn chứng, số liệu đã công

bố và các kết luận như trên, chúng ta có thể thấy rằng hiện nay các nghiên cứu về than sinh học trên đất nhiễm mặn trên toàn thế giới còn khá hạn chế Cơ chế hoạt động của than sinh học làm giảm các ảnh hưởng của đất nhiễm mặn đến cây trồng có liên quan đến các chỉ số về độ mặn của đất, vẫn còn hạn chế, cần được nghiên cứu sâu hơn, rõ ràng hơn

13

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nội dung nghiên cứu

 Nội dung 1: Khảo sát các đặc tính của than sinh học sản xuất từ các loại phụ phẩm nông nghiệp khác nhau

- Lấy mẫu các phụ phẩm Nông nghiệp;

- Sản xuất than;

- Phân tích các tính chất của than như EC, pH, các cation, cấu trúc than (SEM)

 Nội dung 2: Đánh giá ảnh hưởng của than sinh học đến chất lượng đất nhiễm mặn

- Bố trí thí nghiệm trong nhà lưới với 15 công thức (3 loại than x 5 tỷ lệ than) và bốn lần lặp lại, kiểu bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên Tổng số chậu cho thí nghiệm này là 3 x

5 x 4 = 60 chậu

- Quan trắc các chỉ số theo các thời điểm 5, 15, 30, 60 và 100 ngày sau khi bắt đầu thí nghiệm

- Tổng hợp số liệu, xử lý số liệu và tiến hành đánh giá

 Nội dung 3: Thảo luận về các biện pháp quản lý các phụ phẩm nông nghiệp theo hướng sản xuất than sinh học phục vụ cải tạo đất nhiễm mặn

- Trên cơ sở phân tích số liệu và đánh giá tại nội dung 2 Đề xuất các biện pháp quản

lý và sử dụng than sinh học phục vụ công tác cải tạo chất lượng đất nhiễm mặn.…

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu được lựa chọn trong quá trình thực hiện đề tài là phương pháp thực nghiệm

Thông qua một thí nghiệm để đi đến phân tích, so sánh kết quả thu được và đưa ra kết luận

14

 Nội dung 1: Khảo sát các đặc tính của than sinh học sản xuất từ các loại phụ phẩm nông nghiệp

a, Lấy mẫu các phụ phẩm Nông nghiệp

Trấu: thu mua tại các cơ sản xuất trấu, các hộ gia đình, trên địa bàn thành phố Thân cây ngô: thu mua ở các hộ gia đình trồng ngô Thân, lá ngô được thu mua ngày sau khi người dân đã thu hoạch bắp ngô, sau đó đem về vườn phơi khô

Thân cành nhãn: thu mua tại các hộ trồng nhãn Đường kính cành nhãn khoảng 4cm

3-b, Sản xuất than

Quy trình sản xuất than:

Đốt vỏ trấu: sử dụng phương pháp nhiệt phân trong lò với điều kiện yếm khí, kiểm soát nhiệt độ (khoảng 350oC) Sau khi lớp trấu chuyển thành màu đen thì tiến hành thêm hơi nước để kết thúc phản ứng cháy

Tương tự đốt thân cây ngô, cây nhãn

c, Phân tích các tính chất của than như EC, pH, các cation, cấu trúc than (SEM)

Phân tích EC bằng máy đo EC TCVN 8567:2010

Phân tích pH bằng máy đo pH TCVN 5979:2007

Phân tích các cation (N+, K+, Ca2+, Mg2+) bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên

tử, bằng máy đo quang phổ UV-VIS

Phương pháp đo SEM: Cấu trúc than sinh học ở độ phân giải micro (cấu trúc SEM) được xác định bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microspopy – SEM) chụp cấu trúc ba loại than sinh học Cấu trúc này được đo ở Phòng thí nghiệm siêu cấu trúc – Viện Vệ sinh dịch tễ Trung Ương theo phương pháp của Thanh Binh Nguyen [23]

Than và đất (sau khi đã được nghiền qua rây 2mm) được cân và trộn đều với nhau theo các tỷ lệ Từng tỷ lệ than được đóng vào 1 chậu nhựa có đường đường kính 20

cm và chiều cao 35 cm (khoảng 4-5 kg hỗn hợp đất và than được đóng vào 1 chậu) Hỗn hợp đất và than được tưới ngập bằng nước cất và giữ như thế cho đến 16 tuần sau đó.

Bảng 2.1 Các công thức nghiên cứu và thời gian lấy mẫu đất

Code Repl

icate

Loại than

Tỷ lệ than (%)

Thời gian lấy mẫu đất (ngày

từ khi bắt đầu thí nghiệm)

0 5 15 30 60 100 Đất

(kg)

Than (g)

Từ vỏ trấu

16

Từ thân cành nhãn

SO42- và các chỉ số EC và pH ở tỷ lệ 1:5, và CEC, acid trao đổi, P dễ tiêu Cụ thể các phương pháp phân tích được trình bày ở Bảng 2.2

18

Bảng 2.2 Tổng hợp các chỉ tiêu cần phân tích

4 Độ chua

19

Xây dựng chỉ số chất lượng đất

Chỉ số chất lượng đất được tính dựa vào phương pháp phân tích thành phần chính và phân tích nhân tố [22] Tất cả dữ liệu ban đầu đều được phân tích thống kê bằng một chiều Phân tích phương sai (ANOVA) cho một thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên Phân tích hồi quy tuyến tính đơn giản được thực hiện để kiểm tra sự phụ thuộc của năng suất sinh khối vào các thông số đất riêng lẻ Ngoài ra, chỉ số chất lượng đất (SQI) được tính toán dựa trên phương pháp phân tích thành phần/nhân tố chính theo công thức:

Trong đó n là số thông số đất; wi là trọng số của tham số thứ i và si là điểm của tham

số thứ i Wi (trọng số) được xác định bằng cách sử dụng phân tích thành phần chính/phân tích nhân tố và si được xác định thông qua công thức (2) và (3) Mười bốn thông số đất được phân tích được chia thành ba nhóm, bao gồm “nhiều hơn là tốt hơn”, “ít hơn là tốt hơn” và “trung tính” Các thông số ngày càng tốt bao gồm tất cả các thông số đất có mối tương quan thuận với năng suất sinh khối; các thông số ít hơn

là tốt hơn bao gồm những thông số có mối tương quan âm với năng suất sinh khối và trung tính bao gồm những thông số không có mối quan hệ với năng suất sinh khối Đối với các tham số trung tính hơn và tốt hơn, si được xác định theo công thức (2):

có giá trị eigen lớn hơn 1 hoặc tỷ lệ phần trăm lớn hơn 5% được giữ lại để ước tính trọng số của các thông số đất có giá trị tải trọng cao (> 0,5) với hệ số tương ứng Trọng số được tính dưới dạng eiSum đó, trong đó ei là giá trị riêng của yếu tố i và Sum là tổng giá trị riêng của tất cả các yếu tố còn lại sau PCA/FA SQI được tính

số ngẫu nhiên với giả thuyết trung bình = 0 và phân bố chuẩn Mô hình phân tích ANOVA đa yếu tố là γijk = µ + αi + βj + αβij + ε trong đó γkij : giá trị quan trắc trên

ô thứ k, áp dụng yếu tố A mức độ i và yếu tố B mức độ j; µ: trung bình tổng thể; αi : Ảnh hưởng của yếu tố A mức độ thứ I; βj: ảnh hưởng của yếu tố B mức độ j; αβij: Tương tác giữa 2 yếu tố A và B; ε : Sai số ngẫu nhiên, điều kiện là phải có phân bố chuẩn và độc lập Kết quả phân tích phương sai nếu có ý nghĩa thống kê thì giá trị LSD (Least Significant Difference) sẽ được tính và dùng để phân hạng giữa các công thức khác nhau Phân tích tương quan được thực hiện để khảo sát xu hướng ảnh hưởng than sinh học ở các tỷ lệ khác nhau đối với các thông số chất lượng đất

21

 Nội dung 3: Thảo luận các giải pháp quản lý phụ phẩm nông nghiệp phục vụ công tác cải tạo đất nhiễm mặn phèn

Từ kết quả nghiên cứu, sẽ chọn được loại than sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp với

tỷ lệ nào có tác dụng cải tạo đất nhiễm mặn để tiến hành phổ biến với người nông dân ứng dụng vào canh tác

Đưa ra các giải pháp quản lý loại phụ phẩm nông nghiệp, đặc biệt là phụ phẩm nông nghiệp có tính ứng dụng cao trong cải tạo đất nhiễm mặn

Phương pháp kế thừa: Tham khảo các giải pháp quản lý, sản xuất các sản phẩm phụ

từ phụ phẩm nông nghiệp từ các cơ quan quản lý nông nghiệp;

Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến các ý kiến định hướng của giảng viên hướng dẫn để hoàn thiện đề tài

22

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 Khảo sát đặc tính của than sinh học sản xuất từ các phụ phẩm nông nghiệp

Các đặc tính của các loại than sinh học được sản xuất từ phụ phẩm vỏ ngô, vỏ trấu, thân nhãn được thống kê tại bảng 3.1 và bảng 3.2

Bảng 3.1 Tính chất hóa học của các vật liệu trước thí nghiệm

Thông số Giá trị thống kê Đơn vị Than vỏ trấu Than ngô Than nhãn

23

Than sinh học có các đặc tính hóa học và vật lý khác nhau do sự khác biệt trong nguyên liệu gốc, nhiệt độ và phương thức nhiệt phân Kết quả phân tích ANOVA về tính chất của các loại than sử dụng thí nghiệm cho thấy:

Giá trị pH có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê đối với 3 loại than sử dụng, cao nhất là than ngô với giá trị là 9,3, tiếp theo là than trấu 8,46 và than nhãn với pH là 7,23 Than sinh học có tính kiềm cao pH Giá trị EC của cả 03 loại than có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê, dao động trong khoảng từ 0,19 đến 5,51 (dS/m); than ngô có giá trị cao hơn rất nhiều so với than vỏ trấu và than nhãn (EC trung bình của than ngô là 5,15), trong khi đó, ở than vỏ trấu và than nhãn thì giá trị này chỉ là 0,31

và 0,19 Nồng độ Cl của than ngô có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê so với loại than còn lại Tuy nhiên, 2 loại than nhãn và than trấu không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê Với nồng độ Cl tại than ngô là 31,66, còn đối với than nhãn là 1,81 và than trấu là 1,87 (g/kg), ít hơn rất nhiều so với than ngô

Đối với giá trị SO4, than nhãn có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê so với than ngô

và than trấu, còn than ngô và than trấu không có sự khác biệt, có thể nhận thấy tính chất tương đồng của than trấu và than ngô ở chỉ số này và đều cao hơn nhiều lần so với than nhãn, với nồng độ SO4 của than ngô và than trấu lần lượt là 7,56 và 7,57, trong khi đó với than nhãn là 0,66 (g/kg) Với giá trị độ chua trao đổi, than trấu có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê so với than ngô và than nhãn, còn than ngô và than nhãn không có sự khác biệt, có thể nhận thấy tính chất tương đồng của than ngô và than nhãn ở chỉ số này và đều thấp hơn so với than trấu, với độ chua trao đổi của than ngô và than nhãn lần lượt là 2,49 và 2,80, trong khi đó với than trấu là 4,07 (g/kg) Nồng độ P cho thấy có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê đối với 3 loại than sử dụng, cao nhất là than ngô với giá trị là 3.046,38, tiếp theo là than trấu 2.285,62 và than nhãn là 580,9 (mg/kg) Đối với giá trị CEC cho thấy có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê đối với 3 loại than sử dụng, than ngô với giá trị là 36,95 cao hơn trong than trấu và than nhãn với giá trị lần lượt là 23,88 và 20,27 (cmol/kg)

24

Bảng 3.2 Tính chất hóa học của các vật liệu trước thí nghiệm (tt)

Thông số Giá trị thống kê Đơn vị Than vỏ trấu Than ngô Than nhãn

Đối với Al, giữa than ngô và 2 loại than còn lại có sự khác biệt mang ý nghĩa thống

kê, còn than nhãn và than trấu không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê Tại than ngô nồng độ Al cao nhất là 0,05, tại than nhãn và vỏ trấu giá trị Al lần lượt là 0,03 và 0,02 (g/kg)

Với nồng độ Fe, của 3 loại than dao động trong khoảng 0,05 – 0,09 (g/kg), kết qủa phân tích ANOVA cho thấy giữa 3 loại than không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê

Đối với Mn, giữa than trấu và 2 loại than còn lại có sự khác biệt mang ý nghĩa thống

kê, còn than ngô và than nhãn không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê Tại than trấu nồng độ Mn cao nhất là 0,06, tại than ngô và than nhãn giá trị Mn lần lượt là 0,05

và 0,04 (g/kg)

Hình 3.1 Cấu trúc micro của than sinh học từ vỏ trấu (a), thân ngô (b), và cành nhãn

(c) ở độ phân giải 10 micro chụp bằng kính hiển vi điện tử quét

(Scanning Electron Microspopy – SEM)

Hình 3.1a cho thấy loại than từ vỏ trấu có nhiều lỗ xốp hơn các loại than khác Than

từ thân lá ngô cũng có nhiều lỗ xốp (Hình 1b) Tuy nhiên các thành của lỗ xốp của than ngô dày hơn than vỏ trấu Than từ thân cành nhãn có ít lỗ xốp và thành của các

lỗ xốp dày nhất trong các loại than (Hình 1c)

(Scanning Electron Microspopy – SEM)

Ở mức độ phóng đại nhỏ hơn, hình thái các loại than trong nghiên cứu cũng tương tự như ở Hình 1, than vỏ trấu có cấu trúc rỗng hơn, thành các lỗ xốp mỏng hơn than ngô Than nhãn có thành các lỗ xốp dày hơn các loại than còn lại

Có thể thấy rằng, than vỏ trấu với cấu trúc rỗng, lỗ xốp mỏng và có nhiều lỗ xốp hơn

so với than ngô và than nhãn có lượng lỗ xốp là thấp nhất trong ba loại than độ xốp của than vỏ trấu lớn nhất, chiếm 60,5 %, và thấp nhất là than nhãn, chiếm 25,3% Than vỏ trấu có tổng thể tích lỗ xốp lớn nhất và đường kính lỗ xốp phân bố chủ yếu