Chuyên đề PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu KHOÁNGVÀ ỨNG DỤNG TRONG TRỒNG TRỌT

Sử dụng các phương pháp phân tích thực vật để xác định mô hình trồng tối ưu và ứng dụng nitơ cho cải dầu mùa đông---7 3.. Bằng phương pháp phân tích thực vật có thể xác định nhu cầu dinh

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ

MINH NGÀNH SƯ PHẠM KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Chuyên đề:

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOÁNG

VÀ ỨNG DỤNG TRONG TRỒNG TRỌT

TP HCM, ngày 11 tháng 04 năm 2022.

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGÀNH SƯ PHẠM KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Chuyên đề:

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOÁNG

VÀ ỨNG DỤNG TRONG TRỒNG TRỌT

Thực hiện: Nhóm 1, Sáng Thứ SáuGVHD: ThS Lương Thị Lệ Thơ 

Thành viên:46.01.401.042 Nguyễn Thành Duy

46.01.401.081 Nguyễn Thị Ngọc Huệ46.01.401.179 Nguyễn Thị Hoài Nhi46.01.401.205 Nguyễn Thị Hà Phương46.01.401.216 Phan Trần Ngọc Quỳnh46.01.401.267 Phan Huỳnh PhươngThuỳ

46.01.401.297 Lê Trần Thanh Trúc46.01.401.314 Hồ Phan Ngọc Uyên

TP HCM, ngày 11 tháng 04 năm 2022.

Mục lục

1 Tổng quan -1

2 Phương pháp phân tích thực vật -2

2.1 Đặc điểm -2

2.1.1 Tầm quan trọng của phương pháp phân tích thực vật -2

2.2.2 Quy trình của phương pháp phân tích thực vật -2

2.2 Ứng dụng -6

2.2.1 Khả năng hấp thụ vi lượng (Cu, Fe, Zn và Mn) của cây bắp lai ở các mô hình luân canh trên dất phù sa không bồi ở ĐBSCL -6

2.2.2 Sử dụng các phương pháp phân tích thực vật để xác định mô hình trồng tối ưu và ứng dụng nitơ cho cải dầu mùa đông -7

3 Phương pháp thuỷ canh -9

3.1 Đặc điểm -9

3.1.1 Tầm quan trọng của phương pháp thuỷ canh -9

3.1.2 Quy trình của phương pháp thuỷ canh -11

3.1.3 Các hệ thống thuỷ canh cơ bản -12

3.2 Ứng dụng -13

3.2.1 Trồng rau thuỷ canh - hướng phát triển nông nghiệp sạch, có doanh thu lớn 13

3.2.2 Sự tăng trưởng, năng suất và chất lượng của cà chua được trồng bằng phương  pháp thủy canh -14

4 Kết luận -15 Tài liệu tham khảo

Sẽ có nhiều công cụ để đánh giá trạng thái dinh dưỡng của thực vật Phân tíchthực vật là một phương pháp hiệu quả vì nó sử dụng chính cây trồng như một bộ phậnchiết xuất chất dinh dưỡng Do đó, nó bổ sung cho phân tích hóa học đất và giúp dựđoán các rối loạn dinh dưỡng trước khi xuất hiện các triệu chứng trực quan trong môthực vật Bằng phương pháp phân tích thực vật có thể xác định nhu cầu dinh dưỡngnuôi cấy và xuất khẩu, xác định sự thiếu hụt dinh dưỡng gây ra các triệu chứng tương

tự, đánh giá tình trạng dinh dưỡng, giúp quản lý các chương trình bón phân và chẩnđoán về mức độ chất dinh dưỡng trong các cơ quan thực vật đa dạng

Thủy canh là một phương pháp nông nghiệp bền vững, có lợi nhuận và côngnghệ thân thiện với môi trường để trồng cây mà không cần đất Đây là cơ sở cho mộtnền nông nghiệp hiện đại, phát triển nhanh chóng, có thể thống trị sản xuất thực phẩmtrong tương lai Dung dịch dinh dưỡng và cách quản lý nó là nền tảng của một hệthống thủy canh thành công và là yếu tố quan trọng nhất quyết định đến sản lượng vàchất lượng cây trồng, điều này phần lớn phụ thuộc vào mức độ thu nhận chất dinhdưỡng của cây trồng từ dung dịch dinh dưỡng Việc cung cấp cân bằng các chất dinhdưỡng là điều kiện tiên quyết để sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên và ổn định độ

 pH của dung dịch, độ dẫn điện, mức độ O2và nhiệt độ là điều cần thiết để đạt đượcnăng suất cây trồng tối ưu trong hệ thống thủy canh

Dựa trên các tài liệu, sách tham khảo, và kiến thức thực tế, chuyên đề này donhóm thực hiện đề cập tới đặc điểm gồm tầm quan trọng và quy trình cũng như ứngdụng trong trồng trọt của phương pháp phân tích thực vật và phương pháp thuỷ canh. Nhằm hệ thống hoá các kiến thức cơ bản và chuyên sâu về phương pháp nghiên cứu

2khoáng và ứng dụng trong trồng trọt hiện đại.

2 Phương pháp phân tích thực vật.

2.1 Đặc điểm

2.1.1 Tầm quan trọng của phương pháp phân tích thực vật

Phương pháp phân tích được dùng để xác định sự hiện diện các nguyên tố vô cơ trong tro thực vật Tro chứa các nguyên tố vô cơ trong cây, hoặc ở trạng thái ionkhoáng, hoặc là thành phần của các hợp chất hữu cơ Nhằm dự đoán các vấn đề dinhdưỡng có khả năng ảnh hưởng đến năng suất cây trồng giữa quá trình lấy mẫu và thuhoạch Với quá trình theo dõi tình trạng dinh dưỡng của cây trồng để sản xuất câytrồng tối ưu Vì vậy, phương pháp phân tích các chất dinh dưỡng khoáng trong thựcvật là cần thiết để đánh giá chẩn đoán tình trạng dinh dưỡng thực vật

2.1.2 Quy trình của phương pháp phân tích thực vật

Phân tích hàm lượng thành phần của toàn cây hoặc từng bộ phận tùy theo mụcđích của nó Để ước tính hàm lượng dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng trong suốt mùasinh trưởng của nó, cần phải tính tổng lượng chất dinh dưỡng được hấp thụ

Để phân tích các yếu tố thực vật, một quá trình chuẩn bị mẫu là cần thiết để làmkhô và nghiền nát cây, và phương pháp phân hủy thực vật được chia thành một phương pháp phân hủy khô, trong đó cây nghiền được đốt ở nhiệt độ cao và sau đó phân tích tro, và một phương pháp phân hủy ướt phân hủy bằng axit mạnh Phân hủykhô đòi hỏi lò tăng lên khoảng 500 đến 600°, nhưng không cần thiết phải liên tục kiểmtra tình trạng của mẫu Các phương pháp phân hủy ướt có thể được phân hủy với sựhiện diện của các tấm nóng và các cơ sở khói, nhưng thời gian phân hủy kéo dài, mẫu phải được quan sát định kỳ và các yếu tố có thể được phân tích khác nhau tùy thuộcvào loại phân Do đó, tùy thuộc vào đặc điểm của nguyên tố cần phân tích, có thể chọnliệu các phương pháp phân hủy khô và ướt có khả thi hay không Phân hủy ướt thường

 bị phân hủy bằng cách sử dụng các thiết bị phân hủy vi sóng khi phân tích các nguyên

tố vi lượng vì hầu hết các kim loại dễ bay hơi bị mất trong quá trình phân hủy và cónguy cơ ô nhiễm

Phân tích nguyên tố của chất lỏng phân huỷ thực vật được xác định bằng phương pháp chuẩn độ thay đổi pH và phương pháp định lượng so màu, và axit silicic và tổnglưu huỳnh được định lượng ở dạng cặn hoặc kết tủa Vì phương pháp này khó phân

tích từng nguyên tố nên quang phổ plasma ghép cảm ứng (ICP) được sử dụng để phântích đồng thời các cation như K, Ca và Mg

Hình 1: Sơ đồ quy trình của phương pháp phân tích thực vật

Các phương pháp phân hủy thực vật và phương pháp phân tích nguyên tố doPhòng Phát triển Nông thôn thuộc Viện Khoa học Nông nghiệp Quốc gia Hàn Quốc(NIAST, 2000) đề xuất như sau:

Phương pháp H2SO4 –HClO4: 0,5 g mẫu khô đã nghiền thành bột khoảng 40mesh được cân trong bình Erlenmeyer để phân hủy và đồng thời Thêm 1 ml H2SO4 và

10 ml dung dịch HClO450% Đặt lên bếp điện trong tủ hút và đun ở nhiệt độ thấp lúcđầu sau đó tăng nhiệt độ dần dần, nhiệt độ phân hủy thích hợp là khoảng 310 ~ 410°C.Sau khi phân hủy, nó được làm lạnh và không Lọc qua bình định mức 100 ml bằnggiấy lọc và thêm nước cất để điều chỉnh dịch lọc đến 100 ml Phần còn lại trên giấy lọc

Mẫu thực vậtkhô

 Nghiền vàcân

HNO3 –H2SO4

P, K, Ca, Mg, Na

H2O2 –H2SO4

T – N, P, K,

Ca, Mg, Na,SiO2

được dùng để định lượng SiO 2 và phần dịch lọc được dùng để định lượng TN, P, K,

Ca, Mg, Na

Phương pháp HNO3 –H2SO4:  Thêm 20 ml dung dịch HNO3 – H2SO4 (1: 1)vào 2g mẫu khô đã được nghiền thành bột khoảng 40 mesh trong bình Erlenmeyer để phân hủy Từ bếp điện được nung nóng dần đến nhiệt độ thấp cho đến khi bay hếtkhí NO2có màu nâu đỏ, sau đó tiếp tục nung ở nhiệt độ cao dần trong khoảng 1 giờ thuđược dung dịch phân huỷ trong. Sau khi làm nguội dung dịch phân hủy, 2-3 ml dungdịch hòa tan Thêm HCl, thêm khoảng 50ml nước cất và đun nhẹ Sau một thời gian,

hạ nhiệt, lọc bằng giấy lọc và thêm nước cất để điều chỉnh dịch lọc đến 250 ml

Phương pháp H2O2 –H2SO4: 0,5 g mẫu khô cho vào bình micro-Kjeldahl và sau

đó conc Thêm 5ml H2SO4 Đặt lên bếp điện trong tủ hút và đun đến nhiệt độ thấp lúcđầu sau đó thêm 0,5 ml H2O2 vào mỗi lần đun đến nhiệt độ cao dần dần Vừa đun vừathêm H2O2 cho đến khi dung dịch phân hủy trở nên trong suốt Lọc bằng giấy lọc,thêm nước cất và điều chỉnh dịch lọc đến 100 ml

NitrogenTổng hợp Nitơ: Chuẩn bị 10-20 ml dung dịch axit boric 2% trong để nhận NH4.Lấy 10 ml dung dịch phân hủy, cho vào bình Kjeldahl, thêm 10 - 20 ml dung dịch NaOH 45%, kiềm hóa chất lỏng và bắt đầu chưng cất, ngừng chưng cất khi chất cấttrong nước đạt khoảng 70 ml Sau khi chuẩn độ lượng chứa của mẫu trắng bằng0,01NH2SO4, lượng thu được khi chưng cất dung dịch phân hủy được chuẩn độ bằng0,01NH2SO4 Điểm mà màu xanh lam đến màu hồng xuất hiện là điểm cuối (Baethgen

và Alley, 1989) Cần lưu ý rằng hơi nước trong ống chưng cất Kjeldahl không được rò

rỉ và nhiệt độ của dịch cất không được vượt quá 50°C

 N (%) = (TB) × f × nồng độ axit sulfuric (0,01) × 14 × 100 / khối lượng mẫu (g)T: ml dung dịch axit sunfuric tiêu chuẩn cần thiết để chuẩn độ mẫu

B: ml dung dịch axit sunfuric tiêu chuẩn được sử dụng để chuẩn độ mẫu trắngf: Giá trị hiệu chỉnh của dung dịch chuẩn axit sunfuric

PhosphatePhương pháp Vanadate: 10 mL dung dịch phân hủy được lấy trong bình dao

mổ 50 mL, trộn với dung dịch amoni meta vanadate 10 mL, phản ứng trong lồng ấp

30°C trong 15 phút để phát triển và sau đó hấp thụ được đo ở 470 nm Khối lượng củamẫu thực vật bị phân hủy trong quá trình tiền xử lý được phân hủy và lọc, do đó lượngdung dịch phân hủy được pha loãng và nhiều

P2O5 (mg.kg-1) = Đo lường (mg.kg-1) × mẫu pha loãng × 2,29Calcium

Phương pháp EDTA chuẩn độ 5 mL dung dịch thuỷ phân được đặt trong một bình hình tam giác 100 mL, 20 mL nước cất, sau đó 8M NaOH 5 mL, 10% KCN đượcthêm vào khoảng 1 mL, lắc tốt, và sau đó thêm khoảng 0,1 g chỉ số trộn 2-hydroxy-1-(2-hydroxy-4-sulfo-1-naphthylazo)-3-naphthoic axit 0,5 g và K2SO4 50 g và titrate với0,005N EDTA cho đến khi nó đạt đến màu xanh

Ca (%) = EDTA (mL) × Normality (0,005) × 20,04 × 100/5 × 1000/1 × 100/Khốilượng mẫu (g) × 1,4

MagnesiumPhương pháp chuẩn độ EDTA: Cho 5 ml dung dịch phân hủy vào bình tamgiác 100 ml, thêm 20 ml nước cất, sau đó thêm 5 ml dung dịch đệm NH 4Cl-

 NH4 OH Thêm 1 ml Na2 OH · HCl 10% hoặc KCN 10%, và sau đó 0,5 g 2-naphthylazo-6-nitro-2-2naphthol-4-sulfonate) và 50 g K 2 SO4 được trộn đều Thêmkhoảng 0,1 g và chuẩn độ bằng EDTA 0,005N cho đến khi chuyển sang màu xanhlam Ở đây, giá trị chuẩn độ là Ca + Mg, và nó được tính bằng cách trừ đi giá trị chuẩn

1-hydroxy-độ của Ca (Barrows và Simpson, 1962)

Mg (%) = EDTA (ml) × Định mức (0,005) × 12,15 × 100/5 × 1000/1 × 100 /trọng lượng mẫu (g) × 1,66

ManganPhương pháp amoni persulfat Lấy 20-25 ml dung dịch phân hủy trong cốc 150

ml, làm bay hơi trên bếp điện và làm nguội đến HgSO 4 và đồng thời HNO 3,

3N- NH4 H2 PO4, AgNO3 Sau khi thêm dung dịch hỗn hợp, pha loãng dung dịch thànhkhoảng 90 ml Thêm 1 g (NH4)2 S2 O3 vào, đun sôi khoảng 2 phút đến khi đủ màu, đểnguội, chuyển vào bình định mức 100 ml, thêm đầy đến vạch mức, lắc đều, và đo ở  bước sóng 540 nm

Mn (mg.kg-1) = giá trị đo được (mg.kg-1) × 100 / khối lượng mẫu (g) × hệ số pha loãng

BoronPhương pháp curcumin: 0,2 g mẫu đã làm khô được đưa vào ống ly tâm 50 ml polyetylen, thêm 10 ml HCl 0,5N, đậy nút, lắc trong 2 giờ và ly tâm ở tốc độ 3.000vòng/ phút trong 15 phút Lấy 1 ml phần nổi trên đĩa bay hơi, thêm 4 ml dung dịchnước curcumine, làm bay hơi đến khô trong nồi cách thủy 55°C, để yên trong 15 phút

và hòa tan kỹ bằng 25 ml etanol 95% 2 Lọc bằng giấy lọc Tại thời điểm này, một vài

ml dung dịch đầu tiên được loại bỏ và dung dịch tiếp theo được đo ở bước sóng 540

Cl (%) = 0,05N AgNO3 (ml) × 1,77 / 101,77: 1,77 ml Cl trên 1 ml AgNO30,05NSilicat

Khi phân hủy bởi H2SO4 –HClO4 hoặc H2O2 – H2SO4, cặn còn lại trên giấy lọcđược cho vào nồi nấu từ và cacbon hóa trước trong lò điện trong tủ hút, sau đó đưa vào

lò điện ở 600°C trong khoảng 2 giờ

Phép đo độ hấp thụ nguyên tử hoặc máy đo quang phổ plasma ghép cảmứng: Lấy một lượng nhất định dung dịch phân hủy và đo nó bằng máy quang phổ hấpthụ nguyên tử (AAS) hoặc máy quang phổ plasma ghép cảm ứng (ICP) (Huang vàSchulte, 1985) Nếu hàm lượng của mỗi nguyên tố cao thì pha loãng để có thể đưa vàođường chuẩn của dung dịch chuẩn

2.2 Ứng dụng

2.2.1 Khả năng hấp thụ vi lượng (Cu, Fe, Zn và Mn) của cây bắp lai ở các mô hình

luân canh trên dất phù sa không bồi ở ĐBSCL

(i) đánh giá khả năng hấp thu vi lượng của cây bắp lai trên các mô hình luân canh bắp lai với đậu xanh, mè và ớt; (ii) khảo sát sự phân bố nồng độ dưỡng chất vi lượngtrong các bộ phận của cây bắp Thí nghiệm nông trại được thực hiện trên 6 nông hộ,với diện tích mỗi lô thí nghiệm 36 m2 tại An Phú - An Giang Các nghiệm thức gồm(i) bắp-bắp-bắp-bón phân theo phương pháp SSNM; (ii) bắp-đậu xanh-bắp; (iii) bắp-mè-bắp; (iv) đậu xanh-bắp-bắp; (v) đậu xanh-ớt-bắp và (vi) bắp-bắp-bắp- bón phântheo nông dân theo thứ tự vụ Xuân Hè, Hè Thu và Đông Xuân Kết quả thí nghiệm chothấy luân canh bắp lai với đậu xanh, mè và ớt chưa làm gia tăng hấp thu vi lượng Cu,

Fe, Zn và Mn qua ba vụ canh tác Cây bắp lai lấy đi lượng dưỡng chất sắt là lớn nhất

và đồng là nhỏ nhất trong bốn vi lượng trên Hàm lượng Cu, Fe, Mn tập trung chủ yếutrong lá bắp trong khi Zn lại phân bố phần lớn trong hạt bắp Lượng dưỡng chất Cu,

Fe, Zn và Mn trung bình của các nghiệm thức lấy đi theo thứ tự là 169; 2996; 408; 240

g ha-1 vào vụ Đông Xuân trên đất phù sa không bồi An Phú - An Giang

Hình 2: Mô hình luân canh đối với cây ớt, ngô ngọt, bí đỏ tại An Phú – An Giang.2.2.2 Sử dụng các phương pháp phân tích thực vật để xác định mô hình trồng tối ưu

và ứng dụng nitơ cho cải dầu mùa đông

Cải dầu là một trong những cây lấy dầu quan trọng nhất trên toàn cầu Việc ápdụng phương pháp canh tác thích hợp (mô hình trồng và lượng nitơ) là cần thiết để đạtđược năng suất, chất lượng và hiệu quả sử dụng tài nguyên cao Hai kiểu trồng: trồngmàng phủ và trồng theo rãnh (RFMF) và trồng bằng phẳng (FP), và sáu lượng nitơ (N): 0 (N0), 60 (N60), 120 (N120), 180 (N180), 240 (N240), và 300 (N300) kg N ha – 

1 được bón trong ba vụ trồng trọt (2014–2017) Ba phương pháp phân tích quyết định

toàn diện: phân tích thành phần chính, phân tích mức độ tương quan xám và khốilượng entropy kết hợp và kỹ thuật động lực học để ưu tiên thứ tự tương tự với phương pháp dung dịch lý tưởng được sử dụng để đánh giá các chỉ số sinh trưởng và sinh lý,hấp thu chất dinh dưỡng, năng suất, chất lượng, thoát hơi nước, và hiệu quả sử dụngnước của cây cải dầu mùa đông Mô hình trồng trọt, lượng nitơ và sự tương tác củachúng ảnh hưởng đáng kể đến các chỉ tiêu nói trên Mẫu RFMF tăng đáng kể tất cả cácchỉ số so với mẫu FP Việc bón N cũng làm tăng rõ rệt tất cả các chỉ tiêu ngoại trừ hàmlượng dầu hạt, nhưng năng suất, sản lượng dầu và hiệu quả sử dụng nước đều giảm khilượng phân N vượt quá 180 kg N ha – 1 theo FP và 240 kg N ha – 1 theo RFFM Kếtquả đánh giá của ba phương pháp phân tích quyết định toàn diện chỉ ra rằng mô hìnhtrồng RFMF với 240 kg N ha – 1 là phương pháp canh tác thích hợp cho cải dầu vụđông ở tây bắc Trung Quốc Những phát hiện này có ý nghĩa quan trọng để tối đa hóanăng suất, tối ưu hóa chất lượng và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên của cải dầu

vụ đông

Hình 3: Sơ đồ các mô hình canh tác của cải vụ đông

Cơ sở khoa học và lịch sử phát triển:  Người đầu tiên nghiên cứu về thuỷ canh

là Boyle (1666), ông đã thử trồng cây trong những lọ con chỉ chứa nước, cây vẫn sống. Năm 1699, Jonh Wood Ward (Anh) đã trồng cây bạc hà trong nước có độ tinh khiếtkhác nhau, ông nhận thấy: Cây sinh trưởng trong nước tự nhiên (không làm tinh khiết)tốt hơn trong nước cất và cây sinh trưởng tốt nhất trong nước đục (có dung dịch đất)

Dù sao cách giải thích đúng đắn kết quả đó tức là đất hoặc nước không tinh khiết đãcung cấp dinh dưỡng cho cây trồng vẫn nằm ngoài sự hiểu biết của người thí nghiệmđầu tiên Giai đoạn đó các nhà khoa học đều tin vào sự quan trọng độc nhất của mùn -đất trong dinh dưỡng thực vật, gọi là “ thuyết mùn đất ”, thuyết này tồn tại cho đến thế

kỷ 19 Justus Vonliebig (1803 - 1873) đã xác định tầm quan trọng của muối vô cơ trong dinh dưỡng thực vật, gọi là “ thuyết vô cơ phân bón” Từ đó mở ra con đườngnghiên cứu khoa học về nguyên lý dinh dưỡng thực vật, dùng những dung dịch dinhdưỡng có hoặc không có giá thể rắn để trồng cây Có thể kể đến một số người đầu tiên

đã dùng cát hoặc các giá thể trợ khác để thí nghiệm như: Wiegmann (1771 - 1853),Polstorff (1781 - 1844), Boussingault (1802 1887) Từ năm 1849 đến 1856, Salm -Horstmar đã chứng minh được rằng cây lúa mạch muốn sinh trưởng phát triển được bình thường phải cần đến những nguyên tố như: N, P, S, Ca, K, Mg, Si, Fe, Mn Saukhi phát hiện được để cây trồng sinh trưởng và phát triển bình thường cần có 16nguyên tố cơ bản là: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, B, Cl; hai nhàsinh lý học thực vật người Đức Sachs và Knop (1838) đã đề xuất phương pháp trồngcây trong dung dịch Trong 16 nguyên tó cơ bản kể trên nếu thiếu bất kỳ một nguyên

tố nào trong số đó, cây cũng không thể hoàn tất được chu kỳ sinh trưởng, phát triểncủa mình một cách bình thường