Nghiên cứu khả năng ứng dụng của than sinh học “làm từ vỏ mắc ca trên đất nhiễm mặn” lên sự phát triển của cây lúa ở giai đoạn sớm quy mô phòng thí nghiệm

TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA THAN SINH HỌC “LÀM TỪ VỎ MẮC CA TRÊN ĐẤT NHIỄM MẶN” LÊN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA Ở GIAI ĐOẠN SỚM QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM II.. NHIỆM VỤ VÀ NỘI

NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN

1 Họ và tên sinh viên: Cao Trần Phú Quang

Ngày, tháng, năm sinh: 07/10/2001

Nơi sinh: Long An

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Lớp: DHMT15A, MSSV: 19436881

2 Họ và tên sinh viên: Trần Duy Sơn, MSSV: 19470431

Ngày, tháng, năm sinh: 09/07/2001

Nơi sinh: Vĩnh Long

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Lớp: DHMT15A, MSSV: 19470431

I TÊN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA THAN SINH HỌC “LÀM TỪ VỎ MẮC CA TRÊN ĐẤT NHIỄM MẶN” LÊN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA Ở GIAI ĐOẠN SỚM QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DỤNG

Nhiệm vụ:

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả tăng trưởng và sinh khối của cây lúa khi bổ sung than sinhhọc làm từ vỏ Mắc Ca trong điều kiện đất nhiễm mặn quy mô phòng thí nghiệm

Nội dung:

1 Khào sát tính chất đất sử dụng trong nghiên cứu

2 Khảo sát ảnh hưởng của đất bị nhiễm mặn lên sự phát triển của cây lúa non ( 15ngày theo dõi )

3 Khảo sát ảnh hưởng của than sinh học có nguồn gốc từ vỏ Mắc Ca lên sự tăngtrưởng và sinh khối của cây lúa non trong điều kiện đất nhiễm mặn

4 Đánh giá khả năng và tỉ lệ than sinh học thích hợp tương ứng với điều kiện nhiễmmặn

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 07/02/2023

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 24/04/2023

V GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : ThS Nguyễn Khánh Hoàng

Giảng viên hướng dẫn

(Ghi họ tên và chữ ký)

CN Bộ môn Công nghệ Môi trường

(Ghi họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu Trường Đạihọc Công nghiệp TP Hồ Chí Minh cùng các thầy cô khoa Công nghệ và kĩ thuật môitrường đã tạo điều kiện cho tác giả thực hiện khóa luận này Sau quá trình học tập, nghiêncứu dưới sự hướng dẫn của các thầy (cô) đã giúp tác giả hoàn thành bài khoá luận với đềtài: Nghiên cứu khả năng ứng dụng của than sinh học “làm từ vỏ Mắc Ca trên đất nhiễm mặn” lên sự phát triển của cây lúa ở giai đoạn sớm ở quy mô phòng thí nghiệm.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới thầy Nguyễn Khánh Hoàng đãhướng dẫn đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện khóaluận Thầy đã cung cấp những kiến thức cơ bản để tác giả có thể hoàn thành khóa luậnmột cách tốt nhất, giúp tác giả tiếp thu thêm được nhiều kiến thức góp phần vào quỹ kiếnthức của bản thân để có thể vận dụng trong các học phần tiếp theo và hơn nữa là giúp íchcho công việc của bản thân sau này Cuối cùng tác giả xin chân thành cảm ơn ViệnKHCN&QLMT- Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tácgiả thực hiện khóa luận này

Lời cuối cùng tác giả xin chúc toàn thể Ban lãnh đạo, quý thầy cô luôn dồi dào sứckhỏe, tiếp tục giảng dạy hết tâm huyết của mình cho những lứa tuổi học trò sau này để đấtnước ta ngày càng có nhiều nhân tài, những người giỏi chuyên môn trong các doanhnghiệp, xây dựng đất nước phát triển hơn nữa

Tác giả xin chân thành cảm ơn!

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

ĐỒNG Ý CHO NỘP BÀI

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

TÓM TẮT Tóm tắt

Với mục đích ứng dụng cải tạo chất lượng đất trong điều kiện nhiễm mặn, Than sinh học

có nguồn gốc từ vỏ Mắc Ca đã được sử dụng với các tỉ lệ 0,5%; 1% và 2% trong cácnghiệm thức đất bị nhiễm mặn ở các nồng độ 0,2%, 0,4% và 0,8% để theo dõi sự pháttriển của cây lúa trong thời gian 15 ngày Các thông số phát triển bao gồm: Chiều cao câythu nhận hàng ngày; Chiều dài rễ; Tổng sinh khối và sinh khối rễ được thu nhận sau 15ngày Thí nghiệm được bố trí với 3 lần lập lại đồng thời tiến hành song song với nghiệmthức đối chứng Kết quả đã cho thấy rằng, tăng trưởng chiều cao của cây lúa, tổng sinhkhối và chiều dài rễ lúa trong thời gian 15 ngày tỉ lệ nghịch với độ nhiễm mặn của đất.Khi bổ sung than sinh học làm từ vỏ Mắc Ca vào đất nhiễm mặn với các tỉ lệ khác nhaucho thấy sự cải thiện các chỉ số tăng trưởng của cây lúa so với nghiệm thức đối chứng Tỉ

lệ than sinh học làm từ vỏ Mắc Ca 1% phù hợp giúp cải thiện các chỉ số phát triển của câylúa trong điều kiện đất nhiễm mặn

Từ khóa Than sinh học; Đất nhiễm mặn; Cải tạo đất; Vỏ Mắc Ca

Abstrate

To improve soil quality in saline conditions, Biochar derived from Macadamia husk wasused at the rate of 0.5%; 1%, and 2% in saline soil at concentrations of 0.2%, 0.4%, and0.8% to monitor the growth of rice plants for 15 days Growth parameters include Plantheight obtained daily; Root length; Total biomass and root biomass collected after 15 days.The experiment was arranged with 3 replications and carried out in parallel with thecontrol treatment The results showed that the growth of rice plant height, total biomass,and rice root length during 15 days was inversely proportional to the salinity of the soil.When adding biochar to saline soil with different ratios showed an improvement in thegrowth parameters of rice plants compared with the control treatment The appropriateproportion of biochar made from Macadamia husk 1% helps improve rice's growthindicators in saline soil conditions

Key word Biochar; Soil salinity; Soil improvement; Macadamia husk

MỤC LỤC

Tóm tắt vi

Tóm tắt vi

Abstrate vi

Mục lục vii

Danh mục chữ viết tắt x

Danh mục bảng biểu và hình ảnh xi

Danh mục bảng biểu xi

Danh mục hình ảnh xi

Mở đầu xiii

Mục đích nghiên cứu xiv

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu xiv

Nội dung nghiên cứu xiv

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài xv

Chương 1 Tổng quan tài liệu 1

1.1 Thực trạng nhiễm mặn đồng bằng sông Cửu Long 1

1.1.1 Đất Nông nghiệp 1

1.1.2 Đất nhiễm mặn 4

1.2 Than sinh học 6

1.2.1 Tính chất vật lý 6

1.2.2 Tính chất hóa học 7

1.2.3 Vai trò của than sinh học 7

1.3 Than sinh học có nguồn gốc từ Maccadamia 7

1.3.1.Nguồn nguyên liệu Mắc Ca 7

1.3.2.Than sinh học làm từ vỏ Mắc Ca 14

1.4 Ứng dụng than sinh học cải tạo chất lượng đất 14

1.5 Cây lúa nước OM 5451 15

1.5.1 Nguồn gốc của giống lúa OM 5451 15

1.5.2 Đặc tính của giống lúa OM 5451 16

Chương 2 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 17

2.1 Vật liệu nghiên cứu 17

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 17

2.1.2 Vật liệu 17

2.1.3 Máy móc nghiên cứu 18

2.1.4 Hóa chất 18

2.2 Phương pháp nghiên cứu 18

2.2.1 Bố trí thí nghiệm 18

2.2.2 Phân tích các chỉ tiêu lý hóa đất 20

2.2.4 Thu nhận các thông số phát triển của cây lúa 20

2.2.5 Xử lý số liệu thí nghiệm 21

Chương 3 Kết quả và bàn luận 23

3.1 Kết quả phân tích chất lượng đất 23

3.2 Sự phát triển của cây lúa trong điều kiện nhiễm mặn 23

3.3 Tăng trưởng của cây lúa có bổ sung than với các tỉ lệ khác nhau trong điều kiện nhiễm mặn 27

3.4 Sự phát triển hệ rễ trong điều kiện nhiễm mặn 30

3.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ than lên sự phát triển của hệ rễ 31

Chương 4 Kết luận và kiến nghị 34

4.1 Kết luận 34

4.2 Kiến nghị 34

Tài liệu tham khảo 36

Phụ lục 45

Phụ lục A 45

Phụ lục B 47

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Stt Chữ viết tắt Giải thích

1 ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

4 PTNT Phát triển Nông thôn

5 QĐ-TTg Quyết định Thủ tướng chính phủ

DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH ẢNH

Danh mục bảng biểu

Bảng 1.1 Diện tích và sản lượng Mắc Ca trên thế giới năm 2020 9

Bảng 2.1 Bảng bố trí thí nghiệm 19

Bảng 3.1 Phân tích thông số hóa lý đất sử dụng trong nghiên cứu 23

Bảng 3.2 Giá trị trung bình các nghiệm thức 23

Bảng 4.1 Số liệu thí nghiệm thông số chiều cao cây lúa trong 15 ngày (mm) 45

Bảng 4.2 Giá trị trung bình các nghiệm thức 46

Danh mục hình ảnh Hình 1.1 Các thành phần của đất 1

Hình 1.2 Quả Mác ca vỏ láng và vỏ nhám 8

Hình 1.3 Sơ đồ và các sản phâm của quy trình chế biến quả Mắc Ca 13

Hình 1.4.Than sinh học làm từ vỏ Mắc Ca 14

Hình 2.1 Vị trí lấy mẫu đất 17

Hình 2.2 Cân phân tích và sấy âm hồng ngoại Satorius 18

Hình 2.3 Các khay thí nghiệm 19

Hình 2.4 Đo chiều cao cấy lúa trong suốt thời gian thử nghiệm 21

Hình 2.5 Đo chiều dài rễ sau 15 ngày thử nghiệm 21

Hình 3.1 Tăng trưởng chiều cao của các nghiệm thức thay đổi độ nhiễm mặn 25

Hình 3.2 Lượng sinh khối tổng các nghiệm thức thay đổi độ nhiễm mặn 25

Hình 3.3 Chiều dài rễ sau 15 ngày của các nghiệm thức thay đổi độ nhiễm mặn 26

Hình 3.4 Ảnh hưởng của Than sinh học đến tăng trưởng của cây lúa trong điều kiện thay

đổi độ nhiễm mặn 27

Hình 3.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ than sinh học 1% đến tăng trưởng của cây lúa khi thay đổi độ nhiễm mặn 28

Hình 3.6 Sinh khối tổng của cây lúa sau 15 ngày của các nghiệm thức thí nghiệm 28

Hình 3.7 Ảnh hưởng của than sinh học tỉ lệ 1% đến sinh khối trong điều kiện nhiễm mặn thay đổi 29

Hình 3.8 Chiều dài rễ trong điều kiện thay đổi độ nhiễm mặn 30

Hình 3.9 Sinh khối rễ trong điều kiện thay đổi độ nhiễm mặn 31

Hình 3.10 Chiều dài rễ của các nghiệm thức than và độ nhiễm mặn khác nhau 32

Hình 3.11 Chiều dài rễ với nghiệm thức 1% than sinh học trong điều kiện thay đổi độ nhiễm mặn 33

Hình 3.12 Sinh khối rễ khi bổ sung 1% than sinh học trong điều kiệnthay đổi độ nhiễm mặn 34

Hình 4.1 Thu nhận thông số phát triển chiều cao cây lúa 47

Hình 4.2 Bổ sung âm và bảo vệ tránh nước mưa 48

Hình 4.3 Thu nhận sinh khối và đo chiều dài rễ 48

Hình 4.4 Xác định âm độ và sinh khối 49

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết

Theo Trung tâm phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai, Bộ Nông nghiệp và Phát triểnnông thôn: Xâm nhập mặn là hiện tượng nước mặn với nồng độ mặn bằng 4‰ xâm nhậpsâu vào nội đồng khi xảy ra triều cường, nước biển dâng hoặc cạn kiệt nguồn nước ngọt

Xâm nhập mặn gây ảnh hưởng nặng nề đến đời sống nhân dân và sự phát triểnkinh tế xã hội, đặc biệt là ảnh hưởng trực tiếp tới cây trồng Nước mặn sẽ phá hủy cấutrúc đất, đất bị nén chặt, rễ cây bị giảm khả năng phát triển, giảm tính thâm thấu và thoátnước, rễ cây sẽ bị bít khí, không được thông thoáng dẫn đến сây bị giảm năng suất và sựsinh trưởng phát triển của cây

Từ cuối năm 2014, do ảnh hưởng của hiện tượng El Nino, nền nhiệt tăng cao, thiếuhụt lượng mưa, làm gia tăng tình trạng hạn hán, xâm nhập mặn Cùng với sự gia tăng củamực nước biển và sự thay đổi các yếu tố khí tượng đã làm cho độ mặn xâm nhập sâu hơnvào đất liền Mùa khô năm 2015-2016, 10/13 tỉnh, thành phố thuộc khu vực ĐBSCL đãphải công bố thiên tai do hạn hán, xâm nhập mặn gây ra Tổng thiệt hại lên đến 7.900 tỷđồng

Sang đến mùa khô năm 2019-2020, hạn hán, xâm nhập mặn ở ĐBSCL được đánhgiá ở mức nghiêm trọng nhất trong lịch sử, còn gay gắt hơn cả mùa khô 2015-2016 Dùvậy, do dự báo sớm các thách thức này, dưới sự chỉ đạo điều hành sát sao của Chính phủ,các địa phương đã triển khai nhiều giải pháp để chủ động phòng chống đã giúp giảm thiểuđáng kể thiệt hại Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tổng diệntích lúa bị thiệt hại do hạn mặn là 58.400 ha, bằng 14% so với diện tích bị ảnh hưởng năm2015-2016; diện tích cây ăn trái bị thiệt hại là 25.120 ha, bằng 88% so với diện tích bị ảnhhưởng năm 2015-2016; có tổng cộng khoảng 96.000 hộ dân gặp khó khăn trong thời giandiễn ra hạn, mặn, bằng 54% mức ảnh hưởng năm với năm 2015-2016 [1]

Trong bối cảnh hạn mặn ngày càng tăng của vùng Đồng bằng Sông Cửu Long,đồng thời tìm kiếm giải pháp giảm tác động của hiện tượng nhiễm mặn đối cới cây trồng.Trên cơ sở đó, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA THAN SINH HỌC “LÀM TỪ VỎ MẮC CA TRÊN ĐẤT NHIỄM MẶN” LÊN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA Ở GIAI ĐOẠN SỚM QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM nhằm cải thiện môi trường đất, nâng cao năng suất cây trồng

nhưng vẫn đảm bảo an toàn với môi trường

Mục đích nghiên cứu

Tìm hiểu và đánh giá ảnh hưởng của than sinh học làm từ vỏ Mắc Ca đến tăngtrưởng của cây lúa trong điều kiện nhiễm mặn

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

-Đất trồng lúa tại Đồng bằng Sông Cửu Long

-Sự phát triển của giống lúa nước OM 5451 trong thời gian 15 ngày

-Khả năng sinh trưởng của cây lúa nước khi thêm than sinh học vào

-Ảnh hưởng của than sinh học lên sự tăng trưởng của cây lúa nước trong điều kiện nhiễmmặn

Nội dung nghiên cứu

Ảnh hưởng của than sinh học lên sự tăng trưởng của cây lúa non (15 ngày) trongđiều kiện nhiễm mặn ở giai đoạn sớm quy mô phòng thí nghiệm

-Phân tích thông số lý hóa đất sử dụng trong nghiên cứu

-Theo dõi thông số phát triển của cây lúa non trong 15 ngày

-Thu nhận các thông số tăng trưởng của cây lúa non trong điều kiện nhiễm mặn

-Thu nhận các thông số phát triển của hệ rễ trong điều kiện nhiễm mặn

-Thu nhận và xác định sinh khối tổng và sinh khối rễ của cây lúa non sau 15 ngày

-Đánh giá ảnh hưởng của than sinh học làm từ vỏ Mắc Ca lên các thông số tăng trưởng

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Bước đầu tạo hướng nghiên cứu ứng dụng khả năng sử dụng than sinh học làm từ

vỏ Mắc Ca giúp cải thiện khả năng tăng trưởng của thực vật trong điều kiện nhiễm mặn

Là cơ sở áp dụng nông nghiệp thích ứng trong điều kiện biến đổi khí hậu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Thực trạng nhiễm mặn Đồng bằng Sông Cửu Long

1.1.1 Đất Nông Nghiệp

Tính chất vật lý: Đất phải có khả năng giữ nước cao và hút nước tốt Đất được coi là có

tính chất vật lý tốt hoặc có kết cấu tốt thì sẽ đảm bảo cả hai chức năng này Đất chủ yếucấu thành từ chất rắn,(khoáng chất và chất mùn), nước và không khí Đất có kết cấu tốthay không đều tùy thuộc ở sự phân bổ của từng thành phần nói trên Nếu như quá rắn thìđất lại trở nên cứng Để rễ cây có thể mọc xuyên qua thì đất phải mềm Quá nhiều nướctrong đất sẽ làm giảm tỷ lệ không khí và gây ra sự thiếu oxi cho rễ cây Quá nhiều khôngkhí trong đất sẽ gây ra khô hạn Như vậy, sự phân bổ tối ưu giữa nước, không khí và chấtrắn là điều rất quan trọng để xác định đất tốt

Hình 1.1 Các thành phần của đất

Đất có kết cấu tốt thường có cấu tạo là 40% chất rắn (trong đó chất mùn chiếm 5%), 30%nước và 30% không khí [2]

Tính chất hóa học: Tính chất hóa học của đất bao gồm độ pH, cân bằng dinh dưỡng và

độ độc của nhôm và sắt trong đất Đất có tính chất hóa học tốt thường có hàm lượng chấthữu cơ cao, có khả năng giữ chất dinh dưỡng cao và độ pH từ 5,5 – 7

Tính chất hóa học tối ưu nhất của đất chính là khả năng giữ/hấp thu dinh dưỡng Tính chấtnày phụ thuộc vào 3 yếu tố sau:

Lượng sét trong đất

Sét đóng vai trò quan trọng trong việc giữ dinh dưỡng cho đất Tuy nhiên, nếu hàm lượngsét quá nhiều dễ dẫn đến việc giữ chặt lân trong đất, đất bí chặt, khó thoát nước, dễ rơivào tình trạng yếm khí sinh ra các độc tố có hại cho rễ cây

Lượng mùn trong đất

Mùn trong đất được ví như “kho dự trữ thức ăn”, khả năng dự trự dinh dưỡng của mùnđược xếp vào loại tốt nhất Mùn giữ dinh dưỡng tốt hơn sét 5 – 6 lần, dễ dàng phóng thíchchứ không giữ chặt như sét Điểm yếu duy nhất của mùn đó là mức giới hạn dự trữ dinhdưỡng, nếu lượng mùn trong đất ngày càng giảm thì “kho dự trữ thức ăn” ngày càng ít

Có một thực tế được xem là nghịch lý, mùn trong đất thì ngày càng giảm mà lượng bónphân vô cơ ngày càng tăng Bón dư thừa như vậy dễ dẫn đến rối loại và mất cân bằng dinhdưỡng trong đất

Kết cấu đất

Đất có kết cấu tốt như viên, hạt sẽ giữ được nhiều dinh dưỡng hơn, hạn chế được sự rửatrôi bề mặt và tầng sâu Khi các kết cấu này bị mất đi, đất sẽ rơi vào tình trạng “suy thoái”,giữ nước, giữ dinh dưỡng kém, cây dễ bị sốc do bón phân hóa học

Đất mất kết cấu, thiếu mùn sẽ làm cho Ca, Mg, K dễ bị rửa trôi; trong khi đó lực liên kếtcủa các ion Ai, Fe, H mạnh dẫn đến hiện tượng tuột pH ảnh hưởng lớn đến rễ và cây trồng.Cho nên cây trồng sống trên điều kiện bất lợi như trên thì khả năng sinh trưởng kém, tuổithọ ngắn, dễ phát sinh sâu bệnh cũng là điều dễ hiểu [2]