Nghiên cứu thiết kế chế thử thảm tưới từ vật liệu dệt cho cây trồng ở Việt Nam (tóm tắt)

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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

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

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

IV NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

- Nghiên cứu khảo sát thời điểm tưới và lượng nước cần tưới cho cây trồng;

- 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

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 Chương 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG

PHÁP TƯỚI 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 cấp nước đúng, đủ theo nhu cầu của cây, giảm công chăm sóc, giảm tiêu hao nước đồng thời khắc phục được các tồn tại kể trên của các loại thảm tưới hiện có là một việc làm hết sức cần thiết

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng 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

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 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 % PET

+ 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

- Giá thể trồng cây ( ký hiệu GT)

+ Mẫu giá thể GT1: 100% đất phù sa (khối lượng thể tích

+ 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 3

0, 73 /g cm

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

2.3 Phương 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

2.3.3 Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính thích ứng của thảm tưới 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%<W ≤60% và 60%<W≤70%

- Xác định chu kỳ tưới và lượng nước cần tưới: thời điểm tưới cây

là kết quả khảo sát thời điểm tưới của thí nghiệm trên, 3 công thức thí nghiêm CT1,CT2, CT3 với 3 mẫu giá thể GT1, GT2, GT3

2.3.3.2 Nghiên cứu khả năng thích ứng của thảm tưới mẫu

- Nghiên cứu động thái độ ẩm của giá thể khi trồng cây hoa cúc: thời điểm tưới cây là kết quả khảo sát thời điểm tưới ở trên, 2

công thức thí nghiêm CT1 (đối chứng không sử dụng các thảm tưới), CT2 (sử dụng thảm tưới KT1) với mẫu giá thể là kết quả khảo sát chu kỳ tưới và lượng nước cần tưới ở trên Cứ sau 3 giờ,

đo và ghi lại độ ẩm của giá thể được hiện thị trên thiết bị đo độ ẩm

KS - D1 4560 DELM HORST USA

- Nghiên cứu tính thích ứng của thảm tưới qua sinh trưởng cây

hoa cúc, chu kỳ tưới và lượng nước cần tưới: thời điểm tưới cây là kết quả khảo sát thời điểm tưới ở trên, 10 công thức thí nghiêm CT1, CT3, CT5, CT7, CT9 (các CT đối chứng không sử dụng các thảm tưới), CT2, CT4, CT6, CT8, CT10 (các công thức sử dụng thảm tưới KT1, KT2, KT3, KT4, KT5) với mẫu giá thể là kết quả khảo sát chu kỳ tưới và lượng nước cần tưới ở trên

2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

Các số liệu thí nghiệm trong luận án được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel và phần mềm dùng để quản lý và phân tích thống kê sinh học các dữ liệu thuộc ngành nông nghiệp IRRISTAT

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1 Khảo sát thời điểm tưới và lượng nước cần tưới

3.1.1 Khảo sát thời điểm tưới

Kết quả khảo sát cho thấy với công thức CT3 thời điểm tưới cây khi độ ẩm của giá thể 60% < W ≤ 70 % cây không có dấu hiệu héo Do đó luận án chọn thời điểm tưới cây cúc khi độ ẩm của giá thể trồng cây 60% < W ≤ 70 %

(a) CT1, CT2: độ ẩm thời

điểm tưới W≤60%

Có dấu hiệu héo

(b) CT3: độ ẩm thời điểm tưới 60%<W≤70% Không có dấu hiệu héo

Hình 3.1 Ngoại hình của cây với thời điểm tưới dựa theo độ ẩm

của giá thể khác nhau

3.1.2 Khảo sát lượng nước cần tưới

Tiến hành thí nghiệm trồng cây hoa cúc Vạn thọ lùn với

thời điểm tưới khi độ ẩm của giá thể 60%<W≤70 % với 3 công

Kết quả cho thấy lượng nước cần tưới lớn nhất là 4,2

ml/giờ và tổng lượng nước cần tưới cho 1 chậu cây hoa cúc thí

nghiệm trong 1 chu kỳ sinh trưởng trong khoảng 5÷6 l/cây Không

có sự khác biệt về lượng nước lớn nhất cần tưới trong một giờ

Giá thể GT3 có số lần tưới và tổng lượng nước cần tưới của cây

cúc là nhỏ nhất Vì vậy giá thể này được lựa chọn là giá thể

chung cho các công thức thí nghiệm các tính chất khác ở phần

sau

3.2 Thiết kế thảm tưới mẫu của luận án

3.2.1 Phân tích thảm tưới mẫu của Đức

3.2.1.1 Cấu trúc của thảm tưới

Qua các ảnh chụp kính hiển vi số AM 313T chi tiết trên

hình 3.3b và 3.3c có thể thấy: thảm mẫu này có kết cấu 3 lớp Lớp

1 (L1) trên cùng là vải dệt thoi sợi dẹt (sợi cắt) (1), lớp 2 (L2) ở

giữa là vải không dệt (2) và lớp 3 (L3) dưới cùng là lớp màng (3)

Bóc bỏ lớp L1 và lớp L3 có thể thấy, vật liệu lớp L2 là tấm vải

không dệt được liên kết bằng phương pháp xuyên kim (các lỗ kim

xuyên 7) (hình 3.3e) Trên hình 3.3a cũng cho thấy, các đầu xơ (6)

của lớp L2 được nhô lên qua bề mặt che chắn của lớp L1 Điều

này cho thấy lớp L2 được xuyên kim cùng lớp L1

BEWÄSSERUNGSMATTE

AQUAFOL 1mx50m; 3lít/m2 (a)Nhìn từ trên xuống

Hình 3.3 Cấu trúc thảm tưới của Đức

1:lớp 1(L1); 2: lớp 2(L2); 3: lớp 3(L3); 4: sợi dọc; 5: sợi ngang; 6: đầu xơ lớp 2 nhô lên trên lớp 1; 7:

các lỗ kim xuyên 3.2.1.2 Thông số kỹ thuật của thảm tưới

Thảm có cấu trúc 3 lớp:

- Lớp L1 là vải dệt thoi sợi cắt PP có độ chứa đầy diện tích 100 %, khối lượng diện tích 100 g/m2, độ dày 0,1mm

- Lớp L2 là vải không dệt PP, khối lượng diện tích 232 g/m2, độ dày 2,45mm

- Lớp L3 là màng chống thấm PE, khối lượng diện tích 90 g/m2,

độ dày 0,2 g/mm

- Không có cấu trúc chống nén

3.2.1.3 Đặc tính trữ nước và cấp nước của thảm tưới

Kết quả thí nghiệm cho thấy khả năng trữ nước của lớp vải không dệt L2 không thay đổi nhiều khi có hay không được liên kết với lớp vải bảo vệ L1 Tuy nhiên mối liên kết này lại tạo ra sự khác biệt của đặc tính nhả nước của lớp vật liệu ghép (L1+L2) Cụ thể là khả năng cấp nước tăng từ 1,049 lên 1,379 l/m2 (tăng 31,5%)

Khả năng cấp nước theo thời gian ở mẫu nhỏ (120 mm) của thảm Đức tương đối nhỏ (26,1 ml/giờ) Với nhu cầu nước lớn nhất của cây thí nghiệm là 4,2 ml/giờ thì vào thời kỳ cao điểm, lượng nước này chỉ có thể cấp đủ cho nhu cầu của cây mẫu khoảng 6,2 giờ Nói cách khác thì một ngày cần tưới nước khoảng 4÷5 lần Điều này cho thấy chi phí chăm sóc sẽ tăng lên

3.2.2 Thiết kế thảm tưới mẫu