Nghiên cứu và chế tạo các loại vật liệu giữ nước, giữ ẩm mới có khả năng sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp

Nghiên cứu và chế tạo các loại vật liệu giữ nước, giữ ẩm mớicó khả năng sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp MỞ ĐẦU Chống hạn cho cây là đề tài đã được nghiên cứu từ rất lâu.. Các sản phẩm

Nghiên cứu và chế tạo các loại vật liệu giữ nước, giữ ẩm mới

có khả năng sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp

MỞ ĐẦU

Chống hạn cho cây là đề tài đã được nghiên cứu từ rất lâu Nhưng nghiêncứu để tổng hợp ra những chất có khả năng hấp thụ nước cao và giữ ẩm tốt thì đặcbiệt phát triển mạnh trong những thập kỷ 80-90 của thế kỷ 20 Hàng loạt các kếtquả nghiên cứu đã được công bố và hàng trăm patent đã được đăng ký chỉ tính ratrong 5 năm gần đây Việc sử dụng các vật liệu giữ ẩm, chống hạn cho cây đãđược ứng dụng rộng rãi ở một số nước trên thế giới Hiện nay ở thị trường ViệtNam đã xuất hiện các vật liệu giữ ẩm ngoại nhập có giá thành cao nên việc ứngdụng chúng còn hạn chế Việc nghiên cứu điều chế và sản xuất ra vật liệu giữ ẩmtương tự có giá thành rẻ đang là mục tiêu của các nhà khoa học Việt Nam

Năm 2003-2004 Viện Công nghệ Hóa học thực hiện thành công đề tài:

“Nghiên cứu và chế tạo các loại vật liệu giữ nước, giữ ẩm mới có khả năng sửdụng trong lĩnh vực nông nghiệp”, do Sở KH & CN Tp.HCM cấp kinh phí Đề tàitrên đã được nghiệm thu vào tháng 10-2004 Các sản phẩm bên cạnh đặc điểm giữ

ẩm và thời gian sử dụng đủ dài, còn có tính chất quan trọng là tự phân huỷ trongđất, không gây ô nhiễm thứ cấp và ảnh hưởng đến thành phần của đất, do đó cókhả năng ứng dụng vào lĩnh vực nông nghiệp Vì vậy, việc thử nghiệm chất giữ

ẩm trên các loại cây khác nhau và ở các vùng đất khác nhau được đặt ra nhằm cóthể sản xuất và sử dụng rộng rãi vật liệu mới này vào thực tế chống hạn cho cây

Từ năm 2007, Viện đã tiến hành thực hiện dự án “Ứng dụng quy trình thửnghiệm chất giữ ẩm CH cho cây trồng cạn trên địa bàn huyện Định Quán”.Chuyên đề này sẽ trình bày các vấn đề về cây quýt ở địa bàn huyện Định Quán,quy trình sử dụng và liều lượng sử dụng, thời điểm sử dụng chất giữ ẩm trên câyquýt đồng thời kết luận về khả năng ứng dụng chất giữ ẩm trên cây quýt ĐịnhQuán

PHẦN 1: TỔNG QUAN

1 Chất giữ ẩm

Chất giữ ẩm là những polymer có trọng lượng phân tử cao, có khả năngtrương nở khi gặp nước nên có thể giữ được lượng nước lớn, không độc hại và dễ

bị phân hủy sinh học Vì vậy, chất giữ ẩm được dùng trong nông nghiệp để giữ

ẩm cho những vùng đất khô hạn, đất cát hoặc trên đồi núi, nơi nước dễ trôi đi,cung cấp dần nước cho cây trồng trong quá trình sinh trưởng và phát triển, giúpcây không bị thiếu nước trong điều kiện khô hạn, giảm lượng nước tưới tiêu.Ngoài ra, chất giữ ẩm còn có khả năng hút các chất dinh dưỡng khi bón phân vànhả dần ra cho cây trồng hấp thu, hạn chế thất thoát chất dinh dưỡng khi trời mưa,giúp tiết kiệm phân bón, làm tăng năng suất, giảm được ảnh hưởng tới môitrường

Năm 2004, Viện Công nghệ Hóa học đã nghiên cứu thành công chấtgiữ ẩm CH được điều chế dựa trên nền tảng ghép Cellulose với acid Acrylic Chấtgiữ ẩm CH có khả năng thay thế các chất giữ ẩm ngoại nhập do giá thành rẻ(nguyên liệu sử dụng là Cellulose từ các phế thải nông nghiệp như bã mía, mùncưa), thời gian sử dụng dài (từ 2-3 năm), có độ hấp phụ nước cao

2 Kết quả một số thử nghiệm chất giữ ẩm trên cây trồng

Chất giữ ẩm đã được thử nghiệm ở tỉnh Gia Lai đạt kết quả tốt cho nhiềuloại cây trồng:

- Cây ngô: chất giữ ẩm có tác dụng tốt, nếu gặp hạn sau khi gieo hạt câyvẫn sinh trưởng và phát triển tốt, năng suất tăng khoảng 50% khi bón 1g/chất giữẩm/cây

- Cây cà phê, ở Công ty cà phê Chư Păh khi bón chất giữ ẩm thì thời giantưới giữa 2 lần tưới tăng 136% (từ 28 ngày lên 38 ngày) và cây vẫn xanh tốt hơnđối chứng, ở Công ty cà phê Gia Lai khi bón chất giữ ẩm cũng có tác dụng giảmthời gian tưới và lượng nước tưới đáng kể cũng như giảm chi phí đầu tư cho vườn

cà phê, năng suất tăng 10-15%, trên vùng đất pha cát khó giữ nước, năng suất tăngđạt 500-600%

- Khi bón chất giữ ẩm giúp cây bông ít bị rụng quả do thiếu nước cuối vụ,giúp năng suất tăng 10-40%

- Chất giữ ẩm cũng được cũng đã được triển khai ứng dụng trên vùng đấtcát pha sỏi khô cằn để trồng cây gió bầu tại xã Tân Hòa – huyện Đồng Phú –Bình Phước Kết quả cho thấy khi sử dụng chế phẩm đ lm giảm đến 70% lượngnước tưới và 98% cây con còn sống qua mùa hạn so với đối chứng chỉ sống được

từ 20 – 30% mặc dù lượng nước tưới lớn hơn

3 Huyện Định Quán

Định Quán là huyện miền núi với tổng diện tích đất tự nhiên là: 97.109 ha,trong đó đất sản xuất nông nghiệp là: 39.201 ha chiếm 40,37% tổng diện tích.Lượng mưa bình quân từ 1.500 – 2.500 mm/năm và mưa tập trung từ tháng5- 10, lượng mưa lớn nhất vào khoảng tháng 6, 7 trong năm và mùa khô bắt đầu

N

ư ớc ngầm: Nước ngầm của huyện Định Quán có trữ lượng nhỏ, xuất hiện ở

độ sâu trung bình từ 20 – 30m, có những nơi lên tới từ 80 – 100 m phân bố ở cácxã: Phú Ngọc, Ngọc Định

 Địa hình:

Địa hình của huyện chủ yếu là đồi núi thấp xen kẽ với các trảng bằng, thoải

và lượn sóng, hướng dốc chính nghiêng dần từ Bắc xuống Nam và có độ dốc từ 0-150

 Đất đai:

Huyện Định Quán có 4 nhóm đất chính:

a Nhóm đ ất đ á bọt núi lửa: Diện tích 504 ha, chiếm 0,5% phân bổ tập trung ởcác xã Phú Tân, Phú Lợi, Phú Vinh và Gia Canh Đất có nguồn gốc phát sinh từ

đá Bazan nhưng có nhiều đá lẫn và kết von trên địa hình dốc

b Nhóm đ ất đ ỏ: Diện tích 13.050 ha chiếm 13,4% diện tích tự nhiên, phân bốtập trung ở các xã: Phú Túc, Phú Cường, La Ngà và phần phía bắc xã Thanh Sơn

Đây là loại đất tốt trên địa bàn huyện được hình thành từ đá Bazan, tầng đất dày,thành phần cơ giới nặng, cấu tượng viên tơi xốp, giàu Đạm và Lân, các Cationtrao đổi cao.

c Nhóm đ ất đ en: Diện tích 22.707 ha, chiếm 23,4% diện tích đất tự nhiên toànhuyện, phân bố tập trung dọc theo hai bên bờ sông Đồng Nai thuộc các xã PhúLợi, Phú Tân, Phú Vinh và Thanh Sơn Đất được hình thành từ đá bọt Bazan giàuKiềm nên thường có màu đen, rất giàu Đạm, mùn và Lân Tuy nhiên hàm lượngKali trong đất thường nghèo lại ở dạng địa hình cao nên rất dễ bị rửa trôi

d Nhóm đ ất xám: Diện tích 42.750 ha, chiếm 44% diện tích toàn huyện phân

bố tập trung ở xã La Ngà, Phú Ngọc, Ngọc Định, thị trấn Định Quán, Suối Nho,Gia Canh, Phú Hòa và Thanh Sơn Đất có nguồn gốc phát sinh từ đá phiến và đáGranite nên có thành phần cơ giới nhẹ đến trung bình, nghèo mùn và các chấtdinh dưỡng, nghèo Cation trao đổi, CEC thấp hơi chua đến chua, đặc biệt là có tới21.802 ha (chiếm 51%) là tầng mỏng và có đá phiến

Nông nghiệp là ngành chiếm tỉ trọng lớn của huyện Định Quán, có hệthống thủy lợi, trạm bơm, hồ chứa, đập dâng, hệ thống nước ngầm để phục vụ sảnxuất nông nghiệp Trong những năm qua, tình trạng hạn hán liên tục xảy ra, thí dụnăm 2004, mùa mưa kết thúc sớm, tuy đã trữ đủ lượng mưa vào các hồ lớn nhưngkhô hạn gay gắt cũng đã xuất hiện nhiều trên diện tích trồng cây công nghiệp vàrau màu dẫn đến chi phí sản xuất nông nghiệp tăng do phải bơm nước tưới thườngxuyên, năng suất cây trồng giảm dẫn tới thu nhập của người nông dân giảm, đờisống khó khăn Vì vậy, để giảm lượng nước tưới cũng như tiết kiệm tối đa nguồnnước ngầm cung cấp cho cây trồng, việc nghiên cứu ứng dụng chất giữ ẩm trongnông nghiệp sẽ góp phần vào việc nâng cao năng suất cây trồng và nâng cao đờisống kinh tế-xã hội của đồng bào vùng Định Quán nói riêng và người nông dânnói chung

4 Cây quýt Định Quán:

Diện tích trồng cam quýt hiện có là: 1.735 ha trong đó diện tích trồng mớilà: 276 ha, cho sản phẩm là: 1.024 ha với năng suất là: 132 tạ/ha Trong vài nămtrở lại đây, cây quýt đã trở thành một trong các loại cây chiến lược của huyệnĐịnh Quán do hiệu quả kinh tế, lợi nhuận từ trái quýt rất cao Bình quân một hectathu hoạch 1 năm khoảng vài trăm triệu đồng, tuy nhiên vốn đầu tư trồng quýtcũng khá lớn Cây quýt hiện được thu hoạch vào 2 thời điểm chính trong năm: đó

là vào khoảng tháng 2, 3 và 4 (quýt lỡ hay còn gọi là quýt trái vụ) và thời điểm từ

khoảng tháng 9,10 đến hết năm (quýt chính vụ) Lợi nhuận từ quýt rất lớn, tuynhiên với chi phí đầu tư cao, phải đảm bảo đầy đủ lượng nước tưới vào mùa khôtrong khi nhu cầu về nước của quýt rất lớn cũng là một áp lực đối với người nôngdân Vì vậy, cây quýt cũng là một trong bảy loại cây được nghiên cứu thử nghiệm

sử dụng chất giữ ẩm nhằm tiết kiệm nước tưới, tăng khả năng chịu hạn cho cây đểđánh giá khả năng sử dụng chất giữ ẩm trên địa bàn huyện

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM

1 Thử nghiệm chất giữ ẩm trên cây quýt năm 2008:

Chất giữ ẩm CH được thử nghiệm trên cây quýt tại huyện Định Quán,Đồng Nai với các mô hình thử nghiệm sau:

 Mô hình 1:

Địa điểm: Ấp Phú Quý 2, La Ngà, huyện Định Quán

Chủ hộ: Đặng Thị Huệ

Giống quýt trồng: giống quýt đường

Đất trồng: đất nâu vàng pha sỏi

Giống quýt trồng: giống quýt đường

Đất trồng: đất nâu vàng pha sỏi

Giống quýt trồng: giống quýt đường.

Đất trồng: đất đen bazan pha sỏi

Địa điểm: Ấp 1, Thanh Sơn, huyện Định Quán

Chủ hộ: Hoàng Văn Nam

Giống quýt trồng: giống quýt đường

Đất trồng: đất bazan

Diện tích thử nghiệm: 1.3 ha

Năm trồng quýt: 2001

Thời gian bón chất giữ ẩm: giai đoạn cây đang phục hồi sau thu hoạch(20/11/2007)

Kỹ thuật bón: chất giữ ẩm CH được bón vào rãnh

 Sơ đồ bố trí thử nghiệm chất giữ ẩm CH trên diện tích đất trồng mít:

1 Ô đối chứng 0g/1m đường kính tán lá cây: Tưới nước theo chu kỳ, theo nhucầu nước tưới của cây trồng

2 Ô thử nghiệm 10(g)/m đường kính tán lá (30 g/cây): Tưới nước theo chu kỳtưới bình thường L1T1

3 Ô thử nghiệm 20(g)/m đường kính tán lá (60 g/cây): Tưới nước theo chu kỳtưới bình thường L2T1

4 Ô thử nghiệm 30(g)/m đường kính tán lá (90 g/cây): Tưới nước theo chu kỳtưới bình thường L3T1

5 Ô thử nghiệm 40(g)/m đường kính tán lá (120 g/cây): Tưới nước theo chu

kỳ tưới bình thường L4T1

6 Ô thử nghiệm 10(g)/m đường kính tán lá (30 g/cây): Tưới nước theo chu kỳtưới bình thường Lượng nước tưới cho mỗi lần tưới bằng ½ lượng nướcbình thường L1T2

7 Ô thử nghiệm 20(g)/m đường kính tán lá (60 g/cây): Tưới nước theo chu kỳtưới bình thường Lượng nước tưới cho mỗi lần tưới bằng ½ lượng nướcbình thường L2T2

8 Ô thử nghiệm 30(g)/m đường kính tán lá (90 g/cây): Tưới nước theo chu kỳtưới bình thường Lượng nước tưới cho mỗi lần tưới bằng ½ lượng nướcbình thường L3T2

9 Ô thử nghiệm 40(g)/m đường kính tán lá (120 g/cây): Tưới nước theo chu kỳtưới bình thường Lượng nước tưới cho mỗi lần tưới bằng ½ lượng nướcbình thường L4T2

10 Ô thử nghiệm 10(g)/m đường kính tán lá (30 g/cây): Lượng nước tưới bằngvới lượng nước tưới ở ô đối chứng Thời gian tưới lập lại bằng 1,3 thời gian

1.2 Kỹ thuật sử dụng chất giữ ẩm bón cho cây quýt:

- Chất giữ ẩm CH được bón theo rãnh (dài 0.5m x rộng 30 cm x sâu 20 cm)xung quanh tán cây Khi bón cần tránh đụng vào bộ rễ của cây quýt

- Chất giữ ẩm nên được bón chung với phân hữu cơ vi sinh, sau đó lấp đất,tưới nước cho chất giữ ẩm hút no nước

 Bón phân và tưới nước tại các ô thực nghiệm:

Chu kỳ tưới: 7 ngày/lần

Phương pháp tưới: chảy tràn

1.3 Kỹ thuật sử dụng chất giữ ẩm bĩn cho cây quýt:

1.3.1 Các chỉ tiêu về đất:

 Khả năng giữ ẩm của đất: Phương pháp Katrinski

 Độ ẩm héo cây: Phương pháp Katrinski

 Độ chua của đất: phương pháp điện cực chọn lọc hydro trên máy

đo pH của Viện CN Hố học Tp HCM

 Nguyên lý của phương pháp: Ion H+ được chiết rút ra bằng chấtchiết rút thích hợp (nước cất hoặc muối trung tính), dùng 1 điện cựcchỉ thị và 1 điện cực so sánh để xác định hiệu thế của dung dịch từ

đĩ tính được pH của dung dịch

 Hàm lượng sắt, nhơm: đo trên máy quang phổ hấp thu nguyên tử

AAS Avanta GBC, Viện Cơng nghệ Hĩa học

 Hàm lượng Nitơ tổng: Phương pháp Kjeldahl

 Nguyên tắc của phương pháp: dùng axit H2SO4 đậm đặc để đưa nitơtrong đất về dạng (NH4)2SO4, sau đĩ dùng cất NH3 từ dung dịchkiềm và được hấp phụ vào một lượng H3BO3 Chuẩn độ NH3 bằngdung dịch chuẩn HCl với sự chỉ thị màu tashiro Từ lượng HClchuẩn độ, tính được hàm lượng N tổng

 Cân 1g mẫu đất cho vào bình Kjeldahl khơ Cho 10g K2SO4, 0,5gCuSO4 và 1g FeSO4 Thêm vào 25ml H2SO4 đặc, lắc nhẹ để mẫuthấm đều Đậy bình bằng một chiếc phễu nhỏ rồi đặt lên bếp đun,đun nhẹ 15 phút sau đĩ đun mạnh đến sơi Khi dung dịch cĩ màuxanh nhạt trong suốt thì đun tiếp 15 phút nữa rồi chuyển tồn bộdung dịch vào bình đựng mức 100 ml, dùng nước cất tráng bình vàlên thể tích đến vạch định mức

 Chuyển tồn bộ dung dịch đã vơ cơ hĩa và nước tráng bình vào bìnherlen 500 ml chịu nhiệt Thêm vào 3 giọt phenolphthalein, vài viên

đá bọt, 20 ml dung dịch NaOH 40% (NaOH đủ khi dung dịch cĩmàu hồng) và nước cất để tổng thể tích dung dịch khoảng 300 ml.Lắp hệ thống cất đạm, bình hấp thụ NH3 là erlen 250 ml chứa dungdịch acid boric 6% và chỉ thị màu tashiro Khi cĩ NH3 giải phĩng ra,dung dịch ở bình hấp phụ chuyển dần từ màu hồng sang màu xanh.Tiếp tục cất đến khi thu được khoảng 200 ml dung dịch ở bình hấpthụ (cĩ thể kiểm tra NH3 đã hết chưa bằng giấy quỳ tím ở đầu ống

sinh hàn) Ngừng đun, tháo ống sinh hàn, dùng bình tia tráng rửaống sinh hàn, thu nước rửa vào bình hấp thụ.

 Chuẩn độ: Dùng dung dịch HCl 0,1N chuẩn để chuẩn độ dung dịchtrong bình hấp thụ NH3 đến khi màu dung dịch chuyển từ màu xanhsang màu hồng nhạt bền trong 30 giây

* V V N

%

1000

10014

- N: nồng độ đương lượng của HCl

- W: khối lượng (g) mẫu lấy phân tích

 Hàm lượng Photpho dễ tiêu: Phương pháp Oniani

 Nguyên lí: Sử dụng H2SO4 0.1N làm chất chiết rút phosphorus dễtiêu trong đất Sau đó dùng phương pháp hiện màu xanhmolybdenium để định lượng P trên máy so màu DR 2000

 Tiến hành: Cân 5g đất như trên lắc với 100ml H2SO4 0.1N trongerlen 250ml trong 1 phút rồi lọc qua giấy lọc Đuổi bớt nước cònkhoảng 15ml cho vào bình định mức 25ml Thêm vào 2ml(NH4)6Mo7O24 2.5% và 3 giọt SnCl2 2.5% rồi định mức đủ 25ml Somàu trên máy so màu trong vòng 10 phút Kết quả tính hàm lượngphosphorus được dựa trên đường chuẩn của dung dịch chuẩn P2O5:

 Cân 0.1917g KH2PO4 tinh khiết đã được sấy khô ở 1050C trong 2h,chính xác đến 0.0002g, hòa tan bằng nước cất rồi định mức đến 1 lít.Dung dịch có 0.1mg P2O5 trong 1ml Lấy dung dịch này pha loãng

10 lần ta được dung dịch chuẩn (chứa 0.01mg P2O5/ml):

Đường chuẩn P

y = 0.0686x - 0.0008

R2 = 0.9981

-0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

a’: khối lượng P2O5 suy ra từ đường chuẩn

a: khối lượng mẫu đất

 Hàm lượng Kali dễ tiêu: đo trên máy quang phổ hấp thu nguyên tử

AAS Avanta GBC, Viện Công nghệ Hóa học

 Tổng vi sinh vật trong đất: phương pháp đếm tế bào vi sinh vật trực

tiếp dưới kính hiển vi

 Dùng thìa nhỏ đã vô trùng lấy 1g đất vào chén sứ đã khử trùng, sau

đó nghiền đất bằng chày cao su vô trùng Chuẩn bị 2 bình tam giác,một bình đựng 99 ml nước cất vô trùng và 1 bình không đã vô trùng.Lấy nước ở bình 1 đổ vào chén sứ để chuyển toàn bộ đất đã nghiềnnát vào bình 2 rồi đậy bằng nút bông, lắc đều trong 10 phút Sau đólấy ra để yên 1 phút cho lắng các hạt lớn và pha loãng dịch huyềnphù

 Dùng micropipet cho 1 giọt dịch lên phần chia của buồng đếm Lấy

1 lá kính mỏng đậy từ từ lên mặt phần ô đếm Phần dịch thừa tràn ratheo 2 rãnh bên có thể dùng Vandolin để cố định lá kính Sau đóquan sát dưới kính hiển vi (ở khoảng 2 tiêu cự lớn), nếu dịch cấyhay dịch huyền phù quá đậm đặc thì phải pha loãng Đếm số lượng

tế bào trong các ô theo đường chéo hoặc theo các góc trung tâm, khiđếm nếu có tế bào nằm ở ranh giới 2 ô thì chỉ đếm ở cạnh trên vàbên trái của ô đó Đếm ít nhất từ 15 – 20 ô, sau đó tính số lượng tếbào trung bình có trong 1 ô