Nguyên cứu thử nghiệm loại vật liệu giữ nước, giữ ẩm cho cây trồng trong lĩnh vực nông nghiệp

THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆNGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM LOẠI VẬT LIỆU GIỮ NƯỚC, GIỮ ẨM CHO CÂY TRỒNG TRONG LĨNH VỰC NÔNG NGHIỆP.. THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀITên

THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ

NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM LOẠI VẬT LIỆU GIỮ NƯỚC, GIỮ ẨM CHO CÂY TRỒNG TRONG LĨNH VỰC NÔNG NGHIỆP

Tên đề tài

Cơ quan chủ trì : VIỆN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Chủ nhiệm đề tài : PGS TSKH LƯU CẨM LỘC

TS NGUYỄN CỬU KHOA

THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

Tên đề tài:

Nghiên cứu thử nghiệm loại vật liệu giữ nước, giữ ẩm cho

cây trồng trong lĩnh vực nông nghiệp

 Thuộc chương trình : Khoa học và Công nghệ

 Thời gian thực hiện : 2005 - 2006

 Kinh phí : Tổng số 490 triệu đồng

(Trong đó từ ngân sách SNKH: 370 triệu đồng)

1.Lưu Cẩm Lộc,

Học hàm, học vị: PGS.TSKH, Chức vụ: Viện trưởng

 Chủ nhiệm đề tài:

2 Nguyễn Cửu Khoa,

Học vị: TS, Chức vụ:Trưởng phòng

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

1- Thử nghiệm vật liệu giữ ẩm mới trong nông nghiệp, giúp cây

trồng vượt qua mùa hạn ở Tây Nguyên

3- Tận dụng được nguồn phế thải trong nông nghiệp như bã mía, mùn cưa, rơm rạ…để sản suất vật liệu

4- Vật liệu sản xuất được có giá thành thấp có thể thay thế các vật liệu ngoại nhập cùng loại

2- Nâng cao năng suất cho cây trồng và đem lại hiệu quả kinh tế

cho người nông dân

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC

 Hầu hết các nghiên cứu của các tập đoàn trên thế giới như ở Nhật Bản, Pháp, Mỹ, Anh, Đức, Canada…đều xuất phát từ nguồn nguyên liệu dầu mỏ: polymer acrylic, polymer acrylamid, polymer có các nối đôi ethylenic, polyvinyl alcohol hoặc các copolymer của chúng

 Sản phẩm có khả năng hấp thụ nước rất cao (80-600 lần đối với nước cất và 60-80 lần đối với nước muối sinh lý) và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: y tế, dược phẩm, sản phẩm tã lót, trong ngành nông lâm

nghiệp

 Ở Trung Quốc năm 1999 cũng công bố chế phẩm “KHOA DU 98”

là vật liệu polymer có sức hút nước rất cao (1000 lần), đã được sử dụng cho cây trồng và đã tiết kiệm được 50% lượng nước tưới và giúp tăng sản lượng cây 15-20%

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

 Ở Việt Nam trong những năm gần đây (1999-2000) dựa trên nền tảng tinh bột ghép acrylic, Viện Hóa học Hà Nội (Viện KHCNVN) cũng đã

thành công trong việc nghiên cứu chế tạo được chế phẩm AMS-1 với

khả năng hút nước cao (300-350 lần) với giá thành hạ (40.000đ/kg)

 Tuy nhiên nhược điểm của chế phẩm AMS-1 là chỉ giữ nước được với thời gian ngắn (5-7 ngày) vì cấu trúc hấp thụ nước bị phá vỡ và sau đó không thể tái sử dụng được nên ít có ý nghĩa sử dụng trong nông nghiệp

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

 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 sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp”, do Sở KH & CN

Tp.HCM cấp kinh phí Đề tài trên đã được nghiệm thu vào tháng

10-2004

 Tháng 03/2005, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã cấp kinh

phí cho đề tài: “Quy trình sản xuất vật liệu giữ ẩm mới giúp cây trồng

vượt qua mùa hạn ở tây nguyên qui mô pilot 150 kg/ ngày” do Viện

Công Nghệ Hóa Học chủ trì Đề tài được thực hiện trong 02 năm từ 02/2005-02/2006

MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC TRONG NĂM 2003-2004

 Tổng hợp được PAA-DEGDAA có khả năng hút nước cao 750 lần, giá

thành hạ, cấu trúc phân hủy nhanh 7-10 ngày

 Tổng hợp được copolymer PAA-PVA-DEGDAA Sản phẩm có khả năng hút nước cao 560 lần cấu trúc phân hủy từ 9- 60, giá thành cao.

 Tổng hợp được vật liệu PAA-tinh bột-DEGDAA có khả năng hút nước cao 501lần, giá thành hạ, cấu trúc phân hủy nhanh 7-10 ngày.

 Tổng hợp được vật liệu PAA-bã mía-DEGDAA có khả năng hút nước cao

409 lần Sản phẩm có cấu trúc rất bền khi hút nước (120-140 ngày) giá thành rất rẻ vì tận dụng được nguồn bã mía, mùn cưa phế thải trong nông nghiệp nên có thể dùng làm chất chống hạn trong nông nghiệp.

 Đã tiến hành khảo sát sơ bộ khả năng giữ ẩm của các loại vật liêu trên đất và nhận thấy vật liệu làm từ bã mía cho kết quả giữ ẩm rất tốt đồng thời giá thành thấp phù hợp với điều kiện kinh tế của người nông dân Việt Nam.

MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC

Cấu trúc của vật liệu

1- Phổ IR

PVA (cm -1 ) PAA-PVA (cm -1 )

3559(-OH) 3419(-OH) 2900(-CH, CH2) 2924,2855(-CH, CH2)

1561(-COO - ) 1102-(CO) 1111 (-C-O)

 Vật liệu hấp phụ nước PAA-PVA-DEGDAA

Cấu trúc của vật liệu

MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC

2- Ảnh SEM

Hình 1: PAA-PVA-DEGDAA không có chất oxi hoá Hình 2: PAA-PVA-DEGDAA có chất oxi hoá

MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC

 Vật liệu hấp phụ nước PAA-tinh bột-DEGDAA

Cấu trúc của vật liệu

MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC

Cấu trúc của vật liệu

2- Ảnh SEM

Hình 3: PAA-tinh bột-DEGDAA không

có chất oxy hóa Hình 4: có chất oxy hóa PAA -tinh bột-DEGDAA

 Vật liệu hấp phụ nước PAA-bã mía -DEGDAA

Cấu trúc của vật liệu

1- Phổ IR

Bột giấy (cm -1 ) Bột cellulose (cm -1 ) PAA-bãmía-DEGDAA (cm -1 )

3405(-OH) 3414(-OH) 3411(-OH)

2914-2945(-CH,CH2) 2919(-CH,-CH2) 2942(-CH,CH2)

1430,1358(-CH,-CH2)

bend 1434,1372 (-CH, -CH2) bend 1409,1325(-CH2, -CH) bend

1567(COO - )

1058 (C-O) 1061( C-O) 1060 (-C-O)

MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC

2- Ảnh SEM

Hình 5: PAA-bã mía-DEGDAA không có chất oxy hóa

Hình 6: PAA-bã mía-DEGDAA có chất oxy hóa

 Vật liệu hấp phụ nước PAA-bã mía -DEGDAA

Cấu trúc của vật liệu

MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC

Thành phần tối ưu cho từng loại vật liệu

 Vật liệu PAA-DEGDAA

Thành phần tối ưu:AA 10 g, DEG-DAA 0.1 g Vật liệu có dộ hấp

phụnước tốt nhất với nước cất 753 lần, nước thường 721.

 Vật liệu PAA-PVA-DEGDAA

Thành phần tối ưu: AA 10 g, PVA 2g, DEGDAA 0.1 g Vật liệu có độ hấp phụ nước cất 344 lần, nước thường 253 lần thời gian phân hủy 30 ngày (2 lần lặp lại)

Vật liệu PAA-Tinh bột- DEGDAA:

Thành phần tối ưu cho vật liệu: tinh bột 4 g, AA 10 g, DEGDAA 0.1 g Với thành phần trên vật liệu sẽ có độ hấp phụ nước 352 lần, giá thành hạ

 Vật liệu PAA- Bã Mía- DEGDAA:

Thành phần cho vật liệu như sau: AA 10 g, bột Cellulose 4 g, DEGDAA

0.1g khả năng hấp phụ nước cao: nước cất 331 lần, nước thưỡng 304 lần và khả năng giữ nước 145 ngày (3 lần lặp lại).

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Xác định các tính chất hoá lý của đất ở Trường sơn đông và Trường sơn tây trước, trong khi sử dụng chế phẩm và sau khi sử dụng chế phẩm

- Xác định độ chua của đất,

- Xác định tỷ trọng của đất,

- Xác định độ xốp của đất

- Xác định độ giữ ẩm của đất

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Phân tích thành phần hóa học của đất ở Trường Sơn Đông và Trường Sơn Tây trước, trong khi sử dụng chế phẩm và sau khi sử dụng chế phẩm

-Xác định chất hữu cơ (OM) và Nitơ tổng số trong đất,

-Xác định thành phần khoáng của đất,

-Xác định các chất hòa tan trong nước của đất

- Xác định các nguyên tố vi lượng trong đất,

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Xác định thành phần vi sinh trong đất trước, trong và sau khi sử dụng chế phẩm

-Xác định vi khuẩn hiếu khí,

-Xác định vi khuẩn kị khí,

-Xác định tỷ lệ hiếu khí / kị khí,

-Xác định vi khuẩn amon hóa,

-Xác định vi khuẩn nitrat hóa,

- Xác định vi khuẩn thủy phân các hợp chất hữu cơ

 Xác định các chất dinh dưỡng cơ bản dễ tiêu của đất trước, trong và sau khi sử dụng chế phẩm.

-Xác định Nitơ dễ tiêu,

-Xác định Photpho dễ tiêu,

-Xác định thành phần nhóm Photphat khoáng,

- Xác định Kali dễ tiêu

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Đánh giá hiệu quả kinh tế sau khi dùng chế phẩm thông qua một số chỉ tiêu:

-Thông qua các tính chất hóa lý của đất trước và trong khi sử dụng chế phẩm,

-Thông qua các tính chất hóa học của đất trước và trong khi sử dụng chế phẩm,

-Xác định số cây sống sót sau khi hạn so với đối chứng

- Đánh giá hiệu quả kinh tế khi sử dụng chế phẩm

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, KỸ THUẬT SẼ SỬ DỤNG

- Dùng phổ AAS để xác định các thành phần cơ bản của đất

- Phương pháp phân tích hoá lý thông dụng để xác định tính chất

hoá lý của đất

- Phương pháp sinh hóa với kính hiển vi điện tử để xác định số lượng

vi sinh vật trong đất

- Xác định thành phần cơ giới đất theo phương pháp Robinson

- Các phương pháp xác định độ giữ ẩm của đất (Katsinsky,Taylor )

- Các phương pháp thử nghiệm khi trộn vật liệu với đất có cây

cà phê, bông, ngô trên diện rộng

TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

TT Các nội dung công việc

thực hiện

Sản phẩm cần

đạt

Thời gian

Người, cơ quan thực hiện

1 Phân tích, xác định tính chất đất

thành phần, cơ giới, vi sinh, dinh

dưỡng trước khi sử dụng chế phẩm.

Bảng kết quả,

Viện CNHH Phân viện Địa

lý

2 Sản xuất các chế phẩm VHHC tại

xưởng thử nghiệm viện CNHH

- Sửa chữa, lắp đặt thiết bị tại xưởng

thực nghiệm phù hợp với yêu cầu

sản xuất

Mặt bằng và thiết bị sản xuất lượng chất giữ ẩm đủ để nghiên cứu

3 - Thử nghiệm 6 loại chế phẩm

VHHC 801, VHHC 802, VHHC 803,

VHHC 901, VHHC 902, VHHC 903

trên cây cà phê.

- Xác định độ giữ ẩm của đất trước

và sau khi sử dụng chế phẩm

Bảng kết quả, số liệu

2-5/2005 và 1-5/2006

Viện CNHH Sở NN&PT NT tỉnh Gia Lai

TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

4 - Thử nghiệm 6 loại chế phẩm VHHC

801, VHHC 802, VHHC 803,VHHC 901,

VHHC 902, VHHC 903 trên cây Ngô,

Bông.

- Xác định độ giữ ẩm của đất trước và

sau khi sử dụng chế

Bảng kết quả, số liệu

7-12/05 và 7-12/06

Viện CNHH Sở NN&PT NT tỉnh Gia Lai

5 Xác định thành phần vi sinh, dinh dưỡng

của đất sau khi sử dụng chế phẩm.

Bảng kết quả,

6 Đánh giá tác động hút ẩm của chế phẩm

trên cây Cà phê, Ngô vàBông

Bảng đánh giá kết quả, nghiệm thu đề tài

10/2006 Sở KH& CN Viện CNHH

tỉnh Gia Lai

7 Tính giá thành sản phẩm, đánh giá hiệu

quả kinh tế và xã hội của việc sử dụng

chế phẩm giữ ẩm ở Tây Nguyên

Bảng đánh giá 11-12/ 06 Sở KH& CN Viện CNHH

tỉnh Gia Lai

1/2007 Sở KH&CN GLViện CNHH

 Đối với lĩnh vực khoa học có liên quan: Báo cáo khoa học 2 bài.

 Đối với kinh tế-xã hội: Giúp chống hạn cho cây, tăng năng suất cây trồng, giá thành thấp, góp phần phát triển kinh tế và ổn định cuộc sống cho đồng bào vùng Tây Nguyên

 Bồi dưỡng, đào tạo cán bộ KH&CN

+ Thạc sĩ : 1-2 người

+ Sinh viên : 2-3 người

CÁC TÁC ĐỘNG CỦA KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

 Liên kết với sản xuất và đời sống:

- Đơn vị sản xuất chế phẩm : Viện công nghệ Hoá học

- Đơn vị sử dụng kết quả nghiên cứu : Sở NN&PTNT tỉnh Gia Lai

Hoạt động của các tổ chức phối hợp tham gia thực hiện đề tài

TT Tên tổ chức Địa chỉ Nội dung hoạt động Dự kiến

kinh phí

1 Viện CN Hoá

học

01-Mạc Đĩnh Chi-Q.1, Tp

- Thử nghiệm 06 loại chế phẩm VHHC

801, VHHC 802, VHHC 803, VHHC 901, VHHC 902, VHHC 903

- Đánh giá tác động hút ẩm trên cây Cà phê,

- Đánh giá tác động hút ẩm trên cây Ngô,

- Đánh giá tác động hút ẩm trên cây Bông

- Đánh giá hiệu quả kinh tế sử dụng chế phẩm.

475.000.000

CÁN BỘ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

TT Họ và tên Cơ quan công tác Số tháng làm

việc cho đề tài

A Chủ nhiệm đề tài

PGS.TSKH Lưu Cẩm Lộc

TS Nguyễn Cửu Khoa

Viện CN Hoá học Viện CN Hoá học

24 24

Cán bộ tham gia nghiên cứu:

TS Phan Thanh Thảo

TS Hoàng Quốc Khánh

TS Lê Xuân Thuyên

Ths.Hoàng Thị Kim Dung

Ths.Phạm Cao Thanh Tùng

CN Trần Ngọc Quyển

KTV Nguyễn Minh Hải

KS Nguyễn Công Trực

KS Trần Quốc Anh

CN Đặng Thị Ngọc Yến

ThS Hoàng Tiến Cường

KTV Nguyễn Hoàng Tuấn Dũng

Viện CN Hoá học Viện SH Nhiệt Đới Phân Viện Địa Lý Viện CN Hoá học Viện CN Hoá học Viện CN Hoá học Viện CN Hoá học Viện CN Hoá học Viện CN Hoá học Viện CN Hoá học Viện CN Hoá học Viện CN Hoá học

24 24 16 24 24 24 24 24 16 24 24 24

KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ NGUỒN KINH PHÍ

số

Trong đó Thuê

khoán chuyên môn

Nguyê

n vật liệu, năng lượng

Máy móc thiết bị

Xây dựng, sửa chữa nhỏ

Chi khác

179 179

167.8 167.8

Kinh phí thực hiện đề tài phân theo các khoản chi (triệu đồng)

TT Các khoảng chi thuộc Ngân

sách NSKH

Kinh phí

Tỷ lệ

DỰ TOÁN KINH PHÍ ĐỀ TÀI

GIẢI TRÌNH CÁC KHOẢN CHI

Khoản 1: Thuê khoán chuyên môn: 179 triệu đồng

TT

Nội dung thuê khoán Tổng kinh

phí

Nguồn vốn NSNN Tự có Khác

1 Thuê cán bộ nghiên cứu và sản xuất

- Tiêu chuẩn hóa các nguyên liệu (chọn lựa nguyên

liệu, làm sạch các hóa chất cần thiết).

- Xác lập quy trình công nghệ pilot chế tạo sản phẩm

- Thuê nhân công sản suất sản xuất vật liệu.

85.6

10 20 55.6

85.6 0.0

2 Thuê phân tích kết quả

- Phân tích các tính chất của sản phẩm.

- Phân tích thành phần vi sinh, dinh dưỡng, độ ẩm,

thành phần cơ giới của đất.

- Đánh giá hiệu quả sau khi dùng chế phẩm.

23.4

6.0 13.4 4.0

23.4 0.0

3 Thuê nhân công thử nghiệm trên thực tế với 3 loại

cây khác nhau.

- Xây dựng kế họach thử nghiệm

- Thử nghiệm trên 3 loại cây (cà phê, bông, ngô) theo

yêu cầu của đề tài.

- Thuê chuyên gia đánh giá, viết báo cáo nghiệm thu.

70.0

3.0 57.0 10.0

70.0 0.0

Khoản 2: Nguyên vật liệu, năng lượng: 167.8 triệu đồng

vị đo Số lượng

Đơn giá (x1000)

Thành tiền

Nguồn vốn NSNN Tự có Khác

- acid acrylic

- Petroleum ether

- Một số hóa chất tổng

hợp, cross-linker khác

kg kg kg kg

3.000 200 100 100

38 55 10 50

114 11 1 5

2.3 Năng lượng, nhiên liệu

GIẢI TRÌNH CÁC KHOẢN CHI

Khoản 3: Thiết bị, máy móc chuyên dùng: 87.5 triệu đồng

Nguồn vốn NSNN Tự có Khác

3.1 Mua thiết bị công nghệ

Hệ thống phản ứng

Hệ thống cắt

Hệ thống sấy

Máy nghiền

01 01 01 01

40.0 10.0 25.0 12.5

40.0 10.0 25.0 12.5

Khoản 4: Xây dựng, sửa chữa nhỏ: 22.5 triệu đồng

GIẢI TRÌNH CÁC KHOẢN CHI

nhà xưởng, PTN

- Hệ thống điện

Khoản 5: Chi khác: 33.2 Triệu

Nguồn vốn

Chi phí nghiệm thu trung gian

Chi phí nghiệm thu nội bộ

Chi phí nghiệm thu chính thức

- Hội thảo, hội nghị

GIẢI TRÌNH CÁC KHOẢN CHI

PHỤ BIỂU CHI TIẾT DỰ TOÁN CHI

 Tên đề tài, dự án:

Nghiên cứu thử nghiệm loại vật liệu giữ nước, giữ ẩm cho cây trồng trong lĩnh vực nông nghiệp

 Cơ quan chủ trì : Viện Công nghệ Hoá học

01- Mạc Đĩnh Chi –Q 1- Tp HCM

 Chủ nhiệm đề tài : PGS TSKH Lưu Cẩm Lộc

TS Nguyễn Cửu Khoa

 Thời gian thực hiện : 2005-2006

PHỤ BIỂU CHI TIẾT DỰ TOÁN CHI

phí

Ghi chú

1 Thuê cán bộ nghiên cứu và sản xuất

-Tiêu chuẩn hóa các nguyên liệu (chọn lựa nguyên

liệu, làm sạch các hóa chất cần thiết).

-Xác lập quy trình công nghệ pilot chế tạo sản phẩm

-Thuê nhân công sản suất sản xuất vật liệu.

Thuê phân tích kết quả

- Phân tích các tính chất của sản phẩm.

- Phân tích thành phần vi sinh, dinh dưỡng, độ ẩm,

thành phần cơ giới của đất.

- Đánh giá hiệu quả sau khi dùng chế phẩm.

Thuê nhân công thử nghiệm trên thực tế với 3 loại

cây khác nhau.

- Xây dựng kế hoạch thử nghiệm

-Thử nghiệm trên 3 loại cây (cà phê, bông, ngô) theo

yêu cầu của đề tài.

- Thuê chuyên gia đánh giá, viết báo cáo nghiệm thu

85.6

10

20 55.6

23.4

6.0 13.4

4.0

70.0

3.0 57.0 10.0

PHỤ BIỂU CHI TIẾT DỰ TOÁN CHI

2 Khoản 2: Nguyên nhiên vật liệu

- Nguyên vật liệu

- Dụng cụ, phụ tùng

3 Khoản 3: Thiết bị máy móc chuyên dùng

- Mua thiết bị công nghệ

- Thuê thiết bị

0.0

5 Khoản 5: Quản lý hành chính và các khoản chi khác

- Công tác phí

- Quản lý phí

- Hội thảo, hội nghị

- In ấn, tài liệu, các khoản khác

- Chi phí nghiệm thu, đánh giá

- Phụ cấp chủ nhiệm đề tài

23.2

4.0 6.0 0.8 10.0 2.4

XIN CHÂN THÀNH CÁM ƠN