Ảnh hưởng của than sinh học chế biến từ rơm rạ đến sinh trưởng, phát triển và năng suất giống lúa n ưu 69 tại hậu lộc thanh hóa

Ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 60.62.01 Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu: Đánh giá được khả năng sử dụng than sinh học TSH sản xuất từ rơm rạ thay th

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

PHẠM KIM ANH

ẢNH HƯỞNG CỦA THAN SINH HỌC CHẾ BIẾN

TỪ RƠM RẠ ĐẾN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN

VÀ NĂNG SUẤT GIỐNG LÚA N ƯU 69

TẠI HẬU LỘC - THANH HÓA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS: Vũ Quang Sáng

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, đây là công trình nghiên cứu khoa học do tôi trực tiếp thực hiện trong vụ xuân và vụ mùa năm 2015 tại huyện Hậu Lộc- Thanh Hóa, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Vũ Quang Sáng Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực, chưa từng được sử dụng trong luận văn nào ở trong và ngoài nước

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Phạm Kim Anh

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS Vũ Quang Sáng, là thầy đã tận tình dìu dắt, hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện đề tài Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Sinh lý Thực Vật, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tôi cũng xin cảm ơn tới gia đình bác Phạm Thị Thoa hộ nông dân tại xã Mỹ Lộc- Hậu Lộc- Thanh Hóa đã giúp đỡ tạo điều kiện tôi trong quá trình bố trí thí nghiệm và cám ơn đến ban lãnh đạo cùng các đồng nghiệp trong Công ty TNHH Giống cây trồng Hoàng Nông và các anh chị trong Viện môi trường Nông nghiệp đã tạo điều kiện để tôi

đủ khả năng triển khai nghiên cứu và thu được các kết quả trong bản luận văn này Tôi xin được bày tỏ tỏ lòng biết ơn và tình cảm yêu thương nhất của mình tới bố

mẹ, anh chị em và bạn bè đã cho tôi động lực và tạo điều kiện trong quá trình học tập và nghiên cứu

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Phạm Kim Anh

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục bảng v

Danh mục hình vii

Danh mục hình vii

Danh mục các từ viết tắt viii

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục đích, yêu cầu của đề tài 2

1.2.1 Mục đích 2

1.2.2 Yêu cầu: 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

Phần 2 Tổng quan tài liệu 3

2.1 Cơ sở khoa học 3

2.2 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và ở việt nam 4

2.2.1 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới 4

2.2.2 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam 6

2.2.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa tại Thanh Hóa 7

2.3 Đặc tính và tác dụng của các loại than than sinh học 8

2.3.1 Đặc tính của Than sinh học 8

2.3.2 Tác dụng của TSH 11

2.4 Hiện trạng ứng dụng tsh trong sản xuất nông nghiệp 20

Phần 3 Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 26

3.1 Vật liệu nghiên cứu 26

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 27

3.3 Nội dung nghiên cứu 28

3.4 Phương pháp nghiên cứu 28

3.4.1 Bố trí thí nghiệm 28

3.4.2 Các chỉ tiêu theo dõi 29

3.5 Phương pháp tính toán và xử lý số liệu: 33

Phần 4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 34

4.1 Kết quả nghiên cứu 34

4.1.1 Ảnh hưởng của hàm lượng bón Than sinh học đến khả năng sinh trưởng phát triển giống lúa N ưu 69 tại vụ Xuân huyện Hậu Lộc, Thanh Hóa 34

4.1.2 Ảnh hưởng của than sinh học khi sử dụng thay thế một phần phân hóa họcc (đạm, lân, kali) đến khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa giống N ưu 69 vụ mùa 2015 tại Hậu Lộc- Thanh Hóa 52

4.2 Thảo luận 71

Phần 5 Kết luận và đề nghị 73

5.1 Kết luận 73

5.2 Kiến nghị 73

Tài liệu tham khảo 74

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của thế giới qua các năm 4

Bảng 2.2 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của một số quốc gia và khu vực trên thế giới năm 2013 5

Bảng 2.3 Sản lượng, xuất khẩu và dự trữ gạo tại một số nước xuất khẩu quan trọng và thế giới 2013 và 2014 6

Bảng 2.4 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa ở Việt Nam từ 2005 - 2013 7

Bảng 2.5 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của tỉnh Thanh Hóa từ 2005-2014 8

Bảng 2.6 Chất lượng than sinh học được sản xuất từ các nguyên liệu khác nhau 10

Bảng 2.7 Ảnh hưởng của việc sử dụng TSH sản xuất từ trấu đến các chỉ tiêu hóa học của đất trồng lúa tại Long An sau hai vụ sử dụng liên tiếp 12 Bảng 2.8 Ảnh hưởng của việc sử dụng TSH sản xuất từ trấu đến các chỉ tiêu vật lý của đất trồng lúa tại Long An sau hai vụ sử dụng liên tiếp 12

Bảng 2.9 Hiệu quả sử dụng TSH sản xuất từ trấu trên lúa và ngô 19

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của liều lượng bón TSH thời gian sinh trưởng giống lúa N ưu 69 trong vụ Xuân 2015 35

Bảng 4.2 Ảnh hưởng của liều lượng bón TSH đến động thái tăng trưởng chiều cao cây lúa 37

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của liều lượng bón TSH đến động thái ra lá của giống lúa N ưu 69 38

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của liều lượng bón TSH đến động thái đẻ nhánh của giống lúa N ưu 69 trong vụ Xuân 2015 40

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của liều lượng bón TSH đến chỉ số diện tích lá (LAI) của giống lúa N ưu 69 trong vụ Xuân 2015 42

Bảng 4.6 Ảnh hưởng của liều lượng bón TSH đến khả năng tích lũy chất khô của giống lúa N ưu 69 trong vụ Xuân 2015 44

Bảng 4.7 Ảnh hưởng của liều lượng bón Than sinh học đến diễn biến sâu bệnh hại lúa N ưu 69 trong vụ Xuân 2015 46

Bảng 4.8 Ảnh hưởng của liều lượng bón TSH đến yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa N ưu 69 trong vụ Xuân 2015 48

Bảng 4.9 Ảnh hưởng của liều lượng bón TSH đến năng suất của giống lúa N ưu 69 trong vụ Xuân 2015 50

Bảng 4.10 Hiệu quả kinh tế vụ Xuân 2015 của các CT thí nghiệm 52

Bảng 4.11 Ảnh hưởng của TSH khi thay thế một phần phân hóa học đến thời gian sinh trương giống lúa N ưu 69 trong vụ Mùa 2015 53

Bảng 4.12 Ảnh hưởng của TSH khi thay thế một phần phân hóa học đến chiều cao cây N ưu 69 vụ Mùa 2015 56

Bảng 4.13 Ảnh hưởng của TSH khi thay thế một phần phân hóa học đến động thái

đẻ nhánh giống N ưu 69 vụ Mùa 2015 58 Bảng 4.14 Ảnh hưởng của TSH khi thay thế một phần phân hóa học đến chỉ số

diện tích lá (LAI) giống N ưu 69 vụ Mùa 2015 59 Bảng 4.15 Ảnh hưởng của TSH khi thay thế một phần phân hóa học đến tích lũy

lượng chất khô giống N ưu 69 vụ Mùa 2015 62 Bảng 4.16 Ảnh hưởng của TSH khi thay thế một phần phân hóa học đến diễn biến

các loại bệnh trên giống lúa N ưu 69 vụ Mùa 2015 63 Bảng 4.17 Ảnh hưởng của TSH khi thay thế một phần phân hóa học đến diễn biến

các loại sâu trên giống lúa N ưu 69 vụ Mùa 2015 64 Bảng 4.18 Ảnh hưởng của TSH khi thay thế một phần phân hóa học đến các yếu tố

cấu thành năng suất giống N ưu 69 vụ Mùa 2015 67 Bảng 4.19 Ảnh hưởng của TSH khi thay thế một phần phân hóa học đến năng suất

giống N ưu 69 vụ Mùa 2015 68 Bảng 4.20 Hiệu quả kinh tế của các công thức thí nghiệm vụ Mùa 2015 70

DANH MỤC HÌNH

Hình 4.1 Động thái tăng trưởng chiều cao cây giống lúa N ưu 69 tại vụ Xuân 2015 37

Hình 4.2 Động thái ra lá giống lúa N ưu 69 tại vụ Xuân 2015 41

Hình 4.3 Động đẻ nhánh giống lúa N ưu 69 tại vụ Xuân 2015 41

Hình 4.4 Chỉ số diện tích lá giống lúa N ưu 69 tại vụ Xuân 2015 42

Hình 4.5 Khả năng tích lũy chất khô của giống lúa N ưu 69 tại vụ Xuân 2015 44

Hình 4.6 Năng suất giống lúa N ưu 69 tại vụ Xuân 2015 51

Hình 4.7 Thời gian sinh trưởng giống lúa N ưu 69 tại vụ Mùa 2015 54

Hình 4.8 Động thái tăng trưởng chiều cao cây giống lúa N ưu 69 tại vụ Mùa 2015 56

Hình 4.9 Động thái đẻ nhánh giống lúa N ưu 69 tại vụ Mùa 2015 58

Hình 4.10 Chỉ số diện tích lá giống lúa N ưu 69 tại vụ Mùa 2015 60

Hình 4.11 Lượng chất khô tích lũy giống lúa N ưu 69 tại vụ Mùa 2015 62

Hình 4.12 Năng suất thực thu vụ Mùa 2015 68

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt

CCCC : Chiều cao cuối cùng

LAI : Chỉ số diện tích lá

NSLT : Năng suất lý thuyết

NSTT : Năng suất thực thu

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Tên tác giả: Phạm Kim Anh

Tên luận văn: “Ảnh hưởng của than sinh học chế biến từ rơm rạ đển sinh

trưởng, phát triển và năng suất giống lúa N Ưu 69 tại Hậu Lộc- Thanh Hóa”

Ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 60.62.01

Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Mục đích nghiên cứu: Đánh giá được khả năng sử dụng than sinh học (TSH) sản xuất

từ rơm rạ thay thế một phần phân hóa học phục vụ sản xuất lúa nhằm góp phần vào việc tận dụng phế thải nông nghiệp để trả lại chất dinh dưỡng hữu cơ cho cây trồng sinh trưởng phát triển theo hướng bền vững

Phương pháp nghiên cứu: nghiên cứu được thực hiện trên 2 thí nghiệm, thí

nghiệm 1 gồm 5 công thức được bố trí theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ với 3 lần nhắc lại trong 1 công thức thí nghiệm

Thí nghiệm thứ 2 thực hiện tại vụ Mùa năm 2015 được tiến hành trên 4 công thức, bố trí theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCB) với 3 lần nhắc lại trên mỗi công thức Kết quả là

Kết quả chính và kết luận: Kết quả cho thấy lượng bón than sinh học thích hợp

cho giống lua N Ưu 69 tại vụ Xuân 2015 là 2 tấn/ha cao hơn so với công thức đối chứng là không bổ sung than sinh học và cao hơn các công thức còn lại

Khi sử dụng lượng than sinh học là 2 tấn/ha thay thế cho các mức bón phân vô

cơ khác nhau đã ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triền và năng suất giống lúa N ưu

69 trong vụ Mùa 2015 tại Hậu Lộc, Thanh Hóa là khác nhau Lượng phân bón vô cơ thích hợp nhất là 110kg N+ 80kg P 2 O 5 + 80kg K 2 O kết hợp cùng 2 tấn TSH/ha, ở mức bón bổ sung này đều cho năng suất và lãi sau chi phí là cao hơn so với các công thức còn lại

THESIS ABSTRACT

Master candidate: Pham Kim Anh

Thesis title: “Effect of biochar which is made from straw on the growth, development

and yield of N uu 69 at Hau Loc- Thanh Hoa”

Major: Crop Science Code: 60.62.01

Educational organization: Vietnam National University of Agricuture

Research Objectives: to appraise

Materials Objectives: two experment

Experiment 1 was conducted with 5 treatments in completely block randomized with 3 replicates Experiment 2 was arranged with 4 treatments in the completely block randomized design with with three replications The result indicated the different effectiveness when applying biochart 2 tonnes per ha replace to these diferent amount of inorganic fertilizer on the growth and development, yield of N.Ưu 69 variety in autumn season

Main findings and conclusions: The best suitable amount of biochar for N.ưu

69 variety is 2 tonnes per ha which is higher than the control treatmnet and the other treatments

The result indicated the different effectiveness when applying biochart 2 tonnes per ha replace to these diferent amount of inorganic fertilizer on the growth and development, yield of N.Ưu 69 variety in autumn season The amount of inorganic fertilizer (110kg N+ 80kg P 2 O 5 + 80kg K 2 O + 2 tonnes biochart) per ha was proven is suitable for N.ưu 69 variety because of high yield and high interest among these treatments

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Cùng với quá trình thâm canh tăng năng suất cây trồng, thế giới đang phải đối mặt với nguy cơ suy giảm chất lượng môi trường đất do lạm dụng hoá chất Nhiều kết quả nghiên cứu đã chứng minh hàm lượng chất hữu cơ và sức sản xuất của đất đang bị suy giảm nghiêm trọng do sử dụng lâu dài phân bón hóa học Việc tăng cường bón các loại phân hữu cơ như phân chuồng, phân xanh, phân rác

ủ kết hợp với bón phân khoáng đang được khuyến khích mạnh mẽ trong sản xuất trồng trọt để cải tạo và duy trì sức sản xuất của đất Mặc dù vậy, trong xu hướng công nghiệp hóa và hiện đại hóa nông nghiệp, nguồn vật liệu hữu cơ đang ngày càng cạn kiệt dần, do đó việc tìm kiếm các nguồn vật liệu thay thế là điều kiện tiên quyết để duy trì một nền sản xuất nông nghiệp bền vững

Một số bằng chứng thực tế cho thấy Cacbon trong than sinh học (TSH), một sản phẩm được tạo ra qua quá trình nhiệt phân các vật liệu hữu cơ trong môi trường hoàn toàn yếm khí hoặc nghèo oxy có khả năng tồn tại bền vững trong môi trường đất hàng thế kỷ thậm chí hàng thiên niên kỷ, làm tăng lượng Cacbon lưu giữ trong đất, giảm Cacbon phát thải vào khí quyển, đồng thời có ảnh hưởng tích cực đến sức sản xuất của đất Vì vậy, TSH được mệnh danh là “vàng đen” trong nông nghiệp Với hàm lượng carbon cao và đặc tính xốp, than sinh học có thể giúp đất giữ nước, dưỡng chất và bảo vệ vi khuẩn có lợi cho đất, qua đó góp phần tăng sản lượng cây trồng Bên cạnh đó, TSH còn đóng vai trò như bể chứa Cacbon tự nhiên - cô lập và nhốt khí CO2 trong đất

Mặc dù người dân Việt Nam đã biết sử dụng phương pháp đốt yếm khí để sản xuất than hoa, đốt trấu để bón ruộng nhưng những nghiên cứu một cách hệ thống sản xuất và ứng dụng TSH vẫn còn là một lĩnh vực mới mẻ Gần đây, Viện Môi trường Nông nghiệp đã tiến hành một số đề tài nghiên cứu công nghệ sản xuất than sinh học từ các nguồn phế, phụ phẩm khác nhau Kết quả cho thấy trữ lượng Cacbon chứa trong TSH sản xuất từ gỗ, tre nứa, rơm rạ tuy khác nhau song đều đạt rất cao Mặc dù vậy những nghiên cứu một cách hệ thống sản xuất

và ứng dụng TSH vẫn còn là một lĩnh vực mới mẻ, để có cơ sở khoa học định hướng cho việc ứng dụng các loại than sinh học trong sản xuất nông nghiệp, đặc

biệt là sản xuất lúa trên nền đất thịt nhẹ, chúng tôi thực hiện đề tài “Ảnh hưởng

của than sinh học chế biến từ rơm rạ đển sinh trưởng, phát triển và năng suất giống lúa N Ưu 69 tại Hậu Lộc- Thanh Hóa”

1.2 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI

1.2.1 Mục đích

Đánh giá được khả năng sử dụng than sinh học (TSH) sản xuất từ rơm rạ thay thế một phần phân hóa học phục vụ sản xuất lúa nhằm góp phần vào việc tận dụng phế thải nông nghiệp để trả lại chất dinh dưỡng hữu cơ cho cây trồng sinh trưởng phát triển theo hướng bền vững

1.2.2 Yêu cầu

- Xác định được lượng bón TSH thích hợp kết hợp với NPK giúp cây lúa lai giống N ưu 69 sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao trong vụ Xuân

2015 tại vùng đất thịt nhẹ huyện Hậu Lộc -Thanh Hóa

- Xác định được lượng bón NPK phù hợp nhất kết hợp với TSH cho cây lúa sinh trưởng phát triển tốt, năng suất cao trong vụ Mùa 2015

- Đánh giá được khả năng chống chịu sâu bệnh hại và hiệu quả kinh tế khi

sử dụng than sinh học (TSH) cho cây lúa trồng vụ Xuân và vụ Mùa tại Hậu Lộc – Thanh Hóa

1.3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

- Kết quả nghiên cứu của đề tài là những dẫn liệu khoa học về khả năng sử dụng than sinh học và liều lượng bón cần thiết để đảm bảo sự sinh trưởng phát triển, năng suất và chất lượng lúa gạo góp phần quan trọng vào việc phát triển sản xuất nông nghiệp bền vững

- Kết quả đề tài làm tài liệu tham khảo phục vụ công tác đào tạo và nghiên cứu khoa học về việc sử dụng than sinh học trong sản xuất nông nghiệp nói chung và sản xuất lúa nói riêng

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu của đề tài là động lực giúp người trồng lúa tận dụng rơm rạ để sản xuất phân bón, giảm phân hóa học, giảm ô nhiễm không khí và cải thiện môi trường đất theo hướng bền vững trong sản xuất nông nghiệp sản phẩm chất lượng cao

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC

Vai trò của chất hữu cơ đối với chất lượng môi trường đất đã được nhận biết từ lâu do bởi những ảnh hưởng trực tiếp của chất hữu cơ đến các tính chất hóa, lý và sinh học đất như là làm tăng độ xốp, khả năng giữ nước, dung tích hấp thu, chi phối hoạt động vi sinh vật đất Chính vì vậy, sử dụng phân hữu cơ được xem như một biện pháp kỹ thuật có hiệu quả cao trong việc cải tạo đất và nâng cao năng suất cây trồng Trong thực tế, đất bị suy giảm chất hữu cơ và sức sản xuất đang xuất hiện phổ biến ở nhiều vùng sản xuất thâm canh cao ở Việt Nam cũng như nhiều nơi trên thế giới Tăng cường bón các loại phân hữu cơ như phân chuồng, phân xanh, phân rác ủ kết hợp với bón phân khoáng đang được khuyến khích mạnh mẽ trong sản xuất trồng trọt để cải tạo và duy trì sức sản xuất của đất Mặc dù vậy, trong xu hướng công nghiệp hóa và hiện đại hóa nông nghiệp, nguồn vật liệu hữu cơ đang ngày càng cạn kiệt dần, do đó việc tìm kiếm các nguồn vật liệu thay thế là điều kiện tiên quyết để duy trì một nền sản xuất nông nghiệp bền vững

Một số bằng chứng thực tế cho thấy Cacbon trong than sinh học (TSH), một sản phẩm được tạo ra qua quá trình nhiệt phân các vật liệu hữu cơ trong môi trường hoàn toàn yếm khí hoặc nghèo ôxy (được gọi là biocoal hay TSH), có khả năng tồn tại bền vững trong môi trường đất hàng thế kỷ thậm chí hàng thiên niên

kỷ, làm tăng lượng Cacbon lưu giữ trong đất, giảm Cacbon phát thải vào khí quyển, đồng thời có ảnh hưởng tích cực đến sức sản xuất của đất (Vũ Thắng, 2012)

Vì vậy, TSH được mệnh danh là “vàng đen” vì những ứng dụng của nó trong nông nghiệp và môi trường Hàm lượng carbon cao cùng với độ xốp tự nhiên của TSH giúp đất giữ được nước và các chất dinh dưỡng, đồng thời bảo vệ các loại vi khuẩn sống trong đất, chống lại tác động xấu của thời tiết, xói mòn đất Hơn nữa, TSH còn đóng vai trò là bể chứa carbon tự nhiên có khả năng lưu trữ CO2 trong đất Nhờ đó, việc bổ sung một lượng nhất định TSH vào đất có thể cải tạo lý, hóa tính đất, làm tăng đáng kể năng suất cây trồng Tuy nhiên, hiệu quả cải tạo lý tính, hóa tính, dinh dưỡng đất cũng như khả năng nâng đỡ sinh trưởng và năng suất của than sinh học phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của từng lọai than và từng loại đất khác nhau Vì vậy, việc tiến hành các nghiên cứu chuyên sâu về hiệu quả cải tạo đất và tăng năng

suất cây trồng của các loại than cho từng vùng đất, từng vùng sinh thái là có cơ sở khoa học và cần thiết, góp phần nâng cao hiệu quả kỹ thuật, kinh tế và môi trường khi sử dụng than sinh học

2.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT LÚA TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 2.2.1 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới

Cây lúa có khả năng thích ứng rộng nên nó được trồng ở trên 100 quốc gia Trên thế giới, tuy nhiên chỉ có 50 nước đạt sản lượng trên 1triệu tấn/năm Châu Á là vùng trồng nhiều lúa nhất (Niên giám thống kê, 2012)

Theo thống kê của FAO cho thấy, diện tích trồng lúa trên thế giới từ năm 1961- 1980 đã tăng từ 115,4 lên 144,4 triệu ha, bình quân tăng 1,5 triệu ha/năm

Từ năm 1980 đến nay, diện tích lúa toàn thế giới tăng chậm và đạt cao nhất vào

năm 2013 với 165,16 triệu ha

Bảng 2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của thế giới qua các năm

(triệu ha)

Năngsuất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Sau cuộc cách mạng xanh vào những năm 1963-1970 đã tạo ra những giống lúa ngắn ngày, năng suất cao góp phần vào việc tăng năng suất và sản lượng lúa trong những năm tiếp theo Châu Á có năng suất lúa chưa cao nhưng lại có diện tích sản xuất lớn nên nó đóng góp một phần quan trọng cho sản lượng lúa thế giới

Năm 2013, đứng đầu về sản xuất lúa vẫn là 8 nước châu Á bao gồm: Ấn

Độ, Trung Quốc, Indonesia, Thái Lan, Bangladesh, Myanmar, Việt Nam, Philippines Tuy nhiên chỉ có 3 nước có năng suất cao hơn 5 tấn/ha là Trung Quốc (6,72 tấn/ha), Indonesia (5,15) và Việt Nam (5,57 tấn/ha) (Bảng 2.2)

Bảng 2.2 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của một số quốc gia và khu

vực trên thế giới năm 2013

Quốc gia và

khu vực

Diện tích (triệu ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

do mùa mưa đến muộn ở vùng Nam Á và vài nơi khác, với sản lượng khoảng 744,7 triệu tấn lúa (hay 496,6 triệu tấn gạo) và được trồng trên gần 163 triệu ha Năng suất lúa trung bình là 4,57 tấn/ha Khí hậu gió mùa bất thường làm sản xuất lúa tại Ấn Độ giảm 3% và cũng ảnh hưởng đến một số nước khác, như Indonesia, Campuchia, Nepal, Pakistan, Philippines, Sri Lanka, Bắc Triều Tiên và Thái Lan Trong khi đó, khí hậu tương đối thuận lợi tại các nước: Trung Quốc, Indonesia, Myanmar, Malaysia, Nam Hàn, Nigeria và Việt Nam

Bảng 2.3 Sản lượng, xuất khẩu và dự trữ gạo tại một số nước xuất khẩu

2.2.2 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam

Cây lúa được trồng ở khắp các vùng trong cả nước ta và tập trung nhiều ở Đồng bằng sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long Việt nam từ một nước thiếu lương thực của những thập niên 80-90 thế kỷ trước thì những năm 2005-

2008 sản lượng gạo xuất khẩu ở mức trên 4,5 triệu tấn và có bước đột phá từ những năm 2009-2011 Mùa vụ 2010/2011 Việt Nam xuất khẩu 7,1 triệu tấn gạo trong tổng sản lượng 26,37 triệu tấn so với 6,73 triệu tấn trong mùa vụ 2009/2010 Với sản lượng này Việt Nam tiếp tục giữ vị trí xuất khẩu gạo thứ hai sau Thái Lan (theo số liệu của USDA 2011)

Từ năm 2005 đến nay năng suất lúa của nước ta ổn định và tăng mạnh từ 5,34 tấn/ha (2010) lên 5,54 tấn/ha (2011) và đều cao hơn năng suất bình quân của thế giới Tính đến năm 2013, tổng sản lượng lúa của nước ta đạt 44,04 triệu tấn ( chiếm 5,94% tổng sản lượng lúa toàn thế giới)

Bảng 2.4 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa ở Việt Nam từ 2005 - 2013

Năm Diện tích

(triệu ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Theo FAO xuất khẩu gạo của Việt Nam năm 2014 đạt 6,9 triệu tấn tăng 6% so với 6,5 triệu tấn năm 2013 Lý do chủ yếu là do sản lượng tăng cũng như nhu cầu nhập khẩu cao hơn của các nước Châu Á như Indonesia, Malaysia, Trung Quốc và Philippines

Theo số liệu của Hiệp hội Lương thực Việt Nam (VFA), 9 tháng đầu năm

2015 xuất khẩu gạo của Việt Nam đạt gần 4,9 triệu tấn

2.2.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa tại Thanh Hóa

Thanh Hoá là một tỉnh có diện tích 11,160 nghìn km2 và điều kiện sinh thái thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp, sản lợng lơng thực liên tục tăng, từ 1,1 triệu tấn năm 1998 lên 1,23 triệu tấn năm 2000 và 1,5 triệu tấn năm 2005, bình quân hàng năm tăng từ 5 đến 6 vạn tấn lơng thực Trong đó riêng lúa năm 2000

đã đạt sản lợng thóc gần 1,1 triệu tấn, chiếm tỷ trọng trên 90% tổng sản lợng lơng thực cả năm Đặc biệt vụ chiêm Xuân năm 2000 năng suất lúa tỉnh ta đạt 53,1tạ/ha/năm, tăng hơn các vụ chiêm Xuân thời kỳ 1990-1995 gần 10 tạ/ha/năm

Hiện nay, Thanh Hóa đã du nhập rất nhiều giống lúa từ các nước, Viện nghiên cứu Quốc tế và Việt Nam Tập đoàn các giống lúa đã được làm thuần và công nhận sản xuất đại trà, tạo thế cho sản xuất lương thực tăng nhanh và ổn định Trên cơ sở đó, quy luật tất yếu trong sản xuất nông nghiệp đối với tất cả các loại cây trồng và nhất là với nghành sản xuất lúa để ổn định và sản xuất phát triển

là phải du nhập, tiếp cận các giống lúa tiến bộ kỹ thuật để thuần hóa trong điều kiện sản xuất của khu vực

Bảng 2.5 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của tỉnh Thanh Hóa

2005 Diện tích gieo trồng lúa hàng năm ở Thanh Hóa là 255 nghìn ha (vụ Chiêm Xuân 116 – 117 nghìn ha, vụ mùa 137 - 238 nghìn ha)

Năm 2005 tỉnh đã đạt 1,23 triệu tần thóc với năng suất bình quân 49 tạ/ha Đồng thời tỉnh đã đạt được thành công nhảy vọt về năng suất lúa vụ Chiêm Xuân từ 59 -60 tạ thóc/ha gieo trồng Năm 2008 toàn tỉnh đã gieo cấy trên 212.000 ha, sản lượng lương thực 799 nghìn tấn; trong đó diện tích lúa là 118.000 ha (tỉ lệ gieo cấy lúa lai từ 60% trở lên)

2.3 ĐẶC TÍNH VÀ TÁC DỤNG CỦA CÁC LOẠI THAN THAN SINH HỌC 2.3.1 Đặc tính của Than sinh học

Than sinh học được nhiều nhà khoa học xem như “vàng đen” cho ngành nông nghiệp Với hàm lượng carbon cao và đặc tính xốp, than sinh học có thể giúp đất giữ nước, dưỡng chất và bảo vệ vi khuẩn có lợi cho đất, qua đó góp phần tăng sản lượng cây trồng Thông tin về các đặc tính lý hóa học của TSH rất hạn chế Tuy nhiên qua tổng hợp từ nhiều nguồn (Glaser B, Guggenberger G, Zech W., 2002) cho thấy lượng TSH thu được là 28,5%, hàm lượng TSH trong TSH là 79,6% và năng suất carbon là 49,9% Các yếu tố chính quyết định đặc tính của

TSH là: (1) loại chất hữu cơ dùng để hun,(2) môi trường hun (ví dụ nhiệt độ, khí) (3) chất bổ sung trong quá trình hun Nguồn hữu cơ cung cấp cho hun than có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng TSH, hàm lượng dinh dưỡng và chất dễ tiêu

Ở nước ta, Viện Môi trường nông nghiệp đã nghiên cứu chất lượng than sinh học được sản xuất từ một số nguyên liệu như trấu, rơm rạ, lá mía, thân lá ngô, lõi ngô, vỏ dừa v.v theo 5 phương pháp khác nhau như:

PP 1: Sản xuất Biochar từ trấu theo cách cổ truyền mà người dân vẫn làm

là tạo một nhân nhiệt ở giữa (đốt một ít trấu), sau đó đổ trùm trấu mới lên trên nhân trấu theo hình nón, sau đó trấu tự cháy âm ỉ Sau khi lớp trấu bên ngoài chuyển thành màu đen thì rải trấu ra để ngăn không cho trấu cháy nữa

PP 2: Sản xuất Biochar từ trấu, tạo một nhân nhiệt và ống khói ở giữa

(cao 80 cm), cho chất gây cháy vào Khởi động nhân nhiệt và phủ trấu xung quanh Nhiệt độ trong nhân nhiệt sẽ đốt cháy trấu ở xung quanh nó một cách từ

từ Trấu được đảo đều để chúng cháy được đều Khi chúng chuyển màu đen thì chuyển ra ngoài và thay mẻ trấu khác Dụng cụ bao gồm 1 ống khói bằng tôn cao

80 cm có đường kính là 10cm, có 4 chân cao 10cm, đường kính 20 cm

PP 3: Sản xuất Biochar từ rơm rạ, lá mía, thân lá ngô: vật liệu được

cho vào các thùng kim loại kín có một lỗ nhỏ để thoát khí Các thùng này sẽ

bỏ vào một thùng tôn lớn hơn, sử dụng vật liệu là chính nó được xếp xung quanh để đốt Vật liệu trong thùng kim loại kín sẽ bị nhiệt phân trong môi trường yếm khí Dụng cụ bao gồm 6 thùng kim loại có đường kính 20 cm, chiều cao 30 cm, một thùng kim loại lớn hơn có đường kính 80 cm, chiều cao 1 m và một nắp đậy có ống khói cao 1m

PP 4: Sản xuất Biochar từ thân lá ngô, cùi ngô và vỏ dừa: vật liệu sẽ được

cho vào thùng phuy có thể tích 200 lít Đặt nằm thùng phuy, một đầu được gắn vào ống khói và một đầu có cửa mồi lửa Sau khi vật liệu cháy tiến hành bịt kín Vật liệu sẽ cháy yếm khí Dụng cụ bao gồm một thùng phuy được thiết kế một ống khói cao 1m ở một đầu, đầu kia tạo cửa để đốt vật liệu

PP 5: Sản xuất Biochar từ vỏ dừa, cùi ngô: cho vật liệu vào một lò đốt

được thiết kế từ vật liệu gạch hoặc đất sét có thể tích 1 m3 Vật liệu được cho vào

lò và đốt yếm khí Lò được thiết kế có ống khói và cửa nạp liệu

Kết quả cho thấy, hiệu suất thu hồi carbon và chất lượng than có sự khác nhau giữa các phương pháp đốt (Bảng 2.6)

Bảng 2.6 Chất lượng than sinh học được sản xuất từ các nguyên liệu khác nhau

TT Phương

pháp Vật liệu

% Trọng lượng TSH

(g/kg)

OC (g/kg) N(%) P 2 O 5 (%) K 2 O (%)

Hiệu suất thu hồi C (%)

2.3.2 Tác dụng của TSH

Trong những năm gần đây, do tiềm năng ứng dụng to lớn của TSH trong việc cải tạo đất, nâng cao sức sản xuất của đất đồng thời tăng hàm lượng C trong đất, góp phần giảm lượng khí nhà kính trong khí quyển, TSH đã và đang là chủ

đề nóng được nhiều nhà khoa học quan tâm Một số công trình nghiên cứu gần đây đã chỉ ra những tác dụng tích cực của TSH trong việc cải tạo chất lượng môi trường đất và năng suất cây trồng

2.3.2.1 Ảnh hưởng bón TSH đến chất lượng đất

- TSH giúp cố định carbon trong môi trường

Đất có vai trò quan trọng như là một bể chứa trong quá trình cố định CO2

từ không khí Thông thường các phương pháp tăng quá trình cố định C được khuyến cáo như trồng cỏ, nông lâm kết hợp và duy trì thảm cỏ phục vụ chăn nuôi

ở các vùng đất nhiệt đới để làm tăng độ dày của tầng rễ (Batjes NH, 1998) C bị biến đổi thành CO2 rất nhiều sau khi bón các loại phân hữu cơ phân giải nhanh như bùn thải hoặc phân chuồng (Amelung W, Bol R, Friedrich C, 1999); (Lung

W, Friedrich C, Ostle N, 2000) Thậm chí trong các hệ thống đốt nương làm rẫy, hầu hết C bị thải trở lại không khí sau khi đốt và một phần rất nhỏ còn lại ở dạng TSH Trên phạm vi toàn cầu ước tính khoảng 4 - 8 triệu tấn sinh khối bị đốt cháy trong đó 1,3 đến 1,7 triệu tấn là đi vào không khí do đốt, chỉ có 0,5 đến 0,7 triệu tấn được chuyển thành TSH Do đó giúp cho C đi vào đất ở dạng TSH là một cách rất tốt để cố định CO2 không khí và có vai trò quan trọng trong việc cố định

C toàn cầu bởi hệ số thu hồi C từ phương pháp hun là rất cao (có thể đạt 50% so với 3% từ kỹ thuật đốt truyền thống) Do đó, bón TSH vào đất có thể được coi là một biện pháp chứa CO2 dài hạn

Sản xuất TSH từ các vật liệu trấu, mùn cưa, sơ dừa, gỗ tạp, cũng đã xuất hiện và đang phát triển nhanh chóng trong những năm vừa qua ở Việt Nam nhưng TSH được sản xuất ra chủ yếu để làm chất đốt, thay thế cho một số nguồn nhiên liệu khác Qua các thí nghiệm nghiên cứu tại vùng ĐBSCL, đã cho biết hàm lượng C hữu cơ trong đất được cải thiện rõ rệt khi bón TSH (Bảng 2.7

và 2.8)

Bảng 2.7 Ảnh hưởng của việc sử dụng TSH sản xuất từ trấu đến các chỉ

tiêu hóa học của đất trồng lúa tại Long An sau hai vụ sử dụng liên tiếp

Các chỉ tiêu hóa học

Công thức pH H2O pH KCl

OC N P 2 O 5 K 2 O CEC BS

(%) (meq/ 100g) (%) Đối chứng (không bón

phân) 5,8 5,1 0,68 0,07 0,04 0,04 4,2 41,8 120N + 60P 2 O 5 + 70K 2 O 5,9 5,1 0,71 0,06 0,05 0,04 4,2 49,9

4 tấn TSH + 90N + 60P 2 O 5

+70 K 2 O 6,1 5,3 0,98 0,08 0,04 0,05 5,2 50,7

8 tấn TSH + 90N + 60P 2 O 5

+ 70 K 2 O 6,1 5,5 0,99 0,09 0,05 0,06 5,9 51,8 LSD 0,05 0,1 0,5 0,07 0,01 0,003 0,009 0,57 1,8

OC: chất hữu cơ CEC: khả năng trao đổi cation BS: độ bão hòa Bazo

Bảng 2.8 Ảnh hưởng của việc sử dụng TSH sản xuất từ trấu đến các chỉ

tiêu vật lý của đất trồng lúa tại Long An sau hai vụ sử dụng liên tiếp

Công thức

Dung trọng g/cm 3

Tỷ trọng g/cm

Độ xốp (%)

Thành phần cơ giới (%) Sét

<0,002

mm

Limon 0,02- 0,002mm

Cát mịn 0,02- 0,2mm

Cát thô 0,2- 2,0mm Đối chứng không

- TSH có thể làm giảm độ chua, tăng dung tích hấp thu và độ phì nhiêu của đất

Theo Glaser, 2007 (dẫn theo Vũ Thắng, 2012) sử dụng TSH làm chất cải tạo đất thực chất đã được áp dụng từ xa xưa ở một số nơi trên thế giới, điển hình

là ở vùng lưu vực sông Amazon, Nam Mỹ Hầu hết các loại đất ở lưu vực sông Amazon có đặc tính chua, dung tích hấp thu thấp, nghèo dinh dưỡng và tiềm năng sản xuất cây trồng thấp Độ phì nhiêu đất là yếu tố hạn chế phát triển nông nghiệp bền vững trong vùng Nhiều thế kỷ trước đây, những người bản địa đã tìm

ra cách cải tạo đất bằng việc sử dụng một hỗn hợp than từ các chất thải động vật

và gỗ được gọi là “Terra Preta de Indios” (TPI, có nghĩa là đất đen theo tiếng Bồ Đào Nha) Những vùng đất được bón TPI cho đến nay vẫn luôn duy trì độ phì nhiêu cao hơn hẳn các loại đất khác trong vùng mà không được bón TPI Cụ thể đất ở vùng Amazon được bón TPI có hàm lượng hữu cơ, đạm và lân gấp ba lần

và sức sản xuất gấp hai lần đất ở các vùng đất lân cận Một hecta đất được bón TPI chứa tới 250 tấn SOC ở tầng 0-30cm (trong đất không được cải tạo là 100 tấn SOC) và 500 tấn SOC trong tầng 0-100cm (Glaser, 2007 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012) Trong tổng lượng SOC đó có tới 40% là C đen CEC trong đất đen

ở Amozonia tăng theo đường tuyến tính với sự tăng lên của SOC (Lehmann et al., 2003 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012) Ngoài ra, nhờ sử dụng TPI đã duy trì được

độ phì nhiêu đất lâu dài nên nó đã góp phần ngăn ngừa nạn phá rừng lấy đất trồng trọt trong vùng Tương ứng với sự tăng lên SOC và CEC, hàm lượng các chất dinh dưỡng còn lại trong đất cải tạo bằng bón TSH cao hơn so với đất không được bón Nghiên cứu của (Steiner, 2007 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012) về hiệu

quả TSH đưa vào đất xanthic ferralsols trồng ngô, lúa và kê ở Brazil đã chỉ ra

rằng lượng dinh dưỡng P, K, Ca, Mg, N còn lại trong các ô bón phân khoáng kết hợp TSH (liều lượng 11 tấn C/ha) cao hơn cho dù lượng dinh dưỡng bị lấy đi khỏi đất dạng sinh khối cây là lớn hơn khi so sánh với ô chỉ bón phân khoáng, không bón TSH (Vũ Thắng ,2012)

Ở các vùng nhiệt đới, đất bị khoáng hóa mạnh do thâm canh cao, bón TSH

có thể làm tăng pH và giảm nhôm di động trong đất chua (Cochrane TT, Sanchez

PA, 1980); (Mbagwu JSC, Piccolo A, 1997) Bón TSH làm tăng pH đất đối với rất nhiều loại thành phần cơ giới khác nhau, mức tăng có thể lên tới 1,2 đơn vị

pH (Mbagwu JSC, Piccolo A, 1997) Thậm chí vẫn còn có thể nhận ra pH tăng ở các công thức bón TSH (pH=6,3) so với đối chứng (pH=5,8) sau 3 năm bón TSH

(Kishimoto and Sugiura 1985 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012) Theo (Tryon, 1948 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012) thì pH sẽ tăng mạnh hơn ở những vùng đất cát và thịt

so với trên nền đất sét Kết quả là độ no bazơ tăng đến tận 10 lần so với trước khi bón TSH, còn CEC thì tăng đến 3 lần bởi vì khi bón TSH cũng là bổ sung thêm các nguyên tố kiềm K, Ca, Mg vào dung dịch đất, tăng pH đất và tăng dinh dưỡng dễ tiêu cho cây trồng trong đất Nhiều nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng kể

cả lượng TSH nhỏ bón vào đất thì cũng tăng một cách đáng kể lượng cation kiềm trong đất, kể cả lượng đạm tổng số và lân dễ tiêu cũng tăng hơn so với đối chứng Nông dân ở Nhật Bản cũng đã có truyền thống sử dụng TSH để cải tạo đất (Nishio, 1996 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012) cho rằng việc bón TSH vào đất có thể

kích thích hoạt động của nấm cộng sinh rễ trong đất (arbuscular mycorrhiza fugi)

và bởi vậy nó ảnh hưởng tích cực tới sự sinh trưởng của cây Mối quan hệ giữa TSH và nấm cộng sinh rễ trong đất có vai trò quan trọng trong việc khám phá ra

cơ chế và tiềm năng cải tạo độ phì nhiêu đất của than Bốn cơ chế tác động của TSH đến sự phong phú của các loại nấm cộng sinh rễ trong đất có thể là:

+ Làm thay đổi các tính chất hóa lý của đất

+ Ảnh hưởng gián tiếp đến nấm cộng sinh rễ Mycorrhizal thông qua ảnh hưởng đến các loài vi khuẩn khác

+ Can thiệp vào quá trình truyền tín hiệu giữa nấm và cây và khử các hóa chất độc

+ Cung cấp nơi cư trú cho các thực thể nấm

Ở Việt Nam, kết quả nghiên cứu Bảng 1.3 trên đây cũng cho thấy, tuy hiệu quả chưa thực sự rõ rệt nhưng ở công thức bón 8 tấn TSH/ ha đã cải thiện rõ rệt độ pH đất (Trần Viết Cường, 2012)

- TSH làm tăng khả năng giữ nước của đất

Không chỉ làm thay đổi đặc tính hóa học đất, TSH còn ảnh hưởng tới tính chất lý học đất như khả năng giữ nước của đất và hạt kết Những tác dụng này có thể nâng cao lượng nước dễ tiêu cho cây trồng và giảm xói mòn đất (Mbagwu JSC, Piccolo A, 1997) Những đặc tính lý hóa học của các loại đất nghèo hữu

cơ thường được cải thiện bằng các hình thức canh tác gắn liền với việc sử dụng chất hữu cơ như phân xanh, chất thải hữu cơ và các chất mùn từ than (Mbagwu JSC, Piccolo A, 1997) Một nhược điểm rất lớn của việc sử dụng tàn

dư hữu cơ là phải bón một lượng rất lớn từ 50 đến 200 tấn/ ha mới cải thiện

được một phần đặc tính của đất Đáp ứng được lượng bón lớn như vậy là

không thực tế (Piccolo et al., 1996 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012) Trong khi đó

(Mbagwu JSC, Piccolo A, 1997) cho thấy chỉ cần bón một lượng nhỏ (1.5 tấn

ha–1) than giàu axít humic cũng làm tăng từ 20 đến 130% hạt kết ổn định, trong khi phải cần đến một lượng 50–200 tấn/ ha sản phẩm hữu cơ chưa phân hủy để tăng đáng kể lượng hạt kết bền trong đất Hơn nữa chất thải hữu cơ lại

có thể chứa rất nhiều chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ

Đất anthrosols giàu than ở Amazonian có khả năng giữ nước cao hơn 18%

so với đất vùng xung quanh không có TSH (Glaser B, Guggenberger G, Zech W, 2002) Người ta cũng quan sát thấy khả năng không thấm nước của đất cũng tăng lên sau khi đốt thảm thực vật trên bề mặt đất Điều này một phần có thể do các mảnh nhỏ của tro và than chặn đứng các khe hở đất và làm giảm tốc độ thấm nước Cơ chế được quan tâm nhiều hơn là có thể các hợp chất hữu cơ kỵ nước có trong TSH được tạo ra trong quá trình đốt và khi đưa vào đất chúng bao phủ các hạt đất Vỏ bọc hữu cơ quanh hạt đất là nguyên nhân cơ bản dẫn đến tính không thấm nước của đất (Doerr, S, H,, R, A, Shakesby, and R, P, D, Walsh, 2000) Ảnh hưởng của TSH đến độ ẩm của các loại đất có thành phần cơ giới khác nhau là khác nhau (Tryon, 1948 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012) đã nghiên cứu ảnh hưởng bón TSH đến 3 loại đất cát, mùn và sét đã chỉ ra rằng than củi làm tăng độ ẩm hữu hiệu trong đất cát, không ảnh hưởng tới đất mùn và làm giảm độ

ẩm hữu hiệu trong đất sét Kết quả này cho thấy việc đưa TSH vào đất có hàm lượng cấp hạt sét cao có thể sẽ không phù hợp trong việc làm tăng khả năng giữ

ẩm của đất Ngược lại, TSH có thể sẽ là một công cụ để chống lại quá trình sa mạc hóa ở các vùng đất cát Như vậy cần tiếp tục tiến hành các nghiên cứu về vai trò của TSH trong việc làm thay đổi khả năng giữ nước của đất ở các vùng đất khác nhau (Mai Văn Trịnh, nnk, 2011)

- TSH làm giảm mức độ thấm sâu của các chất trong đất và tăng khả năng giữ dinh dưỡng của đất

TSH có thể hạn chế sự thấm sâu của các chất gây ô nhiễm trong đất nông nghiệp Điều này có thể do khả năng hút bám của TSH đối với các chất hòa tan như là Al3+, NO3-, PO43- và các ion hòa tan khác Nghiên cứu của (Lehmann,

2003 – dẫn theo Vũ Thắng) cũng cho thấy lượng các chất khoáng N, K, Ca và

Mg thấm sâu tích lũy lại trong đất đen vùng Amazon (đất được bón TPI) tương

ứng bằng 24, 45, 79 và 7% so với lượng tích lũy trong đất ferralsols Với khả

năng này, TSH nên được nghiên cứu để ứng dụng vào việc hạn chế rửa trôi dinh dưỡng bề mặt ở các lưu vực và hạn chế ô nhiễm nước ngầm gây ra bởi sự thấm sâu của các hóa chất sử dụng trong nông nghiệp

TSH không chỉ cải thiện hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu mà còn tăng khả năng giữ dinh dưỡng trong đất Trong khi đó, các sản phẩm hữu cơ thoái hóa như tro than hoặc tro bay không có khả năng này Điều này rất quan trọng với các loại đất bị phong hóa hấp phụ ion kém Nếu trộn một lượng lớn TSH từ cây gỗ cứng vào đất thì CEC có thể tăng 50% so với đối chứng (Mbagwu JSC and Piccolo A, 1997) nhưng với một lượng TSH nhỏ thì vẫn tăng CEC trong đất, trong khi đó bón tro than hoặc tro bay cũng không tăng khả năng giữ dinh dưỡng của đất (Cox D, Bezdicek D, Fauci M, 2001) Điển hình, (Fujita I, Tomooka J, Sugimura T Fujita I, Tomooka J, Sugimura T, 1991) đã tính được khả năng hấp phụ anion của TSH nguyên chất là 88,2 cmolc/ kg, còn Lehmann J., Sila JP da Jr cho biết sự rửa trôi

NH4+ trên đất Ferralsol khi bón nhiều TSH, điều đó cho thấy NH4+ được TSH hấp phụ và lượng đạm được cây lúa hút khi bón kết hợp phân bón và TSH cũng có sự ảnh hưởng đến việc giữ NH4+ Khả năng giữ dinh dưỡng cũng có thể đạt được do khả năng giữ dinh dưỡng trong các khe hở lớn và nhỏ Nhiều nghiên cứu khác cũng chỉ ra bón TSH vào đất thì tăng khả năng giữ ion trong đất và giảm sự rửa trôi của chất hữu cơ hòa tan và các chất dinh dưỡng hữu cơ

2.3.2.2 Ảnh hưởng Than sinh học đến năng suất cây trồng và sức sản xuất của đất

Các bằng chứng khoa học đến nay đều cho thấy rằng bổ sung TSH vào đất trong quá trình canh tác làm tăng năng suất cây trồng đồng thời duy trì được sức sản xuất của đất lâu hơn Tuy nhiên liều lượng sử dụng TSH và mức độ ảnh hưởng của nó đến năng suất cây trồng dao động trong vùng khá rộng giữa các

nghiên cứu

Bón TSH vào đất làm tăng đáng kể tỷ lệ nảy mầm của hạt giống, sự sinh trưởng phát triển và năng suất cây trồng Tỷ lệ nảy mầm có thể tăng 30%, chiều cao cây tăng 24% và sinh khối cũng tăng 13% so với đối chứng (Chidumayo EN, 1994) Các tác giả này cũng cho biết, nếu bón 0,5 tấn TSH/ha thì chiều cao của

cây sugi tăng thêm 1,26 đến 1,35 lần và sản lượng tăng 2,3 đến 2,4 lần Với cây hàng năm, năng suất có thể tăng 200% nếu được bón lượng TSH cao Ngoài việc cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết, các axít humic trong TSH còn chứa các hóc môn có khả năng tăng trưởng cây trồng Tuy nhiên để tìm ra lượng TSH tối

ưu bón cho cây trồng thì cần phải xác định cho từng loại đất và cây trồng nhất định Một số nghiên cứu gần đây còn cho thấy tác dụng của TSH đối với sinh trưởng và năng suất cây trồng còn cao hơn nếu bón kết hợp với phân khoáng (Glaser B, Guggenberger G and Zech W, 2002)

Nghiên cứu của (Kishimoto & Sugiura, 1985 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012) thì cho thấy bón TSH cho đậu tương (trồng trên đất mùn trên núi ở Nhật Bản) có thể tăng năng suất đậu 151, 63 và 29% tương ứng với các mức bón 0,5, 5 và 15 tấn than/ ha Trong khi nghiên cứu của (Rondon et al., 2005 - dẫn theo Vũ Thắng,

2012) cho thấy trưởng sinh khối của đậu (Phaseolus vulgaris L.) tăng lên khi bón

TSH ở mức 6 tấn than/ha nhưng giảm xuống tới mức bằng sinh khối ở ô đối chứng khi lượng TSH tăng lên mức 9 tấn/ ha Trong khi (Lehmann, 2007 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012) báo cáo bón TSH vào đất tới mức 14 tấn/ ha đối với đất vùng nhiệt đới ẩm vẫn thấy năng suất cây trồng tăng Còn với đậu đũa trồng trên đất

Xanthic ferralsols, bón TSH ở mức 6,7 và 13,5 tấn than/ ha làm tăng sinh khối lên

tương ứng là 150 và 200% (Glaser B, Guggenberger G and Zech W, 2002)

Nghiên cứu của (Steiner et al., 2007 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012) thì cho thấy bón TSH (sản xuất từ các cây gỗ rừng, kích cỡ < 2 mm) với liều lượng 11

tấn/ ha kết hợp với phân khoáng NPK trên đất Xanthic ferralsols trồng ngô, lúa,

kê ở Brazil làm tổng năng suất hạt tăng gấp đôi so với năng suất ở công thức chỉ bón phân khoáng Năng suất giảm dần ở tất cả các công thức qua các vụ trồng nhưng lượng giảm ở ô bón phân khoáng kết hợp TSH thấp hơn ở ô chỉ bón phân khoáng Liều lượng và mức độ ảnh hưởng của phân bón có sự biến động khá lớn trong các nghiên cứu trên Điều này có thể có liên quan tới sự khác nhau về đặc tính của TSH được sử dụng, tính chất đất nghiên cứu, giống cây trồng sử dụng và các biện pháp kỹ thuật canh tác Đặc tính TSH có thể bị chi phối bởi nguồn vật liệu đưa vào sản xuất than, nhiệt độ để nhiệt phân trong quá trình sản xuất và các yếu tố công nghệ khác trong quy trình sản xuất than đều có thể dẫn đến sản phẩm than có đặc điểm vật lý và thành phần hóa học khác nhau Nghiên cứu về ảnh

hưởng của các loại TSH liên quan đến vật liệu đầu vào và nhiệt độ nhiệt phân, liều lượng và phương pháp bón đối với các loại đất và cây trồng khác nhau là cần

thiết hiện nay

Người dân bản địa tại các vùng nhiệt đới ở Nam Mỹ và châu Phi đã nhận thức được ảnh hưởng tích cực của than sinh học đến đất và sự sinh trưởng của cây trồng cách đây hàng nghìn năm Nhưng, nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu than sinh học vì nó không chỉ có tiềm năng mở ra những thị trường lợi nhuận mới cho ngành nông nghiệp và công nghiệp, mà còn cung cấp dữ liệu quan trọng cho bảo vệ đất và khí hậu

Các kết quả nghiên cứu cũng quan trọng trong bối cảnh báo cáo đánh giá lần thứ 5 mới được công bố, trong đó Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu nêu rõ, nồng độ các khí nhà kính CO2, metan và nitơ oxit trong khí quyển lần lượt tăng 40%, 150% và 200% kể từ năm 1750 do họat động của con người Nguồn phát thải nitơ oxit chủ yếu là ngành nông nghiệp chiếm 84% Do đó, việc nghiên cứu các chiến lược giảm phát thải nitơ oxit đồng thời sử dụng phân nitơ bền vững

và duy trì sản lượng cây trồng có ý nghĩa lớn về kinh tế và môi trường

(www.vista.vn/UserPages/News/ than-sinh-hoc /)

Ở nước ta, đã có một số công trình nghiên cứu về hiệu quả của TSH đối với sinh trưởng và năng suất một số cây trồng như lúa, ngô v.v Kết quả cho thấy, hiệu quả tăng năng suất của TSH đối với cả hai cây trồng này không thực sự rõ rệt Nguyên nhân có thể do hiệu quả của TSH có sự sai khác trên các vùng đất, thời vụ, chế độ phân bón khác nhau Do đó cần có những nghiên cứu bổ sung để phát huy tốt hơn hiệu quả của TSH trong việc tăng năng suất cây trồng tại các vùng sinh thái và hệ thống canh tác khác nhau

Bảng 2.9 Hiệu quả sử dụng TSH sản xuất từ trấu trên lúa và ngô

Công thức

Chi phí phân bón (nghìn đồng)

Năng suất (tấn)

Giá bán (nghìn đồng/tấn)

Thu nhập

Chênh lệch giữa chi phí

và thu nhập THÍ NGHIỆM TRÊN LÚA

Đối chứng (không bón phân) 5,2* 5.500 28.600 28.600,0

+ 49,8K 2 O 12.291,9 8,14** 5.500 44.770 32.478,1 Đối chứng (không bón phân) 2.2*** 5.500 12.100 12.100,0

Nguồn: * Mai Văn Trịnh (2013); Sóc Sơn, Hà Nội, lúa xuân (2010-2013)

** Nguyễn Văn Hiền (2013), Thanh Hóa, lúa xuân 2012”

*** Trần Viết Cường (2012); Long An, lúa và ngô vụ mùa 2011”

2.4 HIỆN TRẠNG ỨNG DỤNG TSH TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP

Trong hầu hết các môi trường nhiệt đới, nền nông nghiệp bền vững phải đối mặt với một hạn chế lớn là hàm lượng dinh dưỡng thấp và tốc độ khoáng hóa nhanh của chất hữu cơ đất (Lehmann J, Silva JP da Jr, Rondon M, Silva CM da, Greenwood J, Nehls T, Steiner C and Glaser B, 2002) Hậu quả là khả năng trao đổi cation của đất (hàm lượng cation thường thấp vì đặc tính khoáng sét) giảm nhanh Trong hoàn cảnh như vậy hiệu quả của phân khoáng là rất thấp Hơn nữa nhiều nông dân không thể chịu được khoản đầu tư cho mua phân khoáng theo đúng khuyến cáo Do đó thiếu dinh dưỡng là rất phổ biến trong việc canh tác cây trồng ở vùng nhiệt đới Loại hình sử dụng đất phổ biến trên vùng đất dốc nhiệt đới là canh tác nương rẫy với kỹ thuật đốt nương làm rẫy Do đốt tàn dư cây trồng nên dinh dưỡng bổ sung vào trong đất rất nhanh Lượng dinh dưỡng bổ sung này đem lại hiệu quả tích cực cho độ phì đất chỉ trong một thời gian ngắn (Glaser B, Guggenberger G and Zech W, 2002),

(Hedges et al., 2000) Hơn nữa việc đốt tàn dư cây trồng thải ra một lượng lớn

khí nhà kính CO2 và NOx nguyên nhân đóng góp vào quá trình nóng lên toàn cầu (Doerr, S, H,, R, A, Shakesby, and R, P, D, Walsh, 2000) Việc rải tàn dư cây trồng, bón các loại phân ủ, phân chuồng cũng có tác dụng tăng độ phì nhiêu đất Tuy nhiên dưới điều kiện nhiệt đới chất hữu cơ bị khoáng hóa rất nhanh và chỉ một phần nhỏ của phân hữu cơ bón vào được tồn tại ổn định trong đất trong thời gian dài nhưng lại thải vào không khí ở dạng CO2 (Demirbas, Ayhan, 2001) Cách khắc phục là phải sử dụng dạng carbon bền vững như các vật liệu carbon hóa hoặc các chất carbon tự chiết xuất Những nghiên cứu mới đây của (Glaser B, 1999) và (Glaser B, Balashov E, Haumaier L, Guggenberger G and Zech W., 2000), (Glaser B, Haumaier L, Guggenberger G and Zech W.,2001)

đã chỉ ra rằng các vật liệu được carbon hóa từ việc đốt cháy không hoàn toàn các chất hữu cơ (ví dụ TSH, carbon đen, carbon hun hay charcoal) có tác dụng rất tốt trong việc duy trì lượng dinh dưỡng dễ tiêu và chất hữu cơ cao trong một loại đất cổ của vùng Amazon, Brazil Đất này được gọi là Terra Preta do Indio (Terra Preta) gắn liền với sự hình thành và định cư của nhóm người thuộc dân

da đỏ Nó có khối lượng lớn C đen và là nguồn bổ sung rất lớn và ổn định chất hữu cơ được carbon hóa vì ở đây người ta chỉ sản xuất TSH phục vụ cho các lò

sưởi và bón rất ít TSH vào đất, nguồn này chủ yếu là từ cháy rừng và canh tác nương rẫy (Fearnside PM, Graca PML, Filho NL, Rodrigues FJA and Robinson JM., 1999), (Fearnside PM., 2000)

Việc sử dụng TSH làm chất cải tạo đất, nâng cao sức sản xuất của đất đã

xuất hiện ở vùng lưu vực sông Amazon (Lehmann et al., 2006 – dẫn theo Vũ

Thắng) và Nhật Bản từ nhiều thế kỷ trước đây (Kishimoto, 1985 – dẫn theo Vũ Thắng) Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu do sự tăng lên của CO2, CH4

và các khí nhà kính khác trong khí quyển hiện nay, nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng TSH vào các lĩnh vực như sản xuất nông lâm nghiệp, năng lượng, môi trường đang được đặc biệt quan tâm ở nhiều quốc gia trên thế giới như Mỹ, Nhật, Canada, Úc, Brazil, Sử dụng TSH để bảo tồn đất rừng qua việc chuyển các cây bụi và các cây bị chết do bọ cánh cứng gây ra sang dạng TSH để giảm nguy cơ cháy rừng đang được áp dụng ở Mỹ Tận dụng các cây hay bộ phận cây rừng không có giá trị thương phẩm sản xuất thành TSH vừa để cải tạo đất vừa biến các bể phát thải C trong rừng thành các bể chứa C, làm giảm lượng

CO2 phát thải vào khí quyển đang là mô hình được áp dụng ở nhiều quốc gia như Canađa, Úc, Công-gô Khai thác TSH làm vật liệu lọc các kim loại nặng tại những điểm ô nhiễm cũng đang được triển khai ở Mỹ

Carbon sinh học được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như để hấp thụ CO2 góp phần làm giảm khí nhà kính, làm chậm sự biến đổi khí hậu hoặc để sản xuất biofilter dùng lọc nước uống trong các gia đình, hoặc dùng xử lý nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt… nhưng trong nông nghiệp vẫn được dùng nhiều hơn Theo GS Lehmann, bộ môn Địa Hoá học đất, (trường Đại học Stanford, 2007 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012), khi được sử dụng rộng rãi, thuật ngữ TSH (than sinh học) được hiểu là than từ bất kỳ sinh khối phế thải nào Trong bối cảnh rộng hơn, TSH có thể được hiểu là chất sử dụng để cải thiện chất lượng đất Những người đam mê than sinh học nói chung đồng ý rằng, nguyên than sinh học cần phải được xử lý thêm trước khi được bổ sung vào khu vườn hoặc ủ trộn với phân hữu cơ, thường được sử dụng để tạo vật chất mang các vi sinh vật và chất dinh dưỡng có lợi Than sinh học có diện tích hoạt động bề mặt cao hơn so với than khác và ngày càng có nhiều người quan tâm đến đặc điểm tiềm năng của than sinh học Các hoạt động của dự án than sinh học Thụy Sỹ đã chứng minh tác dụng của than này đối với đất Họ đưa than sinh học thực nghiệm tại Terrigal (Australia) với các công thức thí nghiệm: 1 Đất đồng bằng, 2 Đất + NPK (Nitơ,

Phospho và phân bón Kali), 3 Đất + than sinh học, 4 Đất + NPK + than sinh học, tỷ lệ ứng dụng than sinh học vào ngày 3 lô thử nghiệm là 50 tấn/ha Sau 10 tuần, ở các lô thử nghiệm cho thấy ở các công thức thí nghiệm có Biocarbon đều cho kết quả tốt và hiệu ứng tương tự cũng được thấy trong nhiều loại đất và các địa điểm khác trên thế giới Than sinh học được sử dụng phổ biến trên các lĩnh vực nông nghiệp và tích hợp vào các lớp trên của đất bởi nó có nhiều lợi ích, như làm tăng năng suất cây trồng đáng kể trên đất đang trong tình trạng nghèo, giúp ngăn chặn dòng chảy và mất mát phân bón, cho phép sử dụng phân bón ít hơn và giảm bớt ô nhiễm môi trường xung quanh mà vẫn giữ được độ ẩm, giúp cây qua được các thời kỳ hạn hán dễ dàng hơn

(Saibhaskar Nakka, 2007 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012) còn cho rằng, than sinh học rất cần cho đất, được sử dụng đối với đất cùng với các sửa đổi khác để nâng cao độ phì nhiêu của đất Loại đất đen có hàng ngàn năm trước được tạo ra trong các vùng của lưu vực sông Amazon cho đến khi có người Âu Châu đến Tại châu Á, giá trị của than sinh học đã được biết đến nhiều tại Ấn Độ và được

sử dụng như một thói quen truyền thống và văn hóa cho các mục đích khác nhau,

vì vậy loại than này không bao giờ được coi là một loại vật liệu chất thải Mặc dù việc bổ sung than cho các loại đất được thực hiện như là một thói quen, nó vẫn là một phần của truyền thống canh tác tại Ấn Độ, khi chúng ta khám phá và chứng minh rằng các nông dân ở đây đã sử dụng than củi từ hàng trăm năm để sản xuất nông nghiệp bền vững Nhiều nghiên cứu cho thấy, than sinh học có một vai trò quan trọng trong việc giải quyết một số thách thức lớn nhất đối với nhân loại ngày nay

Nhiều nhà nghiên cứu đều cho rằng TSH là người bạn tốt nhất của đất bởi

có những lợi ích như: tăng trưởng thực vật, giảm phát thải oxit nitơ (ước tính 50%), triệt khử nhiều sự phát thải mê-tan, giảm nhu cầu phân bón (ước tính 10%), giảm rửa trôi các chất dinh dưỡng, giảm độ chua của đất, tăng pH đất, lưu trữ carbon trong một bồn rửa ổn định lâu dài, tăng tập hợp đất do sợi nấm tăng, giảm độc tính nhôm, cải thiện việc xử lý đất nước, tăng mức đất ở có sẵn để dùng

Ca, Mg, P và K, tăng hô hấp của vi sinh vật đất, tăng sinh khối vi sinh vật đất, tăng nấm rễ Arbuscular mycorrhyzal, kích thích vi sinh vật cố định đạm cộng sinh trong cây họ đậu, tăng khả năng trao đổi cation

Kết quả nghiên cứu mới nhất cho thấy, sản lượng cây trồng ở các vùng đất bón TSH ở Canada tăng lên từ 6-17% so với đối chứng, thân cây cứng hơn và bộ

rễ phát triển nhiều hơn (đến 68%) Hao hụt dưỡng chất phân bón do bị rửa trôi giảm rõ rệt, trong đó hiện tượng mất lân giảm đến 44% Trong thực tế, lợi ích của việc bón TSH đã được quan trắc, kiểm nghiệm nhiều nơi ở Úc, Philippines, Congo… và nhiều nước đã có chế độ khuyến khích hay thưởng cho các nông hộ

sử dụng loại than này Sử dụng than sinh học cộng với phân hóa học đã làm tăng trưởng lúa mỳ mùa đông và rau quả lên 25-50% so với chỉ bón phân hóa học (TS

N Sai Bhaskar Reddy, 2008 - dẫn theo Vũ Thắng, 2012) đã nghiên cứu ở đậu tương cũng nhận xét rằng bón thêm Biocarbon vào đất nền, tỷ lệ nảy mầm cao,

hệ rễ phát triển mạnh, quang hợp tăng, hoạt động của vi khuẩn cộng sinh cố định nitơ mạnh mẽ hơn so với đối chứng (trên đất nền)

Than sinh học còn có vai trò trong việc chống suy thoái đất Johannes Lehmann (2006 – dẫn theo Vũ Thắng, 2012) cho rằng các kiến thức mà chúng ta

có thể đạt được từ nghiên cứu các loại đất đen được tìm thấy trên toàn khu vực sông Amazon không chỉ dạy chúng ta làm thế nào để khôi phục đất bị suy thoái, sản lượng thu hoạch tăng gấp ba và hỗ trợ một mảng rộng các loại cây trồng trong vùng có đất nông nghiệp nghèo mà còn có thể dẫn đến các công nghệ để cô lập carbon trong đất và ngăn chặn những thay đổi quan trọng về khí hậu thế giới” Mặt khác, theo Elmer và cs (2009) – dẫn theo Vũ Thắng (2012) thì khi bón thêm than sinh học vào đất sẽ có được giá trị sinh học đặc biệt quan trọng vì

nó sẽ hấp thụ các chất ô nhiễm như kim loại, đặc biệt là kim loại nặng và thuốc trừ sâu ngấm vào đất nên không gây ô nhiễm các nguồn cung cấp thực phẩm Than sinh học có thể được thiết kế để có phẩm chất cụ thể phù hợp với tính chất riêng biệt của đất Bón thêm than sinh học ở mức 10% vào đất có thể giảm được tới 80% mức độ gây ô nhiễm thuốc trừ sâu độc hại như chlordane, DDX trong các cây trồng

Ở Việt Nam, cha ông ta từ xa xưa đã biết tận dụng tro bếp bón vào đất để tăng năng suất cây trồng Sử dụng tro bếp phần nào giống như sử dụng TSH Tuy nhiên, tro bếp là sản phẩm của quá trình đốt trong điều kiện giàu oxi, phần lớn lượng C đã bị mất ở dạng CO2, do vậy hàm lượng C còn lại không cao Nếu đốt các vật liệu hữu cơ với mục đích lấy tro cải tạo đất hoặc đốt nương làm rẫy thì chúng ta lại thải vào khí quyển phần lớn lượng C từ vật liệu hữu cơ, làm gia tăng phát thải khí nhà kính trong khí quyển Việt Nam là nước có sản xuất nông lâm nghiệp và chăn nuôi phát triển khá mạnh, nguồn vật liệu hữu cơ phát thải là rất lớn Điều kiện khí hậu nóng ẩm rất thuận lợi cho quá trình khoáng hóa các chất

thải hữu cơ tạo ra CO2 và CH4 Nhiều nơi sức sản xuất của đất đang suy giảm nhanh chóng do áp lực của sản xuất trồng trọt, đặc biệt những nơi mà đất có hàm lượng hữu cơ thấp như đất cát và đất xám bạc màu Do vậy sử dụng TSH làm chất cải tạo đất có thể thuận lợi và có ý nghĩa về mặt kinh tế và môi trường trong điều kiện sản xuất nông nghiệp của Việt Nam hiện nay

Gần đây (Báo Nông nghiệp, 21/12/2010) cũng đã có bài viết đề cập đến việc sản xuất TSH từ vỏ trấu để cải tạo đất Đồng bằng sông Cửu Long nổi tiếng với những dòng sông trấu trôi ra từ các nhà máy xay xát tập trung, việc sản xuất TSH nên được thực hiện để một mặt lấy nhiệt sản xuất điện năng, mặt khác thu hồi TSH thương phẩm để bán trong nước hay xuất khẩu Theo tác giả bài viết, nhu cầu sử dụng TSH từ vỏ trấu trên ruộng vào khoảng 16 tấn/ha, tương đương với khoảng tỷ lệ 1,4% trong lớp đất mặt từ 0-0,1m Hơn nữa, trong một xã hội

mà sản xuất đang trên đà phát triển, đời sống của người dân được nâng cao thì các hoạt động của con người tác động đến môi trường sống cũng mạnh mẽ hơn, làm cho môi trường trở nên ô nhiễm nặng Các chất thải từ sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, chất thải sinh hoạt, công nghiệp mía đường, chế biến gỗ, đóng tàu thuyền, sản xuất giấy, tinh bột ngày càng nhiều nhưng chúng ta chưa biết biến rác thành vàng như những nơi khác

Nếu ở Nghệ An có sự đầu tư vào việc xây dựng một số nhà máy ở những vùng trọng điểm (vùng công nghiệp, đô thị ) hoặc trang bị các TSH Reactor (loại cố định hay lưu động) để thu gom phế thải, rác thải và biến nó thành nguyên liệu để sản xuất Biocarbon thì vừa có Biocacbon phục vụ sản xuất nông nghiệp bền vững và dùng cho các mục đích khác (như xử lý nước thải, xử lý nước sinh hoạt và nước uống trong mùa lũ lụt, giảm phát thải các khí nhà kính như CO2,

CH4, CO2, CFC ), vừa giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm

trọng như hiện nay (NGHEANDOST - số 5- 2011)

Quá trình sản xuất TSH có thể tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị khác Một

số khí thoát ra trong quá trình sản xuất TSH có thể được sử dụng để sản xuất điện năng, số khác có thể dùng để sản xuất dầu hỏa hay dược phẩm TSH không chỉ cải tạo đất mà còn được còn được dùng như một loại chất đốt thay cho than đá, dầu mỏ đang có nguy cơ cạn kiệt Ngoài ra, TSH còn làm vật liệu xử lý nước ô nhiễm, nước nhiễm kim loại nặng do TSH có thể loại bỏ nitrate và phosphate, giữ lại các hợp chất hữu cơ độc hại có trong nước Tại Nhật Bản, TSH còn được cấy

thêm vi sinh vật để xử lý chất thải nhà vệ sinh, bảo vệ môi trường (Wipsglobal)

TSH được sản xuất từ các nguồn phụ phẩm nông nghiệp đang được bà con nông dân ở nhiều nơi như huyện Từ Liêm, huyện Sóc Sơn (Hà Nội), huyện Nam Sách (Hải Dương), Thành phố Hưng Yên (Hưng Yên)… ứng dụng Nhờ có phương pháp mới, phế phụ phẩm của nông nghiệp đã không còn bị bỏ phí mà được làm thành TSH, phục vụ gieo cấy, trồng trọt Bón TSH khiến cây cối xanh tốt hơn, ít sâu bệnh, tăng khả năng chịu hạn Trong tương lai gần, mô hình sản xuất TSH này sẽ được triển khai rộng rãi tại nhiều địa phương khác trong cả nước (Hoàng Long, Stinf số 4/2013)

Việt Nam là nước nông nghiệp có thế mạnh trong sản xuất nông sản Lượng phế thải và phụ phẩm từ ngành nông nghiệp như: trấu, rơm rạ, bã mía, lõi ngô v v mỗi năm có khoảng hàng trăm triệu tấn Nếu biết tận dụng, các nguồn phụ phẩm ấy sẽ trở thành nguồn nhiên liệu vô cùng hữu ích Khi chúng ta tận dụng những phụ phẩm của ngành nông nghiệp để sản xuất được các sản phẩm hữu ích, thân thiện với môi trường sẽ giảm được tình trạng phát thải khí nhà kính

do quá trình đốt phế phẩm nông nghiệp gây ra Vì vậy, những giải pháp để tận dụng tái tạo nguồn nguyên liệu phụ phẩm dư thừa trong nông nghiệp thành các sản phẩm hữu ích, thân thiện với môi trường thực sự là cần thiết trong đời sống

hiện nay (NASATI - sangtaovietnam.vn, 06/09/2013)

Trong điều kiện thời tiết nhiệt đới ẩm ở Việt Nam, than sinh học có tốc độ phân hủy chậm sẽ giúp làm chậm quá trình thoái hóa đất, chống bạc màu, giảm

độ chua, tăng hiệu quả sử dụng phân lên gấp 2 đến 3 lần Theo Mai Thị Lan Anh (2013), cách làm này sẽ giữ được gần như toàn bộ thành phần chất dinh dưỡng có trong rơm rạ và các nguồn sinh khối nông nghiệp khác, đặc biệt là gần 50% lượng cácbon này sẽ giúp vi sinh vật trong đất phát triển, thúc đẩy quá trình cải tạo đất và tăng năng suất cây trồng (sangtaovietnam.vn/ /sang-tao-viet-so-06-nam-2013-sang-che-than-sinhhọc.)

PHẦN 3.VẬT LIỆU, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

- Giống lúa: Giống lúa lai 3 dòng N Ưu 69

Giống lúa lai N Ưu 69 có các đặc điểm sau:

Giống lúa lai 3 dòng N ưu 69 được đưa vào mạng lưới khảo nghiệm quốc gia 3 vụ liên tiếp (mùa 2005, xuân 2006 và mùa 2006), được đánh giá là giống triển vọng đã được Bộ NN-PTNT thôn công nhận cho sản xuất thử tại các tỉnh phía Bắc theo Quyết định số 54 QĐ/BNN-PTNT ngày 8/1/2007

Giống có khả năng chống chịu sâu bệnh tốt: nhiễm bạc lá nhẹ, mức độ nhiễm sâu bệnh khác đều nhẹ (khô vằn diểm 1 -3, đốm nâu 1 -3, sâu đục thân 0-

1, sâu cuốn lá 1 -3, rầy nâu 0-1)

Thời gian sinh trưởng của N.ưu 69 trong vụ mùa khoảng 110 ngày, chiều cao cây 110 – 115 cm, sinh trưởng phát triển khoẻ, đẻ nhánh khá, cứng cây chống đổ tốt, trỗ bông tập trung, độ thoát cổ bông tốt, độ thuần giống cao

Năng suất cao và ổn định tại các điểm khảo nghiệm, các chỉ tiêu cấu thành năng suất đều cao: Số bông/khóm 5,5, số hạt/bông 160, khối lượng 1.000 hạt 26,8 và tỉ lệ lép thấp hơn hầu hết các giống khác, chỉ 18,4%

N.ưu 69 là giống chịu thâm canh, có thể gieo cấy được trên các vùng sinh thái khác nhau kể cả trên những vùng đất dốc Hơn nữa sức chống chịu về nhiệt độ cao và hạn đều tốt hơn một số giống lúa lai đang được gieo cấy phổ biến hiện nay Chất lượng gạo tốt: N.ưu 69 có chất lượng cơm ngon phù hợp với thị hiếu của người tiêu dùng, Đây là sản phẩm độc quyền phân phối của Công ty Cổ phần giống cây trồng Miền Bắc N ưu 69 đã được Bộ NN&PTNT công nhận giống chính thức tại Quyết định 89/QĐ-TT-CLT ngày 10/4/2009

- Than sinh học

Được cung cấp từ Viện Môi trường nông nghiệp (Phú Đô- Từ Liêm- Hà Nội)

Hàm lượng chất có trong than sinh học chế biến từ rơm rạ được nghiên cứu chỉ rõ (bảng 2.6)

Hình: Than sinh học chế biến từ rơm rạ

- Phân bón vô cơ

Phân Ure 46% N, Super lân 16% P2O5 và phân Kali đỏ 60% K2O

3.2 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

Thời gian: thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của than sinh học đến động thái tăng trưởng và năng suất lúa tiến hành vào vụ Xuân và vụ mùa năm 2015 trên nền đất thịt nhẹ tại huyện Hậu Lộc - Thanh Hóa

Đối với vụ Xuân:

- Ngày gieo mạ: tháng 01/2015

- Ngày cấy: tháng 02/2015

- Ngày thu hoạch: tháng 6/2015

Đối với vụ mùa:

- Ngày gieo mạ: tháng 6/2015

- Ngày cấy: tháng 7/2015

- Ngày thu hoạch: 10/2015

3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Ảnh hưởng của liều lượng bón TSH khác nhau đến sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa giống N Ưu 69 vụ xuân 2015 tại Hậu Lộc - Thanh Hóa

- Ảnh hưởng của TSH khi sử dụng thay thế một phần phân hóa học

(đạm, lân, kali) đến khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa giống N

Ưu 69 vụ Mùa 2015 tại Hậu Lộc - Thanh Hóa

3.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.4.1 Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của liều lượng bón TSH khác nhau đến sinh trưởng,

phát triển và năng suất lúa giống N Ưu 69 vụ xuân 2015 tại Hậu Lộc - Thanh Hóa

Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của TSH khi sử dụng thay thế một phần

phân hóa học (đạm, lân, kali) đến khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa giống N Ưu 69 vụ Mùa 2015 tại Hậu Lộc - Thanh Hóa

3.4.2 Các chỉ tiêu theo dõi

+ Thời gian sinh trưởng: Tính từ ngày gieo đến ngày chín hoàn toàn

(trên 85% số hạt chín) Các chỉ tiêu cần theo dõi: