KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ĐẠM BỞI BIOCHAR TRONG ĐIỀU KIỆN Ủ HÁO KHÍ

- KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ĐẠM BỞI BIOCHAR TRONG ĐIỀU KIỆN Ủ HÁO KHÍ.
- Biochar, tro, vỏ trấu, ủ háo khí, sự hấp phụ đạm Keywords:.
- Mục tiêu của đề tài nhằm khảo sát khả năng hấp phụ đạm dạng NH 4 + của biochar được sản xuất từ trấu.
- Hàm lượng đạm NH 4 + và NO 3 - hòa tan và trao đổi được khảo sát ở 7 nghiệm thức: (1) Đất, (2) Đất + Urê, (3) Biochar + Urê, (4) Đất + Urê + Biochar 15 tấn/ha, (5) Đất + Urê + Biochar 30 tấn/ha, (6) Tro + Urê, (7) Đất + Urê +Tro 30 tấn/ha với 3 lần lặp lại vào các thời điểm 1 ngày, 1 tuần, 2 tuần, 4 tuần, 8 tuần, và 12 tuần sau khi ủ.
- Việc bón Biochar và Tro vào đất ở 1 ngày sau khi ủ làm gia tăng sự hấp phụ đạm dạng NH so với lượng đạm bón vào), tuy nhiên sự hấp phụ này giảm sau đó do dễ bị nitrat hóa trong điều kiện ủ thoáng khí.
- Khi gia tăng hàm lượng Biochar từ 15 tấn/ha đến 30 tấn/ha ở nghiệm thức có đất và Urê đã không ảnh hưởng nhiều đến sự hấp phụ đạm theo thời gian.
- Đề nghị tiếp tục khảo sát thêm sự hấp phụ đạm trong điều kiện ủ yếm khí và sự bay hơi đạm dạng NH 3 do pH tăng khi bón urê trực tiếp vào biochar trong điều kiện ngoài đồng, cũng như sự tương tác với tính chất hấp phụ NH 4 + và NH 3 của biochar..
- Theo Clough and Condron, (2010), việc bón biochar có tiềm năng ảnh hưởng đến chu trình chất đạm thông qua ảnh hưởng đến tiến trình nitrate hóa, tăng cường sự hấp phụ đạm NH 3 , và dạng NH 4 + trong đất.
- Tác giả đã giải thích hiệu quả của biochar là do khả năng hấp phụ gia tăng do phản ứng oxi hóa trên bề mặt biochar khi bị lão hóa.
- (2010) cho thấy sự rửa trôi NH 4 + giảm nhẹ ở các nghiệm thức bón 2% và 7% biochar từ phế phẩm giấy và gỗ, nhưng gia tăng ở nghiệm thức bón 7% biochar từ phân gà và mạt cưa ở nhiệt độ nhiệt phân 600 o C.
- Ở đồng bằng sông Cửu Long, nghiên cứu về sản xuất và sử dụng biochar trong cải thiện độ phì nhiêu của đất, đặt biệt là ảnh hưởng của biochar đến chu trình chất đạm trong đất và khả năng hấp phụ phân đạm của biochar vẫn còn hạn chế.
- Do đó, đề tài “Khảo sát khả năng hấp phụ đạm bởi biochar trong điều kiện ủ háo khí” được thực hiện nhằm xác định sự chuyển biến các dạng đạm NH 4.
- NO 3 - hòa tan và trao đổi theo thời gian và sự hấp phụ đạm của Biochar từ vỏ trấu, làm cơ sở cho việc ứng dụng Biochar trong cải thiện độ phì nhiêu đất và giảm sự mất đạm ra môi trường..
- Thí nghiệm được thực hiện gồm 7 nghiệm thức với 3 lần lặp lại và được quan sát tại 6 thời điểm 1 ngày, 1 tuần, 2 tuần, 4 tuần, 8 tuần, và 12 tuần với các nghiệm thức: (1) Đất, (2) Đất + Urê, (3) Biochar + Urê, (4) Đất + Urê + Biochar 15 tấn/ha, (5) Đất + Urê + Biochar 30 tấn/ha, (6) Tro + Urê, (7) Đất + Urê +Tro 30 tấn/ha..
- Lượng Biochar và Tro ở nghiệm thức 3 và 6 tương ứng với lượng đất cho vào ở các nghiệm thức là 2 g (lượng đất sử dụng để ủ là 2 g).
- Lượng biochar ở nghiệm thức bón 15 tấn và 30 tấn/ha lần lượt là 15 mg và 30 mg/2 g đất..
- Các chỉ tiêu theo dõi bao gồm (1) pH của mẫu ủ ở tỉ lệ đất:nước là 1:10, (2) hàm lượng đạm NH-.
- 4 + và NO 3 - hòa tan và trao đổi theo thời gian ủ để đánh giá sự thay đổi giữa các dạng đạm trong quá trình ủ và (3) phần trăm hấp phụ đạm so với lượng đạm bón vào bởi Biochar ở thời điểm 1 ngày sau khi ủ và 1 tuần sau khi ủ, và (4) lượng NH 4 + hấp phụ/kg Biochar được tính như sau:.
- hấp phụ đạm bởi biochar so với lượng đạm bón vào = (N B – N 0B.
- NO 3 - hoặc NH 4 + +NO 3 - trao đổi ở nghiệm thức Đất + Urê +Biochar (có bón Biochar).
- NO 3 - hoặc NH 4 + +NO 3 - trao đổi ở nghiệm thức Đất + Urê (không bón Biochar).
- N F = lượng đạm bón vào (60 mgN/kg).
- Lượng N-NH 4 + hấp phụ bởi biochar (mg N/kg Biochar)= (Na B – Na 0B )/B.
- N aB là trung bình đạm NH 4 trao đổi ở thời điểm 1-7 ngày sau khi ủ ở nghiệm thức Đất + Urê, có bón Biochar (mgN- NH 4 + /kg đất).
- và N a0B là trung bình đạm NH 4 trao đổi ở thời điểm 1-7 ngày sau khi ủ ở nghiệm thức Đất + Urê, không bón Biochar (mgN- NH 4 + /kg đất),.
- Sự hấp phụ đạm bởi Tro cũng được tính tương tự..
- 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 pH của mẫu ủ ở các nghiệm thức Kết quả các giá trị pH H2O ở thời điểm 1 ngày sau khi ủ của các nghiệm thức được trình bày ở Bảng 2.
- NO 3 - theo thời gian..
- Bảng 2: pH H2O của các nghiệm thức ở tỉ lệ trích đất: nước 1:10.
- Nghiệm thức pH H2O (1:10).
- Kết quả trình bày ở Bảng 2 cho thấy do biochar và tro có pH cao, nên việc bón biochar và tro vào urê nhưng không có đất, ở nghiệm thức 3 (Biochar + Urê) và nghiệm thức 6 (Tro + Urê) đã làm tăng cao pH mẫu ủ (pH=8.88 và 10.15, theo thứ tự).
- pH mẫu ủ ở nghiệm thức 4 (Đất +Urê + Biochar 15t), nghiệm thức 5 (Đất +Urê + Biochar 30t) và nghiệm thức 7 (Đất +Urê + Tro 30t) là và 6,10, theo thứ tự.
- NO 3 - hòa tan và trao đổi theo thời gian 3.2.1 Sự thay đổi tổng lượng đạm (NH 4.
- Kết quả tổng hàm lượng đạm hòa tan và trao đổi ở các dạng (NH 4.
- của các nghiệm thức thay đổi theo thời gian được trình bày ở Hình 1..
- Hình 1: Tổng hàm lượng đạm dạng (NH 4.
- hòa tan và trao đổi của các nghiệm thức thay đổi theo thời gian.
- Ở nghiệm thức 1 (Đất) mặc dù không bón Urê nhưng tổng lượng đạm vẫn đạt cao hơn (33-108 mgN/kg).
- các nghiệm thức còn lại nghiệm thức 2 (Đất + Urê), 7 (Đất + Urê + Tro) và các nghiệm thức 4,5 (Đất + Urê + Biochar 15 tấn/ha, 30 tấn/ha) đạt cao nhất (80-190 mgN/kg) qua các thời điểm..
- Nhìn chung, theo thời gian ở các nghiệm thức urê bón vào Biochar hoặc Tro không có đất thì hàm lượng đạm không gia tăng (4-5 mgN/kg) hoặc có thể giảm (5.5-3 mgN/kg).
- Ở các nghiệm thức Đất và Urê, nghiệm thức Đất và Urê có bón Biochar hoặc Tro thì hàm lượng đạm tăng theo thời gian (33-190 mgN/kg).
- Kết quả tổng hàm lượng đạm dạng NH 4 + (hòa tan + trao đổi) của các nghiệm thức thay đổi theo thời gian được trình bày ở Hình 2..
- Hình 2: Sự thay đổi hàm lượng đạm dạng NH 4 + (hòa tan + trao đổi) của các nghiệm thức thay đổi theo thời gian.
- Thời điểm (Tuần).
- Hàm lượng N(mg/kg) 1.Đất.
- Thời điểm (Tuần) Hàm lượng N-NH4+hòa tan và trao đổi (mg/kg).
- Kết quả Hình 2 cho thấy nhìn chung tổng lượng đạm dạng NH 4 + (hòa tan + trao đổi) của các nghiệm thức đất và nghiệm thức đất có bón biochar và urê tăng từ thời điểm 1 ngày đến thời điểm 1 tuần và sau thời điểm 1 tuần, đến tuần 2 và tuần 4 hàm lượng đạm dạng NH 4 + (hòa tan + trao đổi) của tất cả các nghiệm thức bắt đầu giảm và ổn định đến thời điểm 12 tuần sau khi ủ.
- Hàm lượng đạm dạng NH 4 + (hòa tan + trao đổi) của các nghiệm thức chỉ có biochar/tro và urê tại thời điểm 1 ngày đạt thấp (5 mgN/kg và 3 mgN/kg, theo thứ tự).
- Qua các thời điểm nhìn chung hàm lượng đạm dạng NH 4 + (hòa tan + trao đổi) của 2 nghiệm thức trên có biến động nhưng.
- 3.2.3 Sự thay đổi hàm lượng NO 3 - (hòa tan + trao đổi) theo thời gian.
- Kết quả Hình 3 cho thấy nhìn chung theo thời gian ở nghiệm thức Urê bón vào Biochar và Tro không có đất thì hàm lượng đạm dạng NO 3 - (trao đổi + hòa tan) có biến động nhưng với lượng không đáng kể (0.5 – 4 mgN/kg) do hàm lượng đạm thấp ở nghiệm thức này, còn ở nghiệm thức Đất và Urê bón vào đất và Biochar hoặc Tro thì hàm lượng đạm dạng NO 3 - (trao đổi + hòa tan) tăng theo thời gian (từ 17 đến 186 mgN/kg), do sự nitrat hóa đạm trong quá trình ủ..
- Hình 3: Sự thay đổi hàm lượng dạng NO 3 - (trao đổi + hòa tan).
- của các nghiệm thức thay đổi theo thời gian Thanh sai số trên đồ thị biểu thị giá trị sai số chuẩn (SE).
- Tóm lại, tổng hàm lượng đạm (NH 4.
- Kết quả nghiên cứu của Arezoo Taghizadeh-Toosi(2011) cũng cho thấy hàm lượng NH 4 + gia tăng ở 21 ngày sau khi ủ và giảm dần đến 65 ngày sau khi ủ ở các nghiệm thức Urê, Đất, và Urê bón vào đất trộn 15 tấn và 30 tấn Biochar trong mẫu đất ở thí nghiệm đồng ruộng.
- Hàm lượng N-NO3- hòa tan và trao đổi(mg/kg) 1.Đất.
- tăng pH và tính chất hấp phụ NH 4 + và NH 3 sẽ ảnh hưởng đến động thái của NH 4 + và NH 3 trong vật liệu bauxite nghiên cứu.
- Điều này cho thấy ảnh hưởng tương tác của sự gia tăng pH khi bón biochar vào đất và đến sự bay hơi NH 3 và tính chất hấp phụ NH 4 + và NH 3 của biochar đối với các kỹ thuật bón biochar cần được tiếp tục nghiên cứu..
- 3.3 Khả năng hấp phụ đạm bởi Biochar theo thời gian.
- Để khảo sát sự hấp phụ đạm bởi Biochar theo thời gian cần khảo sát tổng lượng đạm (NH 4.
- trao đổi và đạm NH 4 + trao đổi hấp phụ bởi đất có bón Biochar hoặc Tro..
- 3.3.1 Sự thay đổi hàm lượng đạm (NH 4.
- trao đổi theo thời gian.
- Kết quả trình bày ở Hình 4 cho thấy nhìn chung ở nghiệm thức Urê bón vào Biochar hoặc Tro có hàm lượng đạm (NH 4.
- Ở nghiệm thức Đất dù không bón Urê nhưng hàm lượng đạm (NH 4.
- trao đổi vẫn đạt cao ở 2 thời điểm 1 ngày (15 mgN/kg) và thời điểm 1 tuần (27 mgN/kg), sau đó hàm lượng đạm (NH 4.
- trao đổi của nghiệm thức bắt đầu giảm ở các thời điểm 2 tuần (13 mgN/kg) và 4 tuần (9 mgN/kg) sau đó hàm lượng đạm (NH 4.
- trao đổi của nghiệm thức này thay đổi không đáng kể đến thời điểm 12 tuần (14 mgN/kg)..
- Ở các nghiệm thức Đất bón Urê và Urê bón vào Đất trộn với Biochar hoặc Tro thì tổng hàm lượng đạm đạt cao nhất ở các thời điểm 1 ngày (từ 54 mgN/kg đến 65 mgN/kg),1 tuần (68 mgN/kg – 71 mgN/kg) và thời điểm 2 tuần (33 mgN/kg – 47 mgN/kg) nhưng đến thời điểm 4 tuần thì hàm lượng đạm (NH 4.
- Hình 4: Sự thay đổi hàm lượng đạm (NH 4.
- trao đổi của các nghiệm thức theo thời gian Thanh sai số trên đồ thị biểu thị giá trị sai số chuẩn (SE).
- 3.3.2 Sự thay đổi hàm lượng đạm NH 4 + trao đổi của các nghiệm thức theo thời gian.
- Kết quả Hình 5 cho thấy nhìn chung khuynh hướng biến động theo thời gian của đạm NH 4 + trao đổi tương tự như sự thay đổi hàm lượng đạm (NH 4.
- Ở các nghiệm thức Đất bón Urê và Urê bón.
- vào Đất trộn với Biochar hoặc Tro thì tổng hàm lượng đạm đạt cao nhất ở các thời điểm 1 ngày (từ 53 mgN/kg đến 62 mgN/kg),1 tuần (từ 62 mgN/kg đến 65 mgN/kg), giảm ở thời điểm 2 tuần (từ 21 mgN/kg đến 30 mgN/kg) và giảm thấp ở thời điểm 4 tuần (từ 3 mgN/kg đến 8 mgN/kg) và tiếp theo ở các thời điểm sau thay đổi không đáng kể đến thời điểm 12 tuần (từ 2 mgN/kg đến 4 mgN/kg)..
- Thời điểm (Tuần) Hàm lượng N-NH4++NO3- trao đổi(mg/kg).
- Hình 5: Sự thay đổi hàm lượng đạm NH 4 + trao đổi của các nghiệm thức theo thời gian Thanh sai số trên đồ thị biểu thị giá trị sai số chuẩn (SE).
- 3.3.3 Phần trăm hấp phụ đạm so với lượng đạm bón vào bởi biochar.
- Kết quả phần trăm hấp phụ đạm so với lượng đạm bón vào ở các dạng NH 4 + trao đổi, NO 3 - trao đổi, NH 4.
- NO 3 - trao đổi bởi Biochar và Tro được khảo sát ở giai đoạn 1 ngày sau khi ủ và 1 tuần sau khi ủ vì ở các giai đoạn sau đó hàm lượng đạm NH 4 + trao đổi giảm thấp do sự nitrat hóa nên sự hấp phụ đạm dạng NH 4 + không đáng kể..
- Bảng 3: Phần trăm đạm hấp phụ bởi Biochar và Tro ở các dạng NH4.
- đạm hấp phụ bởi Biochar và Tro ở các dạng.
- Kết quả Bảng 3 cho thấy % đạm hấp phụ ở dạng NH 4 + bởi Biochar và Tro ở giai đoạn ban đầu tương đối cao ở thời điểm 1 ngày sau khi bón và giảm thấp ở thời điểm 1 tuần sau khi bón do có sự chuyển hóa thành dạng NO 3 - và sự hấp phụ đạm ở dạng anion NO 3 - đạt thấp hơn.
- Ở nghiệm thức có Biochar sự hấp phụ đạm dạng NH 4 + đạt 9,6 -13,4.
- và nghiệm thức có Tro đạt 11,1%.
- Sự hấp phụ đạm dạng NO 3 - bởi biochar và tro đạt thấp, cao nhất đạt 5,5% và 0,5% theo thứ tự.
- Sự hấp phụ đạm dạng NH 4.
- Tuy nhiên, không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về % hấp phụ đạm ở các dạng bởi tro và biochar..
- Bảng 4: Lượng đạm hấp phụ bởi biochar.
- Nghiệm thức.
- NH 4 + hấp phụ 1/.
- hấp phụ (mg/ kg biochar) Đất +Urê + Biochar 15t 6.42 857 Đất +Urê + Biochar 30t 7.53 502.
- 1/ Lượng NH 4 + hấp phụ bởi biochar trung bình ở 1-7 ngày sau khi ủ.
- Kết quả nghiên cứu ở Bảng 4 cho thấy trong điều kiện thí nghiệm Biochar và Tro có khả năng hấp phụ trung bình 502-857 mg NH 4 + /kg biochar bón vào ở thời điểm 1-7 ngày sau khi ủ.
- Thời điểm (tuần) Hàm lượng N-NH4+trao đổi (mg/kg).
- Việc bón Biochar và Tro vào đất có thể làm gia tăng sự hấp phụ đạm dạng NH 4.
- tuy nhiên sự hấp phụ này thấp và dễ bị nitrat hóa trong điều kiện ủ thoáng khí.
- Khi gia tăng hàm lượng Biochar từ 15 tấn/ha đến 30 tấn/ha ở nghiệm thức có Đất và Urê trong điều kiện phòng thí nghiệm đã không ảnh hưởng nhiều đến sự hấp phụ đạm theo thời gian.
- Đề nghị tiếp tục khảo sát thêm sự hấp phụ trong điều kiện ủ yếm khí để xác định rõ hơn khả năng hấp phụ đạm NH 4 + của Biochar và Tro..
- Ảnh hưởng tương tác của sự gia tăng pH đến sự bay hơi NH 3 khi bón biochar có pH cao và tính chất hấp phụ NH 4 + và NH 3 của biochar cũng cần được tiếp tục nghiên cứu.