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 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 lónh vực nông nghiệp.

Thuộc chương trình : Khoa học và Công nghệ

Thời gian thực hiện : 2005 - 2006

Cấp quản lý : Tỉnh Gia Lai

Kinh phí : Tổng số 490 triệu đồng
(Trong đó từ ngân sách SNKH: 370 triệu đồng)
1.Lưu Cẩm Lộc,
Học hàm, học vò: PGS.TSKH, Chức vụ: Viện trưởng

Chủ nhiệm đề tài:

2. Nguyễn Cửu Khoa,
Học vò: 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
lónh 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 bò phá vỡ và sau đó
không thể tái sử dụng được nên ít có ý nghóa 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 lónh 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 ĐƯC 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 ĐƯC

Vật liệu hấp phụ nước PAA-PVA-DEGDAA
Cấu trúc của vật liệu
1- Phổ IR
PVA (cm
-1
) PAA-PVA (cm
-1
)
3559(-OH) 3419(-OH)
2900(-CH, CH
2
) 2924,2855(-CH, CH

2
)
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 ĐƯC
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 ĐƯC

Vật liệu hấp phụ nước PAA-tinh bột-DEGDAA
Cấu trúc của vật liệu
1- Phổ IR
Tinh bột (cm
-1
) PAA-tinh bột-DEGDAA (cm
-1
)
3345(-OH) 3418(-OH)
2927(-CH,-CH
2

) 2924(-CH,-CH
2
)
1573(-COO
-
)
1157(-OH) 1156(-OH)
1012(C-O) 1037(C-O)


MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯC

Vật liệu hấp phụ nước PAA-tinh bột-DEGDAA
Cấu trúc của vật liệu
2- Ảnh SEM
Hình 3: PAA-tinh bột-DEGDAA không
có chất oxy hóa
Hình 4: PAA -tinh bột-DEGDAA
có chất oxy hóa


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,CH
2
) 2919(-CH,-CH
2
) 2942(-CH,CH
2
)
1430,1358(-CH,-CH2)
bend
1434,1372 (-CH, -CH
2
) bend 1409,1325(-CH2, -CH) bend
1567(COO
-
)
1058 (C-O) 1061( C-O) 1060 (-C-O)
MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯC


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 ĐƯC

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 đònh 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 đònh độ chua của đất,
-

Xác đònh tỷ trọng của đất,
-
Xác đònh độ xốp của đất
- Xác đònh 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 đònh chất hữu cơ (OM) và Nitơ tổng số trong đất,
-
Xác đònh thành phần khoáng của đất,
-
Xác đònh các chất hòa tan trong nước của đất
- Xác đònh các nguyên tố vi lượng trong đất,

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Xác đònh thành phần vi sinh trong đất trước, trong và sau khi
sử dụng chế phẩm
-
Xác đònh vi khuẩn hiếu khí,
-
Xác đònh vi khuẩn kò khí,
-
Xác đònh tỷ lệ hiếu khí / kò khí,
-
Xác đònh vi khuẩn amon hóa,

-
Xác đònh vi khuẩn nitrat hóa,
- Xác đònh vi khuẩn thủy phân các hợp chất hữu cơ.


Xác đònh các chất dinh dưỡng cơ bản dễ tiêu của đất trước, trong
và sau khi sử dụng chế phẩm.
-
Xác đònh Nitơ dễ tiêu,
-
Xác đònh Photpho dễ tiêu,
-
Xác đònh thành phần nhóm Photphat khoáng,
- Xác đònh 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 đònh 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 đònh các thành phần cơ bản của đất.
-
Phương pháp phân tích hoá lý thông dụng để xác đònh tính chất
hoá lý của đất.
-
Phương pháp sinh hóa với kính hiển vi điện tử để xác đònh số lượng
vi sinh vật trong đất.
- Xác đònh thành phần cơ giới đất theo phương pháp Robinson.
- Các phương pháp xác đònh 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 đònh tính chất đất
thành phần, cơ giới, vi sinh, dinh
dưỡng trước khi sử dụng chế phẩm.
Bảng kết quả,
số liệu
1-5/2005

Viện CNHH
Phân viện Đòa
lý
2 Sản xuất các chế phẩm VHHC tại
xưởng thử nghiệm viện CNHH
- Sửa chữa, lắp đặt thiết bò tại xưởng
thực nghiệm phù hợp với yêu cầu
sản xuất
Mặt bằng và
thiết bò sản
xuất lượng chất
giữ ẩm đủ để
nghiên cứu
3-4/2005 Viện CNHH
3 - Thử nghiệm 6 loại chế phẩm
VHHC 801, VHHC 802, VHHC 803,
VHHC 901, VHHC 902, VHHC 903
trên cây cà phê.
- Xác đònh 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 đònh 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 đònh thành phần vi sinh, dinh dưỡng
của đất sau khi sử dụng chế phẩm.
Bảng kết quả,
số liệu
6-10/06 Viện CNHH
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
Viện CNHH
Sở KH& CN
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
Viện CNHH
Sở KH& CN
tỉnh Gia Lai
8 Tổng kết đề tài Nghiệm thu 12/2006
1/2007
Viện CNHH
Sở KH&CN GL


Đối với lónh 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 đònh
cuộc sống cho đồng bào vùng Tây Nguyên

Bồi dưỡng, đào tạo cán bộ KH&CN
+ Thạc só : 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 vò sản xuất chế phẩm : Viện công nghệ Hoá học
- Đơn vò 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 Đòa chỉ Nội dung hoạt động

Dự kiến
kinh phí
1
Viện CN Hoá
học
01-Mạc Đónh
Chi-Q.1, Tp.
HCM
- Phân tích, xác đònh thành phần, vi sinh,
dinh dưỡng, độ giữ ẫm của đất.
- Sản xuất các chế phẩm VHHC 801,
VHHC 802, VHHC 803, VHHC 901,
VHHC 902, VHHC 903.
- 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
2
Sở NN &PTNT
tỉnh Gia Lai
TP. Pleiku-
Gia Lai
Phối hợp thử nghiệm và đánh giá hiệu

quả của chế phẩm.
15.000.000


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
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Cán bộ tham gia nghiên cứu:
TS. Phan Thanh Thảo
TS. Hoàng Quốc Khánh
TS. Lê Xuân Thuyên
Ths.Hoàng Thò 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 Thò Ngọc Yến
ThS. Hoàng Tiến Cường
KTV. Nguyễn Hoàng Tuấn Dũng
Viện CN Hoá học
Viện SH. Nhiệt Đới
Phân Viện Đòa 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