đánh giá sự bốc thoát ammonia của phân urea hạt trong và phân urea hạt đục trong điều kiện phòng thí nghiệm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT
---------------o0o---------------

NGUYỄN PHƯƠNG THẢO VÂN

Đề tài

ĐÁNH GIÁ SỰ BỐC THOÁT AMMONIA CỦA PHÂN
UREA HẠT TRONG VÀ PHÂN UREA HẠT ĐỤC
TRONG ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM

Luận văn tốt nghiệp
Ngành: KHOA HỌC ĐẤT

Cần Thơ, 2014



TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT
------------------------------

Luận văn tốt nghiệp
Ngành: KHOA HỌC ĐẤT

Đề tài:

ĐÁNH GIÁ SỰ BỐC THOÁT AMMONIA CỦA PHÂN

UREA HẠT TRONG VÀ PHÂN UREA HẠT ĐỤC
TRONG ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Ths NGUYỄN ĐỖ CHÂU GIANG

NGUYỄN PHƯƠNG THẢO VÂN
KHOA HỌC ĐẤT K37 -TT1172A1
MSSV: 3113687

Cần Thơ, tháng 11 – 2014

i


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT
-------------------------------------

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Xác nhận đề tài: “Đánh giá sự bốc thoát ammonia của phân urea hạt trong và phân
urea hạt đục trong điều kiện phòng thí nghiệm” do sinh viên Nguyễn Phương Thảo
Vân lớp Khoa Học Đất K37, Bộ Môn Khoa học đất-Khoa Nông nghiệp và Sinh học
ứng dụng, Trường Đại Học Cần Thơ, thực hiện từ tháng 6- 2013 đến tháng 7- 2013.
Nhận xét của cán bộ hướng dẫn:
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Kính trình Cán bộ hướng dẫn luận văn tốt nghiệp thông qua.

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2014
Cán bộ hướng dẫn

Ths. Nguyễn Đỗ Châu Giang

ii


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT
------------------------------

XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN
Hội đồng chấm báo cáo luận văn tốt nghiệp đã chấp thuận luận đề tài: “Đánh giá sự
bốc thoát ammonia của phân urea hạt trong và phân urea hạt đục trong điều kiện
phòng thí nghiệm” do sinh viên Nguyễn Phương Thảo Vân lớp Khoa Học Đất K37,
Bộ Môn Khoa học đất-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại Học
Cần Thơ, thực hiện tháng 6- 2013 đến tháng 7- 2013.
Ý kiến đánh giá của Hội đồng:

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Luận văn tốt nghiệp được Hội đồng đánh giá ở mức:………………………………...
Kính trình Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp thông qua.

Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2014
Chủ tịch Hội đồng

iii


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu và kết quả
được trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất
kỳ công trình luận văn nào trước đây.

Tác giả luận văn

Nguyễn Phương Thảo Vân

iv


LỜI CẢM TẠ

Kính dâng
Lòng biết ơn chân thành tới cha mẹ đã nuôi con khôn lớn nên người.
Xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến
Cô Nguyễn Đỗ Châu Giang, người đã luôn tận tình chỉ dẫn, giải đáp những khó
khăn cho em trong thời gian thực hiện cuốn luận văn này
Thầy Nguyễn Minh Đông, cố vấn học tập đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, đóng góp
ý kiến quý báu và tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp.
Quý Thầy Cô, anh chị Bộ môn Khoa học đất đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm
bổ ích cho em để hoàn thành tốt luận văn.
Toàn thể quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức và những kinh nghiệm quý báu cho em
trong suốt thời gian học tập rèn luyện tại trường.
Sự động viên, cổ v , chia s và giúp đỡ của các bạn lớp Khoa học đất khoá 37 trong
suốt khóa học và quá trình thực hiện đề tài.
Em xin chúc tất cả quý Thầy Cô, các anh chị trong Bộ môn Khoa học đất cùng các
bạn luôn dồi dào sức khỏe và thành công.

Cần thơ, ngày 01 tháng 11 năm 2014
Nguyễn Phương Thảo Vân

v


LƯỢC SỬ CÁ NHÂN
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC
Họ và tên: Nguyễn Phương Thảo Vân

Giới tính: Nữ

Ngày sinh: 24/01/1993

Dân tộc: Kinh

Nơi sinh: Cần Thơ
Họ và tên cha: Nguyễn Văn Tuấn

Sinh năm: 1951

Họ và tên mẹ: Nguyễn Thị Hường

Sinh năm:1968

Địa chỉ liên lạc: Số nhà 297, Tổ 8 Ấp 1, Xã Thới Hưng, huyện Cờ Đỏ, Thành phố
Cần Thơ.
Điện thoại: 01643171626
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP
Năm 2000 – 2004: Học sinh trường tiểu học Nông Trường Sông Hậu
Năm 2004 – 2008: Học sinh trường trung học phổ thông kỹ thuật Trần Ngọc Hoằng
Năm 2008 – 2011: Học sinh trường trung học phổ thông kỹ thuật Trần Ngọc Hoằng
Năm 2011 - 2015: học tại Trường Đại học Cần Thơ, Chuyên ngành Khoa Học Đất Khoá 37 (2011 - 2015), Khoa Nông Nghiệp & Sinh học ứng dụng, Trường Đại học
Cần Thơ. Hệ đào tạo: Chính quy, Thời gian đào tạo: 2011-2015

vi


Nguyễn Phương Thảo Vân, 2014. “Đánh giá sự bốc thoát ammonia của phân urea
hạt trong và phân urea hạt đục trong điều kiện phòng thí nghiệm”. Luận văn tốt
nghiệp Kỹ sư ngành Khoa Học Đất, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng,
Trường Đại học Cần Thơ. Cán bộ hướng dẫn: Ths Nguyễn Đỗ Châu Giang

TÓM LƯỢC
Phân urea là dạng phân phần lớn được sử dụng cho cung cấp đạm trong sản
xuất nông nghiệp (>50%) và đây c ng là dạng phân đóng góp chủ yếu vào sự bốc
thoát ammonia (20-25%N bón) và nitrous oxide (8,59%) vào bầu khí quyển (Khalil
et al., 2002). Vì vậy, ngày càng có nhiều dòng sản phẩm urea ra đời nhằm hạn chế
tốt nhất các tiến trình gây thất thoát đạm (bốc thoát ammonia, nitrate hóa, khử
nitrate hóa,…). Đề tài được thực hiện nhằm so sánh khả năng bốc thoát đạm của các
dạng phân urea hạt trong và urea hạt đục cải tiến thông qua tiến trình đo lượng NH3
bốc thoát ở hai điều kiện pH đất khác nhau. Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu
nhiên (CRD) trong phòng thí nghiệm, gồm 5 lặp lại, 4 nghiệm thức: (1) ủ đất +
không bón đạm, (2) ủ đất + urea hạt đục, (3) ủ đất + urea hạt trong và (4) ủ đất +
urea hạt đục có bổ sung chế phẩm ức chế nitrate hóa (Nutrisphere-N2). Đất được ủ
ở 2 điều kiện pH đất khác nhau: pH đất bình thường (không nâng pH đất ≈ 7) và
nâng pH đất lên ≈ 9 bằng hóa chất CaO (khoảng 10 gram/kg đất khô). Kết quả thí
nghiệm cho thấy: khả năng bốc thoát NH3 ở điều kiện đất nâng pH (pH ≈ 9; nâng
pH bằng CaO) cao hơn so với điều kiện đất không nâng pH (pH ≈ 7). Trong điều
kiện pH đất ≈ 9 thì sự bốc thoát NH3 của phân urea hạt trong ( 184.5 mg/kg ) thấp
hơn so với urea hạt đục Cà Mau thông thường (238.3 mg/kg) và urea hạt đục có bổ
sung chế phẩm Nutrisphere-N2(209.6 mg/kg). Hơn nữa, mặc dù chế phẩm
Nutrisphere-N2 tác động lên quá trình nitrate hóa nhưng việc bổ sung chế phẩm này
vào urea hạt đục Cà Mau c ng góp phần làm giảm bốc thoát NH3 (đặc biệt khi năng
pH đất lên ≈ 9). Vì vậy, việc kiểm soát pH đất, nước trong hạn chế bốc thoát NH 3
c ng như việc sử dụng một số các dòng sản phẩm urea mới c ng có thể giúp góp
phần nâng cao hiệu quả sử dụng đạm của cây trồng..

vii


MỤC LỤC
XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ........................................................................ii

XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN.........................................................iii
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................. iv
LỜI CẢM TẠ ........................................................................................................................ v
LƯỢC SỬ CÁ NHÂN .......................................................................................................... vi
TÓM LƯỢC ........................................................................................................................vii
MỤC LỤC ..........................................................................................................................viii
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................... x
DANH SÁCH HÌNH ............................................................................................................ xi
DANH SÁCH BẢNG ..........................................................................................................xii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ................................................................................ 2
1. 1 Nguồn gốc xuất xứ của phân N................................................................................... 2
1.2 Phân urea và các dạng phân urea có bổ sung chế phẩm tăng hiệu quả sử dụng đạm .. 3
1.2.1 Phân urea............................................................................................................... 3
1.2.2 Phân urê có bổ sung Nutrisphere-N ...................................................................... 3
1.3. Sự mất đạm trong đất lúa ngập nước .......................................................................... 4
1.3.1 Sự mất đạm dạng NH3 .......................................................................................... 4
1.3.2 Sự mất đạm do rửa trôi NO3- trong đất ................................................................ 5
1.3.3 Sự mất đạm dạng N2O và N2 : .............................................................................. 6
CHƯƠNG II. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 8
2.1 Phương tiện nghiên cứu ............................................................................................... 8
2.1.2 Vật liệu thí nghiệm ............................................................................................... 8
2.2 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................ 8
2.2.1 Mô tả thí nghiệm .................................................................................................. 8
2.2.2 Thiết kế hệ thống đo khí NH3 ............................................................................... 9
2.2.3 Các thao tác thu mẫu khí NH3, xử lý và phân tích mẫu ..................................... 10
2.2.4 Các chỉ tiêu theo dõi .......................................................................................... 10
2.2.5 Phương pháp phân tích mẫu và xử lý số liệu ...................................................... 11
2.3 Xử lý số liệu ............................................................................................................... 12
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ THẢO LUẬN ............................................................................ 13

3.1 Tính chất lý hóa học của đất trước khi thí nghiệm .................................................... 13
3.2 Diễn biến pH nước mặt trước và sau khi thu mẫu ở hai điều kiện pH khác nhau ..... 13
3.3 Diễn biến NH3 bốc thoát từ phân bón ở hai điều kiện pH khác nhau ....................... 15
3.4 Tổng lượng NH3 tích l y qua quá trình đo ................................................................ 17
viii


3.5 Tính chất hóa học đất sau khi kết thúc quá trình đo bốc thoát NH3 .......................... 18
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 19
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 20
PHỤ LỤC ............................................................................................................................ 24

ix


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tên từ viết tắt

DCD

Dicyandiamide

ĐBCL

Đồng Bằng Sông Cửu Long

ĐHCT

Đại học cần thơ

ECC

Encapsulated Calcium Carbide

FAO

Food and Agriculture Organization

nBTPT

Thiophosphoric triamide

NT

Nghiệm thức

NSKB

Ngày sau khi bón phân

PPD

Phenylphosphorodiamidate

CHPT

Cyclohexylphosphorictriamide

SCU

Sulful Coated Urea

PCU

Polymer Coated Urea

Phân N

Phân đạm

UF

Urea Formaldehyde

IBDU

Isobutylidence diurea

CDU

Crotonylidene diurea

MU

Methylene Urea

NBU

Neem-cake blended urea

LCU

Lac-coated urea

IBDU

Isobutidene diurea

CDU

Crotonylidene diurea

x


DANH SÁCH HÌNH
Hình

Tên hình

Trang

2.1

Chuẩn hóa hệ thống đo ammonia và hệ thống hấp thu khí
ammonia trong mẫu thật

3.1

Diễn biến pH nước mặt trước và sau khi thu mẫu ở giá trị pH
13
đất bình thường pH≈7

3.2

Diễn biến pH nước mặt trước và sau khi thu mẫu ở giá trị pH
đất bình thường pH≈9

3.3

Diễn biến hàm lượng NH3 bốc thoát từ urea hạt đục, urea có
bổ sung chất ức chế nitrat hóa và urea hạt trong ở hai điều
kiện pH

14

3.4

Tổng lượng NH3 bốc thoát tích l y sau 10 ngày đo ở điều
kiện pH khác nhau

16

xi

9

DANH SÁCH BẢNG
Bảng

Tên bảng

Trang

3.1

Tính chất hóa học của đất trước khi thí nghiệm

12

3.2

Tính chất hóa học của đất sau khi thí nghiệm

17

xii


MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nước đang phát triển, có thu nhập bình quân đầu người thấp, nông
nghiệp chiếm một vai trò quan trọng đối với khoảng 80% dân số sống chủ yếu dựa
vào nông nghiệp. Một trong những yếu tố quan trọng làm tăng năng suất là phân
bón, mà đạm là dinh dưỡng quan trọng nhất và c ng dễ bị thất thoát nhất. Theo
đánh giá của Viện Dinh dưỡng cây trồng Quốc tế, phân bón đóng góp khoảng 3035% tổng sản lượng cây trồng. Đặc biệt là phân đạm- nguồn dinh dưỡng chính cho
cây. Theo ước tính chi phí người nông dân bỏ ra cho phân đạm là rất lớn, tuy nhiên
hiệu quả sử dụng đạm của cây lúa lại rất thấp chỉ khoảng 30% - 40% gây lãng phí

và ô nhiệm môi trường. Nhằm giúp nông dân tiết kiệm chi phí phân bón, tăng hiệu
quả sử dụng, tăng năng suất cây trồng, giảm giá thành sản xuất và giảm ô nhiễm
môi trường, một số các dòng sản phẩm phân urea đã được sản xuất. Tuy nhiên, hiệu
quả giảm thất thoát đạm của chúng chưa được đánh giá nhiều. Do đó đề tài “Đánh
giá sự bốc thoát ammonia của phân urea hạt trong và phân urea hạt đục trong điều
kiện phòng thí nghiệm” được thực hiện nhằm mục tiêu:
- So sánh khả năng bốc thoát đạm của các dạng phân urea hạt trong và urea hạt đục
cải tiến thông qua tiến trình đo lượng NH3 bốc thoát ở hai điều kiện pH đất khác
nhau.

1


CHƯƠNG I
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1. 1 Nguồn gốc xuất xứ của phân N
Ngay từ năm 1773, người ta đã nhận biết được urea bằng cách phân tách và
kết tinh từ urine. Urea được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1828 bởi Wohler từ
amoniac và axit cyanuric. Điều này là một sự kiện trọng đại trong khoa học thời đó
vì urea là chất hữu cơ (CHC) đầu tiên được tổng hợp từ chất vô cơ (trước đó người
ta tin rằng CHC chỉ có thể được tạo thành nhờ hoạt động sống).Năm 1903, công
nghệ sản xuất phân N thương mại theo phương pháp hồ quang điện đã được thực
hiện thành công ở NaUy và sản phẩm là canxi nitrate Ca(NO3)2. Công nghệ này dựa
trên nguyên lý tổng hợp khí N2 và O2 ở nhiệt độ cao (3250°C) bằng hồ quang điện
thành NO và sau là N20 sau đỏ kết hợp với nước và đá vôi. Cùng thời gian này,
công nghệ sản xuất caxi cyanamit-Ca(CN)2 c ng thành công nhờ nguồn đá vôi và
than cốc.
Phương pháp tổng hợp urea từ amoniac và carbonic được biết đến như một
nguyên lý từ năm 1868. Quá trình tổng hợp đạm NH3 từ nitơ và hydro thành công
lần đầu tiên ở Đức năm 1913. Trong chiến tranh thế giới lần thứ nhất một số nhà

máy đã được xây dựng ở một vài nước. Tuy nhiên sản phẩm urea có tính thương
mại mãi tới năm 1922 mới được sản xuất tại Đức và 1932 tại Mỹ, 1935 tại Anh. Các
nhà máy này đều tổng hợp phân N amôn từ than cốc, hơi nước và không khí. Những
nhà máy ban đầu công suất còn nhỏ (25—50 tấn/ngày), giá thành cao. Những năm
1960, hàng loạt các nhà máy phân N (công suất 1000-1500 tấn/ngày) ra đời. Những
nhà máy mới có giá thành phân N thấp và hiệu quả kinh tế cao hơn các nhà máy nhỏ
và c . Những sản phẩm như: Ca(N03)2, NaN03, CaCN2, SA có hàm lượng N thấp
(15—21% N), NH3NO4 (34% N) bắt đầu trở nên quan trọng từ những năm 1940 và
sau đó thì giảm dần vai trò của chúng đến năm 1960. Hiện nay urea (46% N) đã
phát triển và trở thành sản phẩm phân N thông dụng nhất trên thế giới.

2


1.2 Phân urea và các dạng phân urea có bổ sung chế phẩm tăng hiệu quả sử
dụng đạm
1.2.1 Phân urea
Phân urea được sản xuất bằng các phản ứng NH3 với CO2. Trong điều kiện nhiệt độ
150 – 2000C và áp suất 50 – 100 atm, NH3 và CO2 tác dụng với nhau thành
ammonium carbarmate (H2NCOONH4), sau đó ammonium carbarmate mất nước
thành urea:
CO2 + 2NH3  (H2NCOONH4)  CO(NH2)2
Urea tinh khiết kết tinh màu trắng, không có mùi, sờ vào phân urea ta có cảm
giác nhờn ở tay. Phân có nồng độ cao, chứa 46% N nguyên chất, rất dễ hút ẩm và dễ
chảy nước, 1m3 urea cân nặng 650 kg. Phân urea dễ hoà tan trong nước, khi hoà tan
nhiệt độ nước sẽ hạ xuống nên nông dân còn gọi là phân lạnh. Urea hoà tan không
để lại cặn bã nào, 1lít nước hoà tan 84 kg urea ở 20oC và 105 kg urea ở 100oC (Đỗ
Thị Thanh Ren, 1996).
Có hai loại phân urea chính là phân urea hạt đục và phân urea hạt trong: Urea
hạt trong là loại phân phổ biến nhất dùng bón trực tiếp cho cây trồng, phân rất dễ

tan, có màu trắng trong, dạng hạt tròn. Đặc điểm để nhận biết là phân urea thật chỉ
có dạng hạt tròn còn nếu có lẫn phân SA thì các hạt phân có dạng tinh thể nhiều góc
cạnh. Urea hạt đục là loại phân rất tốt, do chậm tan và ít bay hơi. Phân có dạng hạt
to, đường kính 2-4mm, cứng, màu trắng đục như sữa.
1.2.2 Phân urê có bổ sung Nutrisphere-N
Nutrisphere-N là một sản phẩm tương đối mới, là chất ức chế nitrat hóa, khác
với những sản phẩm ổn định N và giảm mất đạm thì Nutrisphere-N là chất bảo vệ
và ức chế tất cả 3 hình thức mất N: bay hơi, rửa trôi và khử N. Urê phủ Nutrisphere
được gọi là Nutrisphere®-N urê, hoặc Nutrisphere-N (NSN). Chất ức chế urea làm
chậm việc chuyển đổi urea thành NH3 và có giá trị nông học như làm phụ gia phân
bón, dưới điều kiện môi trường nhất định (độ ẩm cao và nhiệt độ cao) (Hauck,
1985). Nutrisphere-N (SPF, 2013) là một phụ gia phân bón được quảng cáo là một
chất ức chế urea và nitrat hóa (Goss, 2013). Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng thêm
Nutrisphere-N để urea ít bị ảnh hưởng đến hoạt động urea và quá trình bay hơi
(Franzen et al., 2011).
Nghiên cứu của Đại Học Missouri, Đại Học Kentucky và Đại Học Georgia đã
chứng minh rằng Nutrisphere-N giúp giữ nhiều N có sẵn trong đất. Một trường Đại
Học nghiên cứu mới, Missouri phát hành vào tháng 10 năm 2012 cho thấy
3


Nutrisphere-N giảm bay hơi lâu dài, tích l y N tốt hơn so với urea thông thường.
Thí nghiệm được tiến hành bởi David Dunn, Giám đốc phòng thí nghiệm đất tại
Fisher Trung tâm nghiên cứu của trường. Dunn quan sát thấy rằng khi mưa xuống,
Nutrisphere-N giảm rõ lượng N bị mất (5-7 ngày sau khi bón N). Trong 41 ngày,
urea thông thường bị mất gấp 4 lần so với Nutrisphere-N (375,42 ppm urea thông
thường so với 84,17 ppm của Nutrisphere-N).
Tính năng của Nutrisphere-N: Giảm 50% lượng N bị mất trong các quá trình
rửa trôi,bay hơi và khử nitơ, tăng độ linh hoạt, giảm tác động của môi trường, ức
chế phản ứng hóa học không mong muốn và giúp tăng năng suất.

1.3. Sự mất đạm trong đất lúa ngập nước
1.3.1 Sự mất đạm dạng NH3
Urea là loại phân đạm được sử dụng trong hầu hết các quốc gia trồng lúa. Khi
urea được bón vào đất, nó nhanh chóng được thủy phân do hoạt động xúc tác của
men enzym urease để trở thành NH4+, dạng này dễ được cây lúa hấp thu (De Datta,
1982). Sự thủy phân urea được xúc tác bởi enzym urease do nhiều vi khuẩn, tảo,
nấm,... tổng hợp nên men này và sử dụng nguồn đạm cho sự sinh trưởng.
Sự mất N dưới dạng NH3 xảy ra theo phản ứng thủy phân urea ở bề mặt đất.
Ion NH4+ được kết hợp với phân tử nước và chuyển đổi thành NH3 trong điều kiện
pH kiềm và chúng sẽ phát thải trong không khí. Nhân tố ảnh hưởng đến sự bay hơi
NH3 là pH và nhiệt độ trong nước, sự phát triển của tảo và cỏ dại dưới nước, sự phát
triển mùa vụ và đặc tính đất (De Datta, 1987). Một số yếu tố khác c ng ảnh hưởng
đến sự bốc hơi ammonia là tốc độ gió, thời điểm bón và phương pháp bón phân,
liều lượng và dạng phân bón (Ngô Ngọc Hưng, 2009). Sự thủy phân urea gây ra pH
cao cùng với nồng độ NH3 cao sẽ gây độc cho cây trồng.
Thực tế có nhiều nghiên cứu cho rằng thành phần NH4+ và NH3 cân bằng
trong nước gọi chung là ammonical-N. Sự cân bằng giữa NH4+ và NH3 phụ thuộc
rất lớn vào pH. Nồng độ NH3 (trong dung dịch) thay đổi tỷ lệ với NH4+ . NH3 này
sẽ tăng 10 lần khi tăng 1 đơn vị pH của dung dịch lên đến 9 cụ thể là NH3 tăng lần
lượt từ 0.1% đến 1%; 10%; 50% khi tăng pH từ 6 đến 7, 8, 9 (Freney và ctv.,
1983). Do đó, sự hình thành NH3 và sự bốc thoát NH3 tăng lên cùng với sự gia
tăng pH. Theo Wetselaar và ctv. (1977) đã ghi nhận phương trình tương quan
như sau: pH = NH3 bốc hơi/[NH3 (lỏng) + NH4+ ] trong nước. Theo nghiên cứu
của Ferguson và ctv. (1984) cho rằng tại thời điểm pH =7,5 có khoảng 7%
ammonium chuyển sang ammonia. pH trên 7, cây trồng có thể bị thiệt hại do sự
hình thành một lượng lớn NH3 tự do, ức chế sự oxi hóa NO2-và làm cho NO2- tích
4


tụ lại (Gcurt, 1964). Sự bay hơi NH3 trong đất ngập nước biến động đến 60%

lượng N cung cấp (De Datta, 1985; Xing và Zhu, 2000).
Một nghiên cứu khác tại Philippines và Trung Quốc đưa ra kết quả là tỷ lệ
mất đạm từ sự bốc thoát NH3 trên đất lúa nước là 7 – 47% (Fillery và ctv., 1996;
Freney và ctv., 1981) và 9 – 39% (Cai và ctv., 1986). Hay nghiên cứu của Lee và
ctv. (2005) tại Hàn Quốc thì lượng NH3 bốc thoát là 22,39 kgN/ha, chiếm khoảng
20% lượng phân N. Theo Toufiq Iqbal (2005) cho rằng lượng NH3 bốc thoát hơi
tăng cùng với sự tăng liều lượng bón. Với lượng bón là 0, 90, 180, 270 và 360
kgN/ha thì lượng bốc hơi lần lượt là 7,08; 11,97; 22,68; 30,20 và 56,21 kgN/ha và
lượng phân N mất đi khoảng 6 – 49% tổng lượng N bón vào. Ở đất lúa Đồng bằng
sông Cửu Long, lượng NH3 bốc hơi tính trên lượng N bón theo nghiên cứu của
Watanabe và ctv. (2009) là 0,5 - 19%, còn theo nghiên cứu của Dong và ctv. (2012)
trên đất ngập liên tục là 20,8% còn trên đất tưới khô ngập xen k là 12,9%.
1.3.2 Sự mất đạm do rửa trôi NO3- trong đất
Mục tiêu chính của việc bón phân là để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng
nhằm tối đa hóa sản lượng. Tuy nhiên, bất kì loại phân bón nào ở dạng vô cơ hay
hữu cơ có thể có ảnh hưởng đến môi trường nếu sử dụng không đúng cách. Gần
đây, phân bón đạm đã được nhà môi trường học đánh giá là một nguồn gây hại cho
môi trường đất, nước, không khí. Tác động chính đến môi trường liên quan đến vấn
đề sử dụng phân bón đã đi đến tiến trình rửa trôi và trực di nitrate vào mực nước
ngầm, phóng thích khí hiệu ứng nhà kính (nitrous oxides). Đất bị ô nhiễm độc chất
kim loại nặng và dinh dưỡng N, P chảy tràn gây ra hiện tượng phú dưỡng trên bề
mặt nước.
Cụ thể trong tiến trình khử nitrate, oxy được tách ra từ nitrate và nitrite. Các
dạng oxide của đạm được sử dụng do những vi sinh vật hiếm khí (đóng vai trò là
chất nhận e- ) và khử đến N2 hay N2O. Quá trình này góp phần gây ô nhiễm môi
trường do chúng thải ra lượng N2O và N2 vào khí quyển. So với tốc độ phản ứng
của sự chuyển hóa đạm trong đất thì tốc độ phản ứng xảy ra ở lớp nước mặt, ở giao
diện giữa lớp nước và lớp đất mặt trong đất lúa thường nhanh hơn ở tại thời điểm
bón phân hoặc nồng độ đạm trong nước mặt duy trì cao (Ngô Ngọc Hưng, 2009).
Trực di nitrate gây ra sự ngộ độc trong nguồn nước ngầm (Shrestha và

Ladha, 1998). Theo Lê Thị Hiền Thảo (2003) đã xác định trong những thập niên
gần đây, mức NO3- trong nước uống tăng lên đáng kể mà nguyên nhân là do sự sử
dụng phân đạm vô cơ tăng, gây rò rỉ NO3- xuống nước ngầm. Hàm lượng NO3trong nước uống tăng gây ra nguy cơ về sức kho đối với cộng đồng. Khi nước
5


ngầm được sử dụng cho việc tưới cây, nitrate tích l y sẽ trở lại trong chuỗi thức ăn
trong suốt sự hấp thu của thực vật. Sự tiêu thụ nitrate dư thừa trong chuỗi thức ăn
này rất nguy hiểm. Nước uống chứa NO3- nhiều hơn 10 mg/L được xem như là
không an toàn cho việc tiêu thụ của con người (Shrestha và Ladha, 1998). Nitrate
và nitric liên quan đến sự hình thành hợp chất gây ung thư (công thức: R2NNO)
chứa Nitơ, gây ung thư dạ dày cho con người (Phupaibul và ctv., 2002). Theo các
nghiên cứu gần đây, nếu trong nước và thực phẩm hàm lượng nitơ và photpho, đặc
biệt là nitơ dưới dạng muối nitrit và nitrat cao quá sẽ gây ra một số bệnh nguy hiểm
cho người đặc biệt là tr em. Ủy ban châu Âu quy định mức tối đa của NO3- trong
nước uống là 50 mg/l, Mỹ là 45 mg/l, Tổ chức y tế thế giới (WHO) là 100 mg/l. Y
học đã xác định NO2- ảnh hưởng đến sức kho với 2 khả năng: gây nên chứng ung
thư máu Methaemoglobin, làm mất khả năng vận hành máu trong đứa tr , bệnh
đường hô hấp, giảm hàm lượng vitamin A trong gan (Bohlool và ctv., 1992;
Phupaibul và ctv., 2002)
1.3.3 Sự mất đạm dạng N2O và N2 :
Trong đất ngập nước, sự nitrate hóa và sự khử nitrate c ng là một trong những
cơ chế chủ yêu gây ra sự mất đạm. Quá trình nitrate hóa là quá trình oxi hóa các
muối amon đầu tiên thành nitrat:

as
( NH 4 ) 2 CO3  3O2 Nitrosomon


 2HNO2  CO2  2H 2 O

Nitrobacter
2HNO2  O2 
 2HNO3

Nhân tố ảnh hưởng đến sự nitrate hóa là hàm lượng NH4+ , độ thoáng khí của
đất, pH, ẩm độ đất. Quá trình khử nitrate là quá trình tách oxy khỏi nitrite, nitrate
dưới tác dụng của các vi khuẩn yếm khí (vi khuẩn khử nitrate).


HNO3  HNO2  N 2O  N 2

(Reddy và Patrick, 1986)

Tiến trình khử này phóng thích nitric oxide (NO2-), khí nitơ (N2 ), nitrous
oxide (N2O) (Garcia và Tiedje, 1982). Các yếu tố ảnh hưởng đến sự bốc thoát N2 là
chế độ nước. Đối với đất lúa ngập liên tục, điều kiện yếm khí thường xuyên, thiếu
Oxi làm hạn chế sự nitrate hóa. Ngược lại, sự khử nitrate được xem như là tiến trình
quan trọng của sự mất đạm trên loại đất này (Aulakh và ctv., 2001). Trên đất lúa,
chỉ có một lớp mỏng khoảng 10 cm đất mặt và vùng rễ là thoáng khí, trong phần
còn lại là đất yếm khí. Tầng đất có oxi, nơi xảy ra sự nitrate hóa thì rất mỏng và
6


nitrate nhanh chóng bị phân tán vào tầng đất yếm khí bên dưới, nơi mà sự khử xảy
ra sự khử nitrate, biến đổi NO3- thành N2O và N2 (Buresh và De Datta, 1990). Do
điện tích âm của keo sét nên NO3- dễ bị rửa trôi và trực di hơn NH4+ (Cho, 2003).
Lượng đạm mất do rửa trôi trong nông nghiệp từ 10% - 30% lượng phân N bón. Sự
rửa trôi phân N phụ thuộc vào đặc tính đất và phương pháp bón (Vlek và Craswell,
1979; Velu và Ramanathan, 2000; Xing và Zhu, 2000). Theo Marko và ctv., (2002)

cho ra rằng có 98% N bị trực di là dạng NO3- N trong đất trồng đậu nành.
Tốc độ mất N bởi sự khử nitrate biến động đến 46% của N cung cấp, phụ
thuộc vào phương pháp cung cấp urea (Buresh và De Datta, 1990). Các quan sát
cho thấy, sự khử nitrate trong đất là do nhiều nhóm vi khuẩn và một ít nhóm vi
khuẩn cổ, nấm (Philippot và ctv., 2007; Hayatsu và ctv., 2008; Stres và ctv., 2008;
Ishii và ctv., 2011). Trong mỗi gam đất trồng lúa có sự khử nitrate có thể chứa đến
103 – 105 vi khuẩn (Gamble và ctv., 1977). Bằng kỹ thuật đánh dấu 15N, sự khử
nitrate trên đất lúa có thể làm mất từ 10% đến 56% lượng urea bón (Cao và ctv.,
1984; Buresh và De Datta, 1990; Bergsma và ctv., 2001). Theo nghiên cứu của
Monteny và ctv. (2006), 65% lượng N2O và N2 bốc thoát từ tiến trình khử
nitrate.

7


CHƯƠNG II
PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Phương tiện nghiên cứu
2.1.1 Thời gian và địa điểm bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được thực hiện từ tháng 6 đến tháng 11 năm 2013 tại Phòng Thí
nghiệm Hóa Lý – Phì nhiêu đất, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng,
Trường Đại học Cần Thơ.
2.1.2 Vật liệu thí nghiệm
Mẫu đất
Đất phù sa đang phát triển, tầng Bg có nhiều đốm gỉ, tầng phèn tiềm tàng sâu
với vật liệu sinh phèn xuất hiện ở độ sâu > 120 cm.
Thiết bị thí nghiệm
Máy đo pH và EC cầm tay (SCHOTT, Đức).
Máy lắc, máy ly tâm, cân phân tích.
Giấy lọc Paper chromatography (ADVANTEC 51A) 1 hộp, PTFE filter paper

(ADVANTEC, T080A047A).
Keo nhựa thí nghiệm (40 keo)
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Mô tả thí nghiệm
Xử lý đất trước khi tiến hành thí nghiệm:
Đất phù sa, được thu thập từ ruộng lúa làm các khảo nghiệm đồng ruộng tại
Tam Bình, Vĩnh Long ngay trước khi bắt đầu vụ Thu Đông, năm 2013. Mẫu đất ước
sau khi thu sẽ được lựa sạch rác, rơm rạ, hữu cơ lẫn, sau đó đem phơi khô, đập nhỏ
qua rây 2mm. Trước đó, để tính toán lượng CaO cho vào thì đường cong đệm pH
của đất c ng đã được thiết lập trong trong keo nhựa (du Preez và Burger, 1987).
Mẫu đất sau khi xử lý, được trộn đều rồi cân định lượng 1kg cho vào 40 keo nhựa
có thể tích 5 lít mỗi keo (đủ lớn để đảm bảo điều kiện thoáng khí lúc đầu). Sau đó,
chia các keo nhựa ra làm 2 nhóm, mỗi nhóm 20 keo nhựa; (i) nhóm 1: để đất bình
thường và (ii) nhóm 2: cho vào 10 gram vôi CaO (tỷ lệ: 1:100), trộn đều với đất
nhằm mục đích nâng pH đất lên = 9,0. Cho tiếp vào tất cả các keo nhựa 1 lít nước
cất khử khoáng (MilliQ water), lắc đều, để lắng và đo nhanh pH và EC của lớp
8


nước mặt. Đậy hờ các keo nhựa lại bằng nắp nhựa và để cho pH đất ổn định khoảng
1-2 tuần. Mỗi ngày đều đo trị số pH nước mặt trong các keo nhựa cho đến khi pH
nước mặt đạt trị số ổn định (10 – 14 ngày) sẽ tiến hành bón phân và đo NH3 bốc
thoát. Khi đất đã ổn định, tiến hành đo pH trước và sau khi vãi một lượng phân
urea như trên lên bề mặt (khoảng 0,39 gram/keo tương đương lượng bón 90 kgN/ha
ở điều kiện đồng ruộng).
Bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm đánh giá hiệu quả của các chất ức chế urease trong điều kiện trong
phòng thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) với 4 nghiệm thức được
ủ ở 2 điều kiện pH đất khác nhau: pH đất bình thường (pH ≈ 7) và đất nâng pH đất
lên ≈ 9,0 bằng hóa chất CaO (khoảng 10 gram/kg đất khô). Các nghiệm thức ủ được

lặp lại 5 lần cho mỗi loại phân và như vậy có tổng cộng 30 đơn vị thí nghiệm được
khảo sát.
Các nghiệm thức thí nghiệm:
NT1: Không bón đạm
NT2: Bón Urea hạt đục
NT3: Bón Urea hạt trong
NT4: Bón Urea + chế phẩm ức chế nitrat hóa (Nutrisphere-N2)
2.2.2 Thiết kế hệ thống đo khí NH3
Hệ thống bắt khí NH3 được thiết kế theo nguyên lý buồng kín (closedchamber methods) (Wang và ctv., 2004) và được hiệu chỉnh lại từ các nghiên cứu
trước đây của Hayashi, 2005; Watanabe và ctv., 2009. Hệ thống buồng kín có 2 bộ
phận chính: quạt để thổi không khí khuếch tán đều trong chậu và bộ phận hấp thu
khí NH3 là giấy sắc ký, đường kính 47 mm (51A, ADVENTEC, Tokyo, Japan), lớp
giấy lọc này có tẩm H3PO4. Với phương pháp này, phần trăm (%) NH3 có thể bắt
giữ lại > 85% (Wang và ctv., 2004).
Chuẩn bị giấy sắc khí có tẩm H3PO4: (i) dung dịch reagent (dung dịch R) được
pha bằng cách hòa tan 5% H3PO4 và 2% glycerin (v/v) vào trong nước cất khử
khoáng (MiliQ water), (ii) ngâm giấy sắc kí 51A vào dung dịch R trong bếp rung vi
sóng khoảng 5 phút, (iii) lặp lại lần nữa trong dung dịch R mới thêm 5 phút, (iv)
đem các tờ giấy 51A đã tẫm H3PO4 để trên các tờ giấy thấm để loại bỏ reagent dư
thừa, (v) sau đó tiến hành sấy nhẹ các tờ giấy 51A ở 500C trong 30 phút, (vi) sau
9


cùng, dùng nhíp gắp nhẹ các tờ giấy 51A cho vào các túi polyethyene hoặc những
lọ có chứa các hạt hút ẩm và giữ kín để tránh nhiễm NH3

Hình 2.1. Chuẩn hóa hệ thống đo ammonia và hệ thống hấp thu khí ammonia
trong mẫu thật.
2.2.3 Các thao tác thu mẫu khí NH3, xử lý và phân tích mẫu
Khi tiến hành thu khí NH3 , mỗi tấm giấy lọc được cho vào hệ thống buồng kín

gồm các keo nhựa chứa đất ở trên với các nghiệm thức bón phân khác nhau trong 1
giờ để thu khí NH3. Sau 1 giờ, tiến hành gấp nhanh các giấy 51A cho vào các chai
nhựa 100ml có chứa sẵn 10ml nước khử khoáng (MiliQ water) rồi đem vào phòng
thí nghiệm, lắc trong 1-2 phút, sao đó tiến hành xác định NH4+ hòa tan trong nước
MiliQ water bằng phương pháp so màu trên máy quang phổ (máy UV 1800-UVVIS, Thermo,USA) ở bước sóng 650nm. Mẫu blank c ng thực hiện theo tương tự
như mẫu thật.
Lượng NH3 bốc thoát ở mỗi keo sẽ được xác định vào thời điểm 1, 3, 5, 7, và
10 ngày sau khi bổ sung urea. Mẫu khí NH3 được thu vào buổi sáng 9 – 10 giờ mỗi
ngày. Lượng NH3 bốc thoát sẽ được định lượng và tính toán theo phương pháp
“closed-chamer methods” (Wang và ctv., 2004) như trên. Mẫu đất sau khi ủ 7 ngày
ở các nghiệm thức sẽ được sử dụng để đo NH4+, pH, EC.
2.2.4 Các chỉ tiêu theo dõi
Mẫu đất trước khi ủ: Phân tích các chỉ tiêu pH, EC, chất hữu cơ, N tổng, N
hữu dụng (NH4-, NO3-).
Mẫu đất sau khi ủ thu thập các chỉ tiêu: pH, EC (tươi), N hữu dụng (NH4+ ).

10


Mẫu trong quá trình ủ: pH, nhiệt độ, lượng khí NH3 thoát ra ở tất cả các
nghiệm thức trong 1, 3, 5, 7 và 10 ngày sau khi bón phân, tính tổng tích l y NH3 sau
khi kết thúc quá trình đo.
2.2.5 Phương pháp phân tích mẫu và xử lý số liệu
Các mẫu đất, nước được phân tích theo các qui trình phân tích chuẩn sau khi
kết thúc quá trình thí nghiệm.
Công thức tính lượng NH3 phát thải
F↓=

M abs  C amb .Q
M  C amb .Q

= out
t. A
t. A

F↓: Lượng ammonia phát thải (mg N m -2 h-1)
Mabs: Lượng ammonia phát thải từ Chamber (mg N)
Camb: Nồng độ ammonia trong không khí xung quanh
Q: Thể tích không khí xuyên qua Chamber (m3)
A: Diện tích của Chamber
t: thời gian thu mẫu (hr)
Đạm mất do bay hơi trong khoảng 7 ngày sau khi xử lý phân urea, do vậy sau
khi bón urea đo trong khoảng 7 ngày sau đó. Theo các nghiên cứu trước đây (
Hayashi và ctv., 2008; Zhu và ctv., 1989) giả định rằng sự phát thải NH3 trung bình
của buổi sáng và buổi chiều (mg N/m2/giờ) xem như cả ngày 12 giờ. Ngoài ra có
những nghiên cứu cho thấy có sự biến động giữa phát thải NH3 ban ngày và ban
đêm. Ban đêm phát thải thấp hơn và giả định bằng nữa so với ban ngày. Vì thế theo
Wantanbe và ctv., (2009) lượng NH3 phát thải trên ngày được tính như sau:
Trong đó:
CumFday = 9(Fmor + Faft)
CumFday: Lượng NH3 phát thải trên ngày
Fmor: NH3 phát thải buổi sáng (mg N/m2/giờ)
Faft: NH3 phát thải buổi chiều (mg N/m2/giờ)

11