Chế tạo và nghiên cứu động học quá trình nhả chất dinh dưỡng của một số loại phân bón nhả chậm (TT)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

----------o0o----------

TRẦN QUỐC TOÀN

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH
NHẢ CHẤT DINH DƯỠNG CỦA MỘT SỐ LOẠI
PHÂN BÓN NHẢ CHẬM
Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý
Mã số: 62.44.01.19
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội, năm 2016

Người hướng dẫn khoa học:


1. PGS.TS Trần Đại Lâm
2. GS.TS Nguyễn Văn Khôi

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ

cấp Học Viện, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ, 18
Hoàng Quốc Việt – Cầu Giấy– Hà Nội.
Vào hồi

giờ

phút

ngày

tháng

năm

Có thể tìm luận án tại :
- Thư viện Quốc Gia Việt Nam
- Thư viện Viện Học viện Khoa học và Công nghệ


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, hiệu quả sử dụng phân bón ở Việt Nam và các nước trên
thế giới là rất thấp, phần còn lại bị mất mát do nhiều nguyên nhân như
do sự bay hơi của amoniac, quá trình rửa trôi.. Điều này làm tăng chi
phí, giảm hiệu quả kinh tế và gây ô nhiễm cho môi trường, đất, nước và
không khí. Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo ra các loại phân bón nhả
chậm vừa cung cấp đủ dinh dưỡng cho cây trồng trong một thời gian
dài, chống bị rửa trôi, vừa thân thiện với môi trường đang là mối quan
tâm đặc biệt của các nhà khoa học.
Việt Nam là nước nông nghiệp, do đó nhu cầu sử dụng phân bón

trong sản xuất nông nghiệp hàng năm là rất lớn đặc biệt là phân bón nhả
chậm. Tuy nhiên, việc nghiên cứu về phân bón nhả chậm hiện nay ở
Việt Nam còn rất mới, hơn nữa việc sử dụng phân bón nhả chậm trong
sản xuất nông nghiệp còn rất hạn chế do giá thành của phân bón nhả
chậm nhập khẩu còn cao, gây chi phí lớn trong sản xuất. Từ thực tế trên
tác giả đã tiến hành nghiên cứu đề tài “ Chế tạo và nghiên cứu động
học quá trình nhả chất dinh dưỡng của một số loại phân bón nhả
chậm” và ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam.
2. Mục tiêu của luận án
- Chế tạo một số loại phân bón nhả chậm với vỏ bọc polyurethan
và nghiên cứu động học quá trình nhả chất dinh dưỡng một số loại phân
bón nhả chậm
- Ứng dụng phân bón nhả chậm cho một số cây trồng (cây bí xanh,
cây chè)
3.Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm (Ure, NPK)
với vỏ bọc polyurethan
- Xây dựng mô hình động học quá trình nhả chậm phân bón
- Nghiên cứu ứng dụng thử nghiệm phân bón nhả chậm cho một số
cây trồng (cây bí xanh, cây chè)
4. Bố cục luận án

1


Luận án gồm 135 trang gồm các phần Mở đầu, tổng quan, thực
nghiệm, kết quả và thảo luận, kết luận, danh mục các công trình khoa
học của tác giả có liên quan đến luận án đã được công bố, những điểm
mới của luận án, tài liệu tham khảo và phụ lục. Luận án có 58 hình và
33 bảng với 133 tài liệu tham khảo, công bố 5 bài báo có nội dung liên

quan trên tạp chí chuyên ngành trong nước.
NỘI DUNG LUẬN ÁN
Chương 1: TỔNG QUAN
Trình bày tổng quan về các vấn đề sau:
1. Vai trò của phân bón đối với sản xuất lương thực, tác động của
phân bón tới môi trường, sinh thái và sức khỏe.
2. Giới thiệu chung về phân bón nhả chậm
3. Giới thiệu một số nguyên vật liệu dùng chế tạo phân bón nhả
chậm
4. Ứng dụng của phân bón nhả chậm
Từ nghiên cứu tổng quan luận án tập trung đi vào nghiên cứu lựa
chọn các điều kiện thích hợp chế tạo lõi phân nhả chậm và bọc màng
polyurethan. Từ đó xác định được loại phân bón phù hợp với chu kì
sinh trưởng của cây bí xanh và cây chè cũng như thử nghiệm phân bón
nhả chậm cho cây bí xanh và cây chè.
Chương 2: THỰC NGHIỆM
Chương 2 được trình bày trong 16 trang gồm các mục chính sau:
2.1. Nguyên vật liệu và hóa chất:
2.2. Thiết bị
2.3. Một số phương pháp phân tích phân bón
2.4. Phương pháp tiến hành
2.4.1. Nghiên cứu chế tạo lõi phân bón
Tinh bột được biến tính bằng dung dịch NaClO với thời gian xác
định. Lựa chọn thời gian biến tính tinh bột thích hợp để chế tạo lõi phân
bón. Xác định hàm lượng tinh bột thích hợp trong các công thức phân
bón ure và NPK khác nhau.

2

2.4.2. Nghiên cứu quá trình tạo vỏ bọc cho phân bón
Tiến hành tạo vỏ bọc polyurethan cho phân bón bằng phương pháp
phun phủ. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của paraffin, hàm lượng
polyurethan đến quá trình tạo lớp vỏ.
2.4.3. Xây dựng mô hình động học quá trình nhả chậm phân bón
2.4.3.1. Nghiên cứu quá trình nhả phân bón trong nước
Đối với mỗi mẫu, 10g phân bón nhả chậm được đưa vào trong chai
nhựa đậy kín chứa 200ml nước cất sau đó được đặt trong tủ ổn nhiệt ở
25oC. Sau những khoảng thời gian nhất định dung dịch được gạn để xác
định hàm lượng dinh dưỡng (N, P, K) và 200ml nước cất mới được
thêm vào trong chai, tiếp tục duy trì ở 25oC. Dung dịch được lắc đều
trước khi lấy mẫu phân tích.
Từ kết quả thực nghiệm ta thiết lập phương trình động học biểu
kiến bậc 0, bậc 1, bâc 2. Sau đó đánh giá sự phù hợp của các phương
trình thông qua hệ số tương quan R2.
Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình nhả phân bón được nghiên
cứu ở nhiệt độ 10-400C.
Sự ảnh hưởng pH của môi trường đến quá trình nhả phân bón được
nghiên cứu ở pH=4,0-9,0.
2.4.3.2. Nghiên cứu quá trình nhả phân bón trong đất
2.4.4. Khảo nghiệm phân bón nhả chậm cho một số cây trồng
2.4.4.1. Khảo nghiệm phân bón nhả chậm cho cây bí xanh
Phân ure và NPK (16:16:16) nhả chậm với độ dày thích hợp được
ứng dụng thử nghiệm cho cây bí xanh.
Mô hình thử nghiệm được thiết kế theo 5 công thức với 3 lần nhắc lại.
Địa điểm thử nghiệm: Xã Bá Xuyên- TP Sông Công – Thái Nguyên
Thời gian thử nghiệm: từ 7/2015 đến 10/2015
2.4.4.2. Ứng dụng phân bón nhả chậm cho cây chè
Phân ure và NPK (30:10:10) nhả chậm với độ dày thích hợp để ứng
dụng thử nghiệm cho cây chè kinh doanh LDP1.

Mô hình thử nghiệm được thiết kế theo 5 công thức với 3 lần nhắc lại.
Địa điểm thử nghiệm: xóm Phúc Thành, xã Hoá Trung, huyện

3


Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên
Thời gian thử nghiệm: từ 3/2015 đến 12/2015.
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Chương 3 được trình bày trong 52 trang bao gồm những mục chính sau
3.1. Chế tạo lõi phân nhả chậm
3.1.1. Biến tính tinh bột
3.1.1.1. Ảnh hưởng của thời gian biến tính tới tính chất tinh bột
Khi tăng thời gian biến tính thì KLPTTB của tinh bột giảm và các
chỉ số cacboxyl và cacboxyl đều tăng.
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của thời gian biến tính tới KLPTTB và chỉ số
cacboxyl của tinh bột
Thời gian (giờ)
KLPTTB (g/mol) x 104

3

5

7

9

11

47,8

26,2

10,5

4,8

2,4

Cacboxyl (mmol/100g tinh bột) 0,054 0,068 0,092 0,110 0,138
3.1.1.2. Ảnh hưởng của thời gian biến tính tinh bột đến độ bền lõi phân
Các lõi phân ure nhả chậm được tạo ra với cùng điều kiện: hàm
lượng ure 90%, bentonit 7% và 3% tinh bột với thời gian biến tính thay
đổi từ 0-11%.
Khi thời gian biến tính tăng từ 1-7 giờ khả năng kết dính của tinh
bột biến tính tăng nên độ bền lõi phân tăng dần, độ rã giảm và độ cứng
tăng. Thời gian biến tính tối là 7 giờ được chọn để nghiên cứu.
3.1.1.3. Phổ IR của tinh bột và tinh bột biến tính
Ngoài những pic đặc trưng của tinh bột thì tinh bột biến tính xuất
hiện thêm pic dao động hóa trị tại 1735 cm-1 của nhóm C=O. Điều này
là do sự oxi hóa phân tử tinh bột hình thành nhóm chức cacboxyl.
3.2.2. Lựa chọn chất kết dính cho phân bón ure nhả chậm
Các mẫu lõi phân dạng tròn, có đường kính trung bình 3-4mm,
chứa 90% ure, hàm lượng các chất kết dính polyme thay đổi từ 0-5%,
còn lại là bentonit được tạo thành, đem xác định độ rã và độ cứng

4

Hình 3.5. Ảnh hưởng của chất kết dính đến độ rã lõi phân bón ure
Với cùng hàm lượng polyme từ 1,0-3,0% thì khả năng kết dính
giữa phân bón với chất mang giảm theo thứ tự: Tinh bột biến
tính>PVAc > PVA > tinh bột, dẫn đến độ cứng lõi phân bón cũng giảm
và độ rã tăng theo thứ tự trên.
3.2.3. Lựa chọn chất kết dính cho phân bón NPK nhả chậm
3.2.3.1. Lựa chọn chất kết dính cho phân bón NPK (16:16:16)
Kết quả nghiên cứu độ rã và độ cứng cho thấy hàm lượng tối ưu
chế tạo lõi phân NPK (16:16:16) nhả chậm là: ure 20,76%; (NH4)2HPO4
29,75%; KCl 26,67%; bentonit 16,82% và tinh bột là 6,00%.
3.2.3.2. Lựa chọn chất kết dính cho phân bón NPK (30:10:10)
Kết quả nghiên cứu độ rã và độ cứng cho thấy hàm lượng tối ưu
chế tạo lõi phân NPK (30:10:10) nhả chậm là: ure 55,80%; (NH4)2HPO4
18,59%; KCl 16,67%; bentonit 6,44% và tinh bột là 2,50%.
3.2.4. Nghiên cứu quá trình tạo vỏ bọc cho phân bón
3.2.4.1. Đặc trưng vật liệu của lớp vỏ bọc
a. Phổ hồng ngoại (IR)
Phổ IR của vật liệu vỏ được đặc trưng chủ yếu bởi các pic hấp thụ:
dải hấp thụ rộng ở 3294cm-1 đặc trưng cho dao động kéo của liên kết NH trong nhóm isocynat; pic 1730cm-1 đặc trưng cho dao động kéo của
C=O trong nhóm urethan; các pic tại vị trí 1219 và 1056cm-1 tương ứng
với dao động kéo của C-O trong nhóm N-CO-O của isocyanat.
b. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)

5


Có thể thấy rằng lớp phủ PU bị phân hủy trong khoảng nhiệt độ từ
trên 200oC đến 700oC với tổn hao trọng lượng tổng số là 89,85%. Kết quả
này chứng tỏ phân bón ure nhả chậm bọc PU có độ bền nhiệt khá tốt.
3.2.4.2. Ảnh hưởng của hàm lượng parafin đến lớp phủ

polyurethan

(a) bề mặt chứa 0% parafin

(b) bề mặt chứa 5% parafin

(c) bề mặt chứa 7% parafin

(d) bề mặt chứa 10% parafin

Hình 3.13. Ảnh SEM của lớp vỏ PU
Hình 3.13a cho thấy khi không có parafin, có nhiều lỗ hổng và
vết nứt xuất hiện trên bề mặt lớp phủ polyurethan. Lớp vỏ PU hoàn
thiện sau khi bổ sung 5%; 7% và 10% parafin so với khối lượng lớp phủ
được tạo thành trên bề mặt lõi phân bón bón với cấu trúc chắc, đặc,

6


không còn quan sát thấy khuyết tật. Tuy nhiên khi các chất bôi trơn lớn
sẽ làm giảm mật độ liên kết ngang trong lớp màng PU nên đã làm tăng
khả năng nhả dinh dưỡng. Vì vậy hàm lượng parafin 5% trong lớp phủ
PU là thích hợp nhất cho quá trình tạo lớp phủ
3.2.4.3. Ảnh hưởng của hàm lượng polyurethan đến độ dày lớp vỏ.
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng PU đến độ dày lớp vỏ và tỉ lệ bọc
STT
Hàm lượng PU
Độ dày trung
Tỉ lệ bọc
(%)

bình lớp vỏ (µm)
(%)
1
3,0
15-20
1
2
5,0
25-30
2
3
10,0
40-50
3
4
15,0
70-80
5
5
20,0
90-100
7
6
25,0
110-120
10
Khi tăng hàm lượng polyurethan thì độ dày và tỉ lệ bọc viên phân
được tăng lên. Trong luận án này chúng tôi chọn lớp vỏ PU có độ dày
trung bình là 30; 50; 70 µm cho các nghiên cứu tiếp theo.
3.3. Xây dựng mô hình động học quá trình nhả chậm phân bón

3.3.1. Nghiên cứu quá trình nhả phân bón trong nước
3.3.1.1. Đặc tính nhả dinh dưỡng của phân bón ure nhả chậm

Hình 3.16. Đặc tính nhả N của các mẫu phân ure nhả chậm trong nước
Trong nước, tốc độ nhả N của phân bón ure nhả chậm có chiều dày
lớp vỏ trung bình 30µm là 82,21% sau 21 ngày của phân bón có chiều
dày lớp vỏ trung bình 50µm là 81,22% sau 42 ngày và tốc độ nhả N của
phân bón có chiều dày lớp vỏ trung bình 70µm là 80,31% sau 77 ngày.
Bảng 3.3. Mô hình động học của phân ure nhả chậm với độ dày 25-30 µm

7


Phân ure với độ dày lớp vỏ 25-30 µm
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả
R2
Ct=71,02t +1055
71,02
0,740
-1
Ln(Cb-Ct)=-0,224.t +8,104
0,224 ngày
0,968
5,256.10-4
-4
Bậc 2
1/(Cb-Ct)=5,256.10 .t– 8,319
0,814
g.l-1.ngày-1

Bảng 3.4. Mô hình động học của phân ure nhả chậm với độ dày 40-50 µm
Phân ure với độ dày lớp vỏ 40-50 µm
Bậc phản
ứng
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả
R2
Bậc 0
Ct=52,74t +665,9
52,74
0,848
Bậc 1
Ln(Cb-Ct)=-0,083.t +8,043
0,083 ngày-1
0,992
-4
5,256.10
Bậc 2
1/(Cb-Ct)=1,532.10-4 .t– 2,949
0,814
g.l-1.ngày-1
Bảng 3.5. Mô hình động học của phân ure nhả chậm với độ dày 70-80 µm
Phân ure với độ dày lớp vỏ 70-80 µm
Bậc phản
ứng
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả
R2
Bậc 0
Ct=36,15t +529,0

36,15
0,871
Bậc 1
Ln(Cb-Ct)=-0,051.t +8,133
0,051 ngày-1
0,971
5,256.10-4
-4
Bậc 2
1/(Cb-Ct)=1,532.10 .t– 2,949
0,814
g.l-1.ngày-1
Các kết quả tính toán cho thấy phương trình động học biểu kiến bậc
1 mô tả khá tốt quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân bón (R2 1).
3.3.1.2. Đặc tính nhả dinh dưỡng của phân bón NPK nhả chậm
a. Phân bón NPK (30:10:10)
Bậc phản
ứng
Bậc 0
Bậc 1

Hình 3.17. Đặc tính nhả N của các mẫu phân NPK (30:10:10)
nhả chậm trong nước

8


Hình 3.18. Đặc tính nhả P của các mẫu phân NPK (30:10:10)
nhả chậm trong nước

Hình 3.19. Đặc tính nhả K của các mẫu phân NPK (30:10:10)
nhả chậm trong nước
b. Phân bón NPK (16:16:16)

Hình 3.20. Đặc tính nhả N của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm

9


Hình 3.21. Đặc tính nhả P của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm

Hình 3.22. Đặc tính nhả K của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm
* Động học quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân NPK
(30 :10 :10) .
Bảng 3.6.Các tham số động học và phương trình động học nhả N
của phân NPK (30:10:10) với độ dày 25-30 µm
Bậc
N của phân NPK (30:10:10)với độ dày lớp vỏ 25-30 µm
phản ứng
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
Bậc 0
Ct=70,285t +480,42
70,285
0,836
-1
Bậc 1
Ln(Cb-Ct)=-0,2289.t +7,9699
0,2289 ngày

0,981
-1
-1
Bậc 2 1/(Cb-Ct)= 0,0007.t– 0,0011
0,0007 g.l .ngày
0,823
Bảng 3.7. Các tham số động học và phương trình động học nhả N
của phân NPK (30:10:10) với độ dày 40-50 µm

10


Bậc
phản ứng
Bậc 0
Bậc 1
Bậc 2

N của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 40-50 µm
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
Ct=61,843.t +605,51
Ln(Cb-Ct)=-0,0767.t +7,851
1/(Cb-Ct)=0,0001.t– 0,0001

61,843
0,851
-1
0,0767 ngày

0,995
-1
-1
0,0001g.l .ngày
0,875

Bảng 3.8. Các tham số động học và phương trình động học nhả N của
phân NPK (30:10:10) với độ dày 70-80 µm
Bậc phản
ứng
Bậc 0
Bậc 1
Bậc 2

N của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 70-80 µm
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
Ct=30994.t +345,58
30,994
0,901
-1
Ln(Ccb-Ct)=-0,0459.t +7,9247
0,0459 ngày
0,993
-1
-1
1/(Ccb-Ct)=0,0001.t– 0,0006
0,0001g.l .ngày
0,797

Bảng 3.9. Các tham số động học và phương trình động học nhả P
của phân NPK (30:10:10) với độ dày 25-30 µm
Bậc
phản
ứng
Bậc 0
Bậc 1
Bậc 2

P của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 25-30 µm
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
Ct=11,897.t + 111,57
Ln(Ccb-Ct)=-0,2368.t+ 6.0212
1/(Ccb-Ct)= 0.0051.t - 0.008

11,897
0.2368t ngày-1
0.0051 g.l-1.ngày-1

0,7302
0.9903
0,835

Bảng 3.10. Các tham số động học và phương trình động học nhả P
của phân NPK (30:10:10) với độ dày 40-50 µm
Bậc phản
ứng

Bậc 0
Bậc 1
Bậc 2

P của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 40-50 µm
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
Ct=7.334.t + 68.205
Ln(Ccb-Ct)=-0,0738.t +5,9031
1/(Ccb-Ct)=0,0009.t– 0,0006

7.334
0,0738 ngày-1
0,0009g.l-1.ngày-1

0,880
0,994
0,824

Bảng 3.11. Các tham số động học và phương trình động học nhả P
của phân NPK (30:10:10) với độ dày 70-80 µm

11


Bậc phản
ứng
Bậc 0
Bậc 1

Bậc 2

P của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 70-80 µm
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
Ct=4,5857.t +48,444
4,5857
0,903
-1
Ln(Ccb-Ct)=-0,045.t +6,0235
0,045 ngày
0,985
-1
-1
1/(Ccb-Ct)=0,0007.t– 0,0047 0,0007 g.l .ngày
0,697

Bảng 3.12. Các tham số động học và phương trình động học nhả K
của phânNPK (30:10:10) với độ dày 25-30 µm
Bậc
phản
ứng
Bậc 0
Bậc 1
Bậc 2

K của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 25-30 µm
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)

R2
Ct=22,251.t + 219,93
Ln(Ccb-Ct)= -0,2685.t + 6.713
1/(Ccb-Ct)=0,0043.t - 0.0082

22,251
0.2685 t ngày-1
0.0043 g.l-1.ngày-1

0,714
0.9833
0,808

Bảng 3.13. Các tham số động học và phương trình động học nhả K
của phânNPK (30:10:10) với độ dày 40-50 µm
Bậc
phản
ứng
Bậc 0
Bậc 1
Bậc 2

K của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 40-50 µm
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
Ct=13,852.t + 129,72
Ln(Ccb-Ct)=-0,0774.t +6,5597
1/(Ccb-Ct)=0,0004.t– 0,0018

13,852
0,0774 ngày-1
0,0004 g.l-1.ngày-1

0,884
0,986
0,7169

Bảng 3.14. Các tham số động học và phương trình động học nhả K
của phânNPK (30:10:10) với độ dày 70-80 µm
Bậc phản
ứng
Bậc 0
Bậc 1
Bậc 2

K của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 70-80 µm
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
Ct=8,6482.t +100,14
8,6482
0,887
Ln(Ccb-Ct)=0,0438 ngày-1
0,989
0,0438.t+6,6269
1/(Ccb-Ct)=0,0004.t– 0,0018 0,0004 g.l-1.ngày-1 0,717

12

b. Phân bón NPK (16:16:16)

Hình 3.20. Đặc tính nhả N của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm

Hình 3.21. Đặc tính nhả P của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm

Hình 3.22. Đặc tính nhả K của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm
* Động học quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân NPK
(16 :16 :16)

13


Bảng 3.15. Các tham số động học và phương trình động học nhả N
của phânNPK (16:16:16) với độ dày 25-30 µm
Bậc phản
N của phân NPK (16:16:16) với độ dày lớp vỏ 25-30 µm
ứng
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
Bậc 0
Ct=37,021.t +272,64
37,021
0,831
-1
Bậc 1
Ln(Ccb-Ct)=-0,189.t +7,2313
0,189 ngày

0,998
-1
-1
Bậc 2
1/(Ccb-Ct)= 0,0007.t– 0,0005
0,0007 g.l .ngày
0,891
Bảng 3.16. Các tham số động học và phương trình động học nhả N
của phânNPK (16:16:16) với độ dày 40-50 µm
Bậc phản
N của phân NPK (16:16:16) với độ dày lớp vỏ 40-50 µm
ứng
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
Bậc 0
Ct=33,187t +336,38
33,187
0,848
-1
Bậc 1
Ln(Ccb-Ct)=-0,0751.t +7,225
0,0751 ngày
0,996
-1
-1
Bậc 2
1/(Ccb-Ct)=0,0002.t– 0,0001
0,0002 g.l .ngày
0,894

Bảng 3.17. Các tham số động học và phương trình động học nhả N
của phânNPK (16:16:16) với độ dày 70-80 µm
Bậc phản
N của phân NPK (16:16:16) với độ dày lớp vỏ 70-80 µm
ứng
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
Bậc 0
Ct=16,696.t +185,2
16,696
0,902
-1
Bậc 1
Ln(Ccb-Ct)=-0,0455.t +7,304
0,0455 ngày
0,993
-1
-1
Bậc 2
1/(Ccb-Ct)=0,0002.t– 0,0001
0,0002 g.l .ngày
0,830
Bảng 3.18. Các tham số động học và phương trình động học nhả P
của phânNPK (16:16:16) với độ dày 25-30 µm
Bậc phản
P của phân NPK (16:16:16) với độ dày lớp vỏ 25-30 µm
ứng
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)

R2
Bậc 0
Bậc 1
Bậc 2

Ct=19,091.t +176,03
Ln(Ccb-Ct)=-0,2206.t +6,4688
1/(Ccb-Ct)= 0,0025.t– 0,0034

14

19,091
0,2206 ngày-1
0,0025 g.l-1.ngày-1

0,740
0,993
0,846


Bảng 3.19. Các tham số động học và phương trình động học nhả P
của phânNPK (16:16:16) với độ dày 40-50 µm
Bậc phản
P của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 40-50 µm
ứng
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
Bậc 0
Bậc 1

Bậc 2

Ct=11,841.t +104,02
Ln(Ccb-Ct)=-0,0681.t +6,3707
1/(Ccb-Ct)=0,0005.t+ 0,0002

11,841
0,0681 ngày-1
0,0005 g.l-1.ngày-1

0,894
0,995
0,852

Bảng 3.20. Các tham số động học và phương trình động học nhả P
của phân NPK (16:16:16) với độ dày 70-80 µm
Bậc
P của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 70-80 µm
phản
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
ứng
Bậc 0
Ct=7,4163.t +72,391
7,4163
0,912
-1
Bậc 1
Ln(Ccb-Ct)=-0,0421.t +6,4873

0,0421 ngày
0,990
-1
-1
Bậc 2
1/(Ccb-Ct)=0,0004.t– 0,0017 0,0004 g.l .ngày
0,751
Bảng 3.21. Các tham số động học và phương trình động học nhả K
của phânNPK (16:16:16) với độ dày 25-30 µm
Bậc phản
K của phân NPK (16:16:16) với độ dày lớp vỏ 25-30 µm
ứng
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
Bậc 0
Bậc 1
Bậc 2

Ct=35,452t +344,61
Ln(Ccb-Ct)=-0,2521.t +7,1478
1/(Ccb-Ct)= 0,0021.t– 0,0038

35,452
0,2521 ngày-1
0,0021g.l-1.ngày-1

0,723
0,986
0,817

Bảng 3.22. Các tham số động học và phương trình động học nhả K
của phânNPK (16:16:16) với độ dày 40-50 µm
Bậc
K của phân NPK (16:16:16) với độ dày lớp vỏ 40-50 µm
phản
PT động học biểu kiến
Hằng số nhả (k)
R2
ứng
Bậc 0
Ct=22,212t +208,24
22,212
0,884

15


Bậc 1
Ln(Ccb-Ct)=-0,0774.t +7,0314
0,0774 ngày-1 0,987
Bậc 2
1/(Ccb-Ct)=0,0004.t– 0,0005
0,0004 g.l-1.ngày-1 0,771
Bảng 3.23. Các tham số động học và phương trình động học nhả K
của phânNPK (16:16:16) với độ dày 70-80 µm
Bậc phản
K của phân NPK (16:16:16) với độ dày lớp vỏ 70-80 µm
ứng
PT động học biểu kiến

Hằng số nhả (k)
R2
Bậc 0
Ct=13,86.t +160,5
13,86
0,887
Bậc 1
Ln(Ccb-Ct)=-0,0438.t +7,0986
0,0438 ngày-1 0,989
Bậc 2
1/(Ccb-Ct)=0,0002.t– 0,0012
0,0002 g.l-1.ngày-1 0,717
Kết quả nghiên cứu cho thấy, với cùng độ dày lớp vỏ thì tỉ lệ nhả
N, P, K ở 2 loại phân nhả chậm là NPK (30:10:1) và NPK (16:16:16)
khác nhau không nhiều. Điều này chứng tỏ với phân bón có vỏ bọc
polyurethan khả năng nhả dinh dưỡng phụ thuộc vào độ dày lớp vỏ.
Quá trình nhả dinh dưỡng của phân bón nhả chậm phù hợp với phương
trình động học biểu kiến bậc 1.
3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng nhả dinh dưỡng của phân bón
Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ nhả dinh dưỡng của phân ure và phân
NPK (16:16:16) tăng dần.
3.3.3. Ảnh hưởng của pH đến khả năng nhả dinh dưỡng của phân bón
Trong môi trường axit hoặc môi trường kiềm tốc độ nhả dinh
dưỡng tăng dần
3.3.3. Quá trình nhả phân bón trong đất
3.3.3.1. Đặc tính nhả dinh dưỡng của phân bón ure nhả chậm

16

Hình 3.47. Đặc tính nhả N của các mẫu phân ure nhả chậm trong đất
3.3.3.2. Đặc tính nhả dinh dưỡng của phân bón NPK nhả chậm trong đất

Hình 3.48. Đặc tính nhả N của phân bón NPK nhả chậm trong đất

Hình 3.49. Đặc tính nhả P của phân bón NPK nhả chậm trong đất

Hình 3.50. Đặc tính nhả dinh K phân bón NPK nhả châm trong đất
3.2.3. Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của lớp vỏ phân bón

17


Hình 3.51. Độ giảm khối lượng vỏ phân nhả chậm trong đất

(a) bề mặt ban đầu

(b) bề mặt sau 3 tháng

Hình 3.52. Ảnh SEM bề mặt vỏ viên phân có độ dày 30µm chôn trong đất
Sau thời gian chôn trong đất vỏ phân đã có sự giảm khối lượng.
Kết quả ảnh SEM cho thấy sau thời gian chôn trong đất hình thái cấu
trúc bề mặt của lớp vỏ polyme đã thay đổi mạnh, các liên kết trong
chuỗi polyme bị bẻ gãy và tạo thành các mảnh polyme có kích thước
nhỏ hơn. Sự phân hủy sinh học này có thể do các vi sinh vật, nấm mốc
trong đất thông qua các enzym có hoạt tính của nó đã làm giảm độ bền,
suy yếu các liên kết. Theo thời gian lớp vỏ polyurethan sẽ vỡ vụn, phân
hủy, không gây hiện tượng tích tụ dư lượng nhựa trong đất.
3.4. Nghiên cứu ứng dụng phân bón nhả chậm cho một số cây trồng
3.4.1. Ứng dụng phân bón nhả chậm cho cây bí xanh

3.4.1.1. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến thời gian sinh trưởng

18


Bảng 3.24. Ảnh hưởng của phân bón ure nhả chậm đến thời gian sinh trưởng
Thời gian từ khi gieo đến... (ngày)
Công thức
phân bón

Ure
nhả
chậm

NPK
nhả
chậm

Xuất
hiện
tua
cuốn

CT1
CT2
CT3
CT4
CT5
CT1
CT2

CT3
CT4
CT5

Xuất
Xuất
Ra quả
hiện hoa hiện hoa
lần
đực đầu cái đầu
đầu
tiên
tiên

30
25
24
26
28
30
26
25
26
29

47
46
41
43
46

47
46
42
42
47

59
56
53
55
58
59
57
53
55
58

66
64
60
62
66
66
65
61
62
66

Thu
quả

đợt
đầu

Thời
gian
thu
quả

75
73
70
71
74
75
73
71
72
74

30
40
41
37
25
30
41
41
38
26

Tổng
thời
gian
sinh
trưởng
105
113
111
108
99
105
114
112
100
101

3.4.1.2. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến sinh trưởng và phát triển
Bảng 3.25. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến sinh trưởng
và phát triển của cây bí xanh
Công thức
phân bón

Ure
nhả
chậm

NPK
nhả
chậm

CT1
CT2
CT3
CT4
CT5
LSD0.05
CV%
CT1
CT2
CT3
CT4
CT5
LSD0.05
CV%

Chiều dài
thân
chính (m)
3,21c
3,67ª
3,50b
3,45b
3,38b
0,15
0,45
3,21c
3,69a
3,51b
3,48b
3,41b

0,17
0,85

Số lá trên
Số hoa
thân
đực/cây
chính
(hoa)
(lá)
c
30,25
8,40c
a
33,42
8,51b
ab
32,35
8,72a
b
31,65
8,70a
d
28,52
8,38c
1,26
0,10
2,16
0,68
30,25d

8,40
33,47a
8,54b
32,38b
8,73ab
c
31,68
8,75a
e
28,57
8,41b
0,20
0,20
1,36
1,48

Số hoa
cái/cây
(hoa)

Số
quả/cây
(quả)

2,21d
2,40c
2,57b
2,77a
2,20d
0,13

2,91
2,21c
2,45b
2,60a
2,79a
2,24bc
0,22
5,15

1,31b
1,33b
1,41a
1,43a
1,32b
0,05
3,53
1,31b
1,35b
1,43a
1,47a
1,34b
0,08
5,44

Tỉ lệ
đậu
quả
(%)
79,25d
80,60c

82,87b
84,72a
82,12b
0,98
1,66
79,25d
82,46c
83,65b
85,12a
82,35c
0,84
0,56

Ghi chú: các chữ cái a, b, c, d khác nhau trong cùng một cột là khác
nhau có ý nghĩa ở mức 95%

19


3.4.1.3. Ảnh hưởng của lượng phân bón nhả chậm đến hình thái cấu
trúc quả bí xanh
Bảng 3.26. Ảnh hưởng của lượng phân bón nhả chậm đến hình thái
cấu trúc quả bí xanh
Công thức
phân bón
CT1
CT2
Ure nhả
CT3
chậm

CT4
CT5
CT1
CT2
NPK
CT3
nhả
chậm
CT4
CT5

Chiều dài quả Đường kính quả
(cm)
(cm)
52,2
12,4
54,2
12,8
56,5
13,5
58,7
13,8
50,5
12,4
52,2
12,4
54,3
12,8
56,6
13,7

58,9
14,0
50,7
12,4

Độ dày cùi
(cm)
3,25
3,36
3,35
3,42
3,14
3,23
3,36
3,37
3,44
3,15

Màu sắc vỏ
quả
Xanh đậm
Xanh đậm
Xanh đậm
Xanh đậm
Xanh đậm
Xanh đậm
Xanh đậm
Xanh đậm
Xanh đậm
Xanh đậm

3.3.1.4. Ảnh hưởng của phân bón ure nhả chậm đến năng suất và các
yếu tố cấu thành năng suất
Bảng 3.27. Ảnh hưởng của phân bón ure nhả chậm đến năng suất
và các yếu tố cấu thành năng suất
Công thức
phân bón

Ure
nhả
chậm

NPK
nhả
chậm

CT1
CT2
CT3
CT4
CT5
LSD0.05
CV%
CT1
CT2
CT3
CT4
CT5
LSD0.05
CV%

Số quả
TB/cây
(quả)
1,31b
1,33b
1,41a
1,43a
1,32b
0,05
3,53
1,31b
1,35ab
1,43a
1,47a
1,34b
0,08
5,44

Khối
lượng TB
quả (kg)
1,83c
2,11b
2,16b
2,29a
1,65d
0,11
2,85
1,83b

2,15ab
2,17ab
2,31a
1,68c
0,18
4,93

Năng suất
lí thuyết
(tấn/ha)
45,55d
53,33c
57,87b
62,22a
40,85e
0,51
0,54
45,55d
55,15c
58,96b
64,52a
42,77e
0,16
0,17

Năng suất
thực thu
(tấn/ha)
33,48d
36,79c

39,95b
43,12a
28,58e
1,01
1,52
33,48d
38,05c
40,68b
45,16a
29,93e
0,15
0,22

% Năng
suất so với
đối chứng
100
109,9
119,3
128,8
85,5

100
113,6
121,5
134,9
89,4

Ghi chú: các chữ cái a, b, c, d khác nhau trong cùng một cột là
khác nhau có ý nghĩa ở mức 95%

20


3.3.1.5. Đánh giá hiệu quả kinh tế thu được khi sử dụng phân bón nhả
chậm cho cây bí xanh.
Bảng 3.28. Hiệu quả kinh tế thu được của mô hình ứng dụng phân
bón nhả chậm cho cây bí xanh
Tổng thu
Tổng chi
Lãi thuần
Công thức
(triệu
(triệu
(triệu
phân bón
đồng/ha)
đồng/ha)
đồng/ha)
CT1
368,3
36,0
332,3
CT2
383,0
47,1
335,9
Ure
CT3
439,5

44,3
395,2
nhả
CT4
474,3
41,6
432,7
chậm
CT5
314,4
38,8
275,6
CT1
368,3
36,0
332,3
CT2
418,5
48,5
370,0
NPK
CT3
447,4
45,7
401,7
nhả
chậm
CT4
496,7
43,0

453,7
CT5
329,2
40,2
289,0
Chú ý: Giá bán bí xanh tại thời điểm thu hoạch vụ đông 2015 là 11.000 đồng/kg
3.3.1.6. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến tính chất lý hóa của đất
Bảng 3.29. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến tính chất lý – hóa của đất
CEC (me/100g
pH
OM (%)
Công thức
đất)
phân bón
Trước Sau
Trước
Sau
Trước
Sau
CT1 6,55
6,58
20,68
21,80
4,45
4,56
Ure CT2 6,58
6,59
20,61
22,15
4,48

4,54
6,57
20,69
22,32
4,50
4,67
nhả CT3 6,57
6,58
20,65
22,27
4,42
4,61
chậm CT4 6,59
CT5 6,54
6,58
20,67
22,30
4,48
4,53
CT1 6,57
6,56
20,68
21,80
4,52
4,63
NPK CT2 6,59
6,68
20,65
22,29
4,50

4,61
6,67
20,68
22,24
4,54
4,69
nhả CT3 6,53
6,71
20,61
22,38
4,48
4,65
chậm CT4 6,62
CT5 6,56
6,55
20,69
22,22
4,50
4,60
Kết quả cho thấy khi bón phân nhả chậm đã không ảnh hưởng đến
các tính chất lý hóa của đất.

21


3.3.2. Ứng dụng phân bón nhả chậm cho cây chè
3.3.2.1. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến các yếu tố cấu thành
năng suất chè
Bảng 3.30. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến các yếu tố cấu
thành năng suất chè (tính trung bình 7 lứa hái)

Công thức
Mật độ búp
Chiều dài Khối lượng Tỷ lệ búp
phân bón
(búp/m2)
búp (cm)
búp
mù xòe (%)
(g/búp)
CT1
776,00dc
6,95cbc
0,45c
11,25ca
CT2
855,70b
7,02ab
0,49ab
9,20
CT3
920,22 a
7,08 a
0,51aba
8,68de
Ure
nhả
CT4
1010,27e
7,16c
0,52

8,12
chậm
CT5
726,56
6,82
0,47bc
11,05b
LSD 0,05
6,02
0,14
0,07
0,06
CV%
0,38 d
1,07c
5,25c
0,38
CT1
776,36c
6,95bc
0,45ab
11,25ca
CT2
882,05
7,03ab
0,50ab
9,92
CT3
956,62ba
7,10 a

0,51 a
9,11de
NPK
nhả
CT4
1023,73e
7,18c
0,53
8,54
chậm
CT5
745,29
6,90
0,47bc
10,88b
LSD 0,05
6,34
0,13
0,05
0,07
CV%
0,40
1,01
5,20
0,39
Ghi chú: các chữ cái a, b, c, d khác nhau trong cùng một cột là
khác nhau có ý nghĩa ở mức 95%
3.3.2.2. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến năng suất chè
Bảng 3.31. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến năng suất chè
(tính trung bình 7 lứa hái)

Năng suất
Năng suất
% Năng suất
Công thức
thực
thu
TB
lứa
hái
so với
phân bón
(tấn/ha)
(tấn/ha)
đối
chứng
CT1
59,50d
8,50d
100
CT2
63,21bc
9,03bc
106,24
CT3
67,34
9,62
113,18
Ure
nhả
CT4

72,52ae
10,36ea
121,88
chậm
CT5
49,70
7,10
83,53
LSD 0,05
1,13
0,04
CV%
2,3
0,25
CT1
59,50dc
8,50dc
100
CT2
64,96b
9,28b
109,18
CT3
69,51a
9,93
116,82
NPK
nhả
CT4
76,33e

10,90ea
128,23
chậm
CT5
50,57
7,22
84,94
LSD 0,05
1,15
0,05
CV%
2,4
0,29
Ghi chú: các chữ cái a, b, c, d khác nhau trong cùng một cột là khác
nhau có ý nghĩa ở mức 95%

22


3.3.2.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế thu được khi sử dụng phân bón nhả chậm
cho cây chè
Bảng 3.32. Hiệu quả kinh tế thu được của mô hình ứng dụng phân bón
nhả chậm cho cây chè (tính trong 7 lứa hái)
Công thức
Tổng thu
Tổng chi
Lãi thuần
phân bón
(triệu đồng/ha) (triệu đồng/ha) (triệu đồng/ha)
CT1

297,50
136,67
160,83
CT2
316,05
190,55
125,50
Ure nhả
CT3
336,70
174,58
162,12
chậm
CT4
362,60
159,56
203,04
CT5
248,50
119,33
129,17
CT1
297,50
136,67
160,83
CT2
324,80
189,79
135,01
NPK nhả

CT3
347,55
168,69
178,86
chậm
CT4
381,65
149,63
232,02
CT5
252,85
101,24
151,61
Chú ý: Giá bán chè xanh tại thời điểm thu hoạch là 5.000 đồng/kg

3.3.2.4.Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến một số chỉ tiêu lý hóa của đất
Bảng 3.33. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến tính chất lý – hóa của đất
CEC
OM
pHKCl
Công thức
(me/100g đất)
(%)
phân bón
Trước
Sau
Trước
Sau
Trước
Sau

CT1
4,25
4,28
11,81
11,83
3,17
3,23
CT2
4,25
4,28
11,79
11,85
3,18
3,24
Ure
CT3
4,25
4,27
11,82
11,88
3,16
3,24
nhả
chậm
CT4
4,25
4,27
11,82
11,88
3,19

3,25
CT5
4,25
4,27
11,80
11,85
3,17
3,24
CT1
4,23
4,20
11,72
11,87
3,15
3,22
CT2
4,23
4,20
11,75
11,87
3,18
3,24
NPK
CT3
4,23
4,21
11,75
11,89
3,16
3,26

nhả
chậm
CT4
4,23
4,21
11,78
11,86
3,17
3,27
CT5
4,23
4,21
11,74
11,88
3,17
3,26
Như vậy khi bón phân nhả chậm đã không ảnh hưởng đến các tính
chất lý hóa của đất. Khả năng phân hủy sinh học của vỏ phân bón
không có tác động xấu đến tính chất của đất.

23