Nghiên cứu ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và phân bón nhả chậm đến khả năng cải tạo đất trồng chè tại xã phú hộ, thị xã phú thọ, tỉnh phú thọ

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA POLYME GIỮ ẨM VÀ
PHÂN BÓN NHẢ CHẬM ĐẾN KHẢ NĂNG CẢI TẠO ĐẤT
TRỒNG CHÈ TẠI XÃ PHÚ HỘ, THỊ XÃ PHÚ THỌ,
TỈNH PHÚ THỌ

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

ĐOÀN THỊ BÍCH HÒA

HÀ NỘI, NĂM 2017


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA POLYME GIỮ ẨM VÀ
PHÂN BÓN NHẢ CHẬM ĐẾN KHẢ NĂNG CẢI TẠO ĐẤT
TRỒNG CHÈ TẠI XÃ PHÚ HỘ, THỊ XÃ PHÚ THỌ,
TỈNH PHÚ THỌ ĐOÀN
THỊ BÍCH HÒA

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 60440301
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRỊNH ĐỨC CÔNG

HÀ NỘI, NĂM 2017


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn
toàn trung thực, khách quan và chưa từng được sử dụng hoặc công bố trong bất kỳ
công trình nào khác. Các thông tin, số liệu trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ
nguồn gốc và đã được công bố theo đúng quy định.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Đoàn Thị Bích Hòa


ii

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong khoa Môi Trường Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tnh dạy bảo, truyền đạt cho
tôi kiến thức nền tảng trong suốt thời gian học tập và tạo mọi điều kiện thuận
lợi cho tôi trong quá trình hoàn thành luận văn.
Tôi đặc biệt xin trân trọng cảm ơn TS.Trịnh Đức Công - Viện Hóa

Học

người trực tiếp hướng dẫn khoa học đã đóng góp ý kiến và tạo mọi điều kiện thuận
lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu khoa học, thực hiện và hoàn thành luận văn.
Chúng tôi xin cảm ơn chân thành tới Ban Lãnh đạo Viện hóa học - Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Phòng vật liệu polyme, các phòng chức
năng đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất, trang thiết bị nghiên cứu trong quá

trình thực hiện luận văn.
Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn đến đề tài “Nghiên cứu ứng dụng một số vật liệu
tiên tiến, thân thiện môi trường trong canh tác nông, lâm nghiệp vùng Tây Bắc”- Đề
tài KHCN thuộc Chương trình Tây Bắc mã số KNCN-TB.08C/13-18 đã cung cấp cho
tôi nhiều tài liệu và tài trợ kinh phí để tôi hoàn thành luận văn.
Tôi cũng xin cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và người thân đã giúp đỡ,
động viên và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khoá học và thực hiện thành công
luận văn này.
Luận văn tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận
được những ý kiến đóng góp quý báu từ phía hội đồng báo cáo, giáo viên phản
biện và các thầy cô trong khoa để luận văn được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 8 năm 2017
Học viên

Đoàn Thị Bích Hòa


3

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .....................................................................................................................
i

LỜI

CẢM

ƠN

..........................................................................................................................

ii

MỤC

LỤC................................................................................................................................

iii

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.................................................................... v
DANH MỤC BẢNG ..............................................................................................................
vi DANH MỤC HÌNH ..............................................................................................................
vii

MỞ

ĐẦU

................................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................... 4
1.1. Điều kiện tự nhiên,
cứu.................................................. 4

khí

hậu

đất

đai

khu

vực

nghiên

1.1.1. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên ..................................................................... 4
1.1.2. Khí hậu thủy văn ............................................................................................... 4
1.2. Đặc điểm của cây chè .........................................................................................................
5
1.2.1. Đặc điểm sinh vật học của cây chè .................................................................. 6
1.2.2. Những yếu tố tác động đến sự sinh trưởng và phát triển của cây chè .............
7
1.2.3. Nhu cầu dinh dưỡng của chè .............................................................................
8
1.3.
Đặc
điểm
đất
trồng
....................................................................................... 8

chè

Phú

Thọ

1.3.1. Tổng quan về đất ...............................................................................................
8
1.3.2. Đất trồng chè Phú Thọ ....................................................................................
10
1.4. Giới thiệu chung về polyme giữ ẩm (polyme siêu hấp thụ nước) và phân bón
NPK nhả chậm ...................................................................................................... 10
1.4.1. Giới thiệu chung về polyme giữ ẩm (polyme siêu hấp thụ nước)...................
10
1.4.2. Giới thiệu chung về phân bón NPK nhả chậm................................................ 15
1.5. Tình hình nghiên cứu polyme giữ ẩm và phân bón NPK nhả chậm ở Việt Nam và
trên

thế

giới

...................................................................................................................................... 21
1.5.1. Các đề tài, dự án nghiên cứu và ứng dụng chất giữ ẩm (polyme ưa nước)


4

trong nông nghiệp ở Việt Nam và trên thế giới ........................................................
21
1.5.2. Các đề tài, dự án nghiên cứu và ứng dụng phân bón NPK nhả chậm trong
nông nghiệp ở Việt Nam và trên thế giới ..................................................................
26
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .... 33
2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu .......................................................................................
33

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................
33
2.1.2. Phạm vi và thời gian nghiên cứu..................................................................... 33
2.2. Hóa chất, dụng cụ và vật liệu nghiên cứu .......................................................................
33


4

2.2.1. Hóa chất, dụng cụ............................................................................................ 33
2.2.2. Vật liệu ............................................................................................................ 33
2.3. Xây dựng mô hình thí nghiệm .........................................................................................
34
2.4. Nghiên cứu khả năng cải tạo đất sau khi sử dụng polyme giữ ẩm và phân NPK
nhả chậm ................................................................................................................... 37
2.4.1. Phương pháp lấy mẫu và chuẩn bị mẫu ..........................................................
38
2.4.2. Phương pháp phân tích xác định các chỉ tiêu trong đất .................................
39
2.5. Xác định các chỉ tiêu về năng suất cây chè .....................................................................
39
2.6. Thang đánh giá hàm lượng các chỉ tiêu trong đất ..........................................................
40
2.7. Phương pháp xử lý số liệu................................................................................................
41
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 42
3.1. Kết quả phân tích tính chất hóa lý và độ phì nhiêu của đất trồng chè trước khi sử
dụng polyme giữ ẩm và phân bón nhả
chậm................................................................................... 42
3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và phân bón NPK nhả chậm

sau khi sử dụng đến khả năng cải tạo đất trồng chè
..................................................................... 43
3.2.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và NPK nhả chậm đến sự
thay đổi độ ẩm của đất ..............................................................................................
43
3.2.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và NPK nhả chậm đến độ
xốp của đất ................................................................................................................ 46
3.2.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và NPK nhả chậm đến
chất hữu cơ trong đất .................................................................................................
48
3.2.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và NPK nhả chậm đến
tính hóa lý của đất .....................................................................................................
50
3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và NPK nhả chậm đến năng
suất cây chè kinh
doanh................................................................................................................... 58
3.3.1. Mật độ búp và khối lượng búp chè ................................................................. 58


5

3.3.2. Hiệu quả kinh tế khi sử dụng polyme giữ ẩm và NPK nhả chậm .................. 61
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 66
PHỤ LỤC


6

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AMS-1

: Polyme giữ ẩm (polyme siêu hấp thụ nước)

PG

: Phụ gia

CHC

: Chất hữu cơ

CEC

: Dung lượng hấp thu

OM

: Hàm lượng chất hữu cơ trong đất

KL-búp

: Khối lượng búp chè

MĐ-búp

: Mật độ búp chè

LSD0,05

: Sai khác có ý nghĩa thống kê với mức tin cậy 95%

CV%

: Hệ số biến động

TCVN

: Tiêu chuẩn việt nam

PTN

: Phòng thí nghiệm TN

: Thí nghiệm
STT

: Số thứ tự

KHKT

: Khoa học khí tượng

KHCN

: Khoa học công nghệ

NXB

: Nhà xuất bản

7

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Công thức và tỷ lệ sử dụng Polyme giữ ẩm và Phân nhả chậm NPK.................
36
Bảng 3.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lý của đất trước khi sử dụng vật liệu tại
các công thức
.................................................................................................................................. 42
Bảng 3.2. Độ ẩm đất tại các công thức sử dụng vật liệu được theo dõi trong PTN
............ 44
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và NPK nhả chậm đến độ ẩm đất trên đất
trồng chè
............................................................................................................................................ 45
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và NPK nhả chậm đến độ xốp của
đất............. 47
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và NPK nhả chậm đến chất hữu cơ của
đất..... 48
Bảng 3.6. Kết quả phân tích các chỉ tiêu trong đất tháng 12/2016
....................................... 50
Bảng 3.7. Kết quả phân tích các chỉ tiêu trong đất tháng 01/2017
....................................... 51
Bảng 3.8. Kết quả phân tích các chỉ tiêu trong đất tháng 02/2017
....................................... 52
Bảng 3.9. Kết quả phân tích các chỉ tiêu trong đất tháng 03/2017
....................................... 53
Bảng 3.10. Kết quả phân tích các chỉ tiêu trong đất tháng 04/2017
..................................... 53
Bảng 3.11. Kết quả phân tích các chỉ tiêu trong đất tháng 05/2017

..................................... 54
Bảng 3.12. Tổng hợp kết quả xử lý số liệu thống kê đối với chi tiêu khối lượng búp và
mật
độ búp chè.................................................................................................................................
58
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của AMS-1 và phân nhả chậm đến năng suất của cây
chè............ 61
Bảng 3.14. Hiệu quả kinh tế thu được của các công thức thí nghiệm
.................................. 62


vii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Diễn biến thời tiết khí hậu năm 2016 và 6 tháng đầu năm
2017............................ 5
Hình 1.2. Cơ chế trương và hấp thụ nước của polyme siêu hấp thụ nước
........................... 12
Hình 1.3. Quá trình khuếch tán chất dinh dưỡng từ phân bón nhả chậm
............................ 17
Hình 1.4. Hình ảnh mô tả polyme siêu hấp thụ nước trước khi hấp thụ nước (a); sau
khi hấp thụ nước (b) và mô tả quá trình giữ nước cho của AMS-1 cho cây trồng
(c)............... 25
Hình 1.5. Hình ảnh polyme giữ ẩm và phân bón NPK nhả chậm thành phẩm, ứng
dụng trong nông nghiệp được chế tạo tại Viện Hóa học- Viện hàn lâm KH và CN Việt
Nam... 32
Hình 2.1. Ảnh mô hình thí nghiệm cho cây chè tại Phú Hộ-Phú Thọ..................................
37
Hình 2.2. Hình ảnh sử dụng polyme giữ ẩm-phân bón nhả chậm cho đất trồng
chè.......... 37

Hình 3.1. Biểu đồ ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và NPK nhả chậm đến độ ẩm đất
........ 45
Hình 3.2. Biểu đồ ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và NPK nhả chậm đến độ xốp đất
....... 47
Hình 3.3. Biểu đồ ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và NPK nhả chậm đến chất hữu cơ
của
đất ..............................................................................................................................................
49
Hình 3.4. Biểu đồ kết quả hàm lượng Nitơ tổng so với công thức CT0-ĐC1.....................
56
Hình 3.5. Biểu đồ kết quả hàm lượng P2O5 dễ tiêu so với công thức CT0-ĐC1.................
56
Hình 3.6. Biểu đồ kết quả hàm lượng K2O dễ tiêu so với công thức CT0-ĐC1 .................
57
Hình 3.7. Ảnh hưởng của AMS-1 và phân NPK nhả chậm đến mật độ búp
...................... 60
Hình 3.8. Ảnh hưởng của AMS-1 và phân NPK nhả chậm đến khối lượng búp................
60


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, cùng với diễn biến của quá trình biến đổi khí hậu,
các điều kiện canh tác nông nghiệp ngày càng gặp nhiều khó khăn do đất đai ngày
càng bị thoái hóa, thiên tai, dịch bệnh, cũng như các yếu tố ngoại cảnh khác tác
động mạnh mẽ đến cây trồng làm cho năng suất, chất lượng hàng hóa nông nghiệp
giảm. Nước và phân bón là hai yếu tố vô cùng quan trọng quyết định đến năng
suất, chất lượng nông sản và độ phì nhiêu của đất. Bởi vậy, từ lâu con người đã chú

ý đến việc tưới tiêu và bón phân cho cây trồng.
Hiện nay hiệu quả sử dụng phân bón hóa học là rất thấp, lượng phân đạm,
lân, kali khi bón vào đất sẽ không được cây trồng sử dụng hết mà thất thoát ra
ngoài môi trường còn nhiều. Điều này làm tăng chi phí, giảm hiệu quả kinh tế và
gây hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí.
Để nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón và khả năng cải tạo đất; nâng cao
hiệu quả kinh tế và hạn chế ô nhiễm môi trường góp phần phát triển nền
nông nghiệp xanh, gần đây trên thế giới có xu hướng nghiên cứu và ứng dụng phân
bón nhả chậm. Phân bón nhả chậm là dạng phân có khả năng lưu giữ và cung cấp
dinh dưỡng cho cây trong thời gian dài, làm giảm thiểu khả năng thất thoát dinh
dưỡng do rửa trôi hoặc bốc hơi, góp phần tiết kiệm lượng phân sử dụng và
hạn chế ô nhiễm môi trường. Polyme siêu hấp thụ nước (hay còn gọi là polyme giữ
ẩm) là loại polyme có khả năng giữ một lượng nước lớn gấp hàng trăm lần khối
lượng của nó và là chất đa điện ly tổng hợp có tác dụng làm bền và gia cố cấu trúc
đất, tạo nguồn nước giữ trự trong đất để cây trồng hấp thụ. Việc sử dụng loại
polyme này cho nông nghiệp sẽ làm tăng lượng ẩm sẵn có ở vùng rễ, nhờ đó kéo
dài khoảng thời gian giữa các lần tưới.
Sự phát triển của cây chè phụ thuộc vào nhiều yếu tố như khí hậu, đất đai,
điều kiện chăm sóc đặc biệt là lượng nước và phân bón. Cây chè là loại cây có xuất
xứ yêu cầu về lượng mưa hàng năm thích hợp cho cây là 1.500 – 2.000 mm, hàng


2

tháng trên 100mm. Tuy nhiên, khí hậu đặc thù ở miền Bắc nước ta nói chung và
Phú Thọ nói riêng có đặc điểm nóng ẩm vào vụ Hè Thu và hanh khô vào vụ Đông
Xuân, điều này làm cho việc canh tác cây chè chủ yếu chỉ diễn ra vào các tháng Hè
Thu là chủ yếu. Đất trồng chè ở Phú Hộ chủ yếu là đất đồi thấp, chua và nghèo dinh
dưỡng. Đồng thời xói mòn, rửa trôi do gặp những trận mưa lớn là mối đe
dọa thường xuyên đối với đất đồi dốc và vùng nhiệt đới ẩm gây nên sự mất dinh

dưỡng và độ phì nhiêu của lớp đất mặt, dẫn đến sự axít hóa trong đất làm cho đất
bạc màu, khô cằn, thời gian canh tác và sử dụng đất cũng bị rút ngắn. Để giảm
những tác động đó cải tạo và phục hồi đất sau quá trình canh tác là vô cùng cần
thiết.
Xuất phát từ những yêu cầu thực tiễn đó, em đã chọn đề tài “Nghiên
cứu ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và phân bón nhả chậm đến khả năng cải tạo
đất trồng chè tại xã Phú Hộ, thị xã Phú Thọ, tỉnh Phú Thọ”. Việc sử dụng hai loại
vật liệu này có tác dụng giữ ẩm, giữ chất dinh dưỡng cho cây trồng, tăng độ phì
nhiêu cho đất, đặc biệt khi nguồn nước sẵn có bị hạn chế thì sử dụng nước và phân
bón hiệu quả ngày càng trở nên quan trọng, góp phần cải tạo đất, nâng cao năng
suất và chất lượng của cây chè.
2. Mục têu nghiên cứu
+ Lựa chọn được tỷ lệ sử dụng kết hợp polyme giữ ẩm và phân bón nhả
chậm tối ưu.
+ Đánh giá được khả năng cải tạo đất trồng chè sau khi sử dụng kết hợp vật
liệu polyme giữ ẩm và phân bón nhả chậm.
3. Nội dung nghiên cứu
- Mô hình khảo nghiệm sử dụng kết hợp polyme giữ ẩm và phân bón NPK
nhả chậm được thiết kế với các công thức sử dụng tỷ lệ vật liệu khác
nhau.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của polyme giữ ẩm và phân bón nhả chậm đến các
tính chất hóa lý, độ phì nhiêu của đất trồng chè.
- Đánh giá khả năng tiết kiệm phân bón NPK nhả chậm so với phân thông
thường thông qua năng suất và hiệu quả kinh tế của cây
chè.


3

4. Ý nghĩa khoa học và thực tễn

- Các kết quả thu được góp phần hoàn thiện qui trình kỹ thuật sử
dụng polyme giữ ẩm và phân bón NPK nhả chậm hợp lý cho cây chè từ đó khắc
phục khó khăn về giữ ẩm và rửa trôi dinh dưỡng của đất trồng chè.
- Kết quả nghiên cứu của luận văn là một giải pháp kỹ thuật mới trong canh
tác nông nghiệp, góp phần cải tạo đất trồng chè ở Phú Hộ nói riêng và các khu vực
đất trồng chè, trồng cây lương thực của tỉnh Phú Thọ nói chung.


4

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Điều kiện tự nhiên, khí hậu đất đai khu vực nghiên cứu
1.1.1. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên
Trung tâm nghiên cứu Chè thuộc Viện
Khoa học Kỹ thuật Nông lâm nghiệp miền
núi phía Bắc, xã Phú Hộ, thị xã Phú thọ, tỉnh
Phú Thọ có vị trí 21o27. vĩ độ Bắc và
105o14. kinh độ Đông. Nằm trong vùng
nhiệt đới ẩm mang đặc trưng khí hậu
miền
Bắc có 4 mùa rõ rệt.
Phú Hộ là 1 xã của thị xã Phú Thọ. Xã
có tổng số diện tích theo km2 16,3 km², tổng số dân vào năm 2003 là 99.383 người,
mật độ dân số tương ứng 637 người/km². Phú Hộ có Viện nghiên cứu Nông lâm
nghiệp miền núi phía Bắc, có Viện nghiên cứu cây ăn quả.
Khu vực nghiên cứu có địa hình kiểu đồi bát úp trung du miền núi, có độ dốc
trung bình từ 8-10o xen kẽ các ruộng bậc thang.
Đặc điểm đất nghiên cứu có hai loại đất chính: (1) Đất feralit đỏ vàng phát
triển trên phiến thạch mica, tầng đất mịn khá sâu 1-3m. Thành phần cơ giới thị

nặng, xuống sâu là đất sét; (2) Đất feralit phát triển trên đá Granit, phiến thạch
fecmantit có tầng dày, lớp mặt bị gột rửa, sét bị rửa trôi nhiều nên lớp đất mặt
có tỷ lệ sét nhiều hơn, tầng đất mịn dày, thành phần cơ giới sét trung bình đến sét
nặng.
1.1.2. Khí hậu thủy văn
Yếu tố thời tiết, khí hậu có tác động lớn đến nhiệt, ẩm độ cũng như cấu trúc
lý, hóa tính của đất. Do vậy sẽ ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất
của cây trồng, đặc biệt là những loại cây trồng trên đất dốc.


5

Phú Hộ - Phú Thọ nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có một mùa
đông lạnh. Nhiệt độ trung bình năm khoảng 230C, lượng mưa trung bình trong
năm khoảng 1.600 đến 1.800 mm. Độ ẩm trung bình trong năm tương đối lớn,
khoảng
85% – 87%. Nhìn chung khí hậu thuận lợi cho việc phát triển cây trồng, vật nuôi đa
dạng.
Tình hình thời tiết năm 2016 và 6 tháng đầu năm 2017 tại trạm khí tượng Việt
Trì tại khu vực lập mô hình cũng như các vùng lân cận được thống kê. Biểu đồ diễn
biến lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm và lượng bốc hơi được trình bày ở hình 1.1 dưới
đây:

Hình 1.1. Diễn biến thời tết khí hậu năm 2016 và 6 tháng đầu năm 2017
Chú thích: Mưa (mm), số giờ nắng (kW/h/m2), độ bốc hơi (mm), nhiệt độ (To)
1.2. Đặc điểm của cây chè
Cây chè hay cây trà có tên khoa học là Camellia sinensis là loài cây mà lá và
chồi của chúng được sử dụng để sản xuất chè. Các danh pháp khoa học cũ còn có
tên là Thea bohea và Thea viridis [1].
Chè là 1 thức uống lý tưởng có nhiều giá trị về dược liệu. Ngày nay, chè

được phổ biến rộng rãi hơn cả cà phê, rượu vang và cao cao.Ngoài ra, chè là 1 cây


6

công nghiệp lâu năm cho giá trị kinh tế lâu dài, mau cho sản phẩm. Do đó, chè là 1
trong những cây trồng được quan tâm và phát triển mạnh đặc biệt là ở vùng
trung du và miền núi trong đó có Phú Thọ.
1.2.1. Đặc điểm sinh vật học của cây chè [1]
Thân và cành:
- Chè chỉ có một thân chính và sau đó mới phân ra các cấp cành.
- Do hình dạng phân cành khác nhau nên người ta chia thân chè ra làm 3
loại:Thân gỗ, thân bán gỗ và thân bụi
- Cành chè do mầm dinh dưỡng phát triển thành. Trên cành chia làm nhiều


7

đốt.
- Từ thân chính cành chè được chia ra làm nhiều cấp: I, II,III.
- Thân và cành chè đã tạo nên khung tán của cây chè. Số lượng cành thích hợp
và cân đối trên khung tán, chè sẽ cho sản lượng cao.
Mầm chè:
- Mầm sinh dưỡng: phát triển thành cành lá.
- Mầm sinh thực: nằm ở nách lá. Bình thường ở mỗi nách lá có 2 mầm sinh
thực hoặc nhiều hơn và khi đó ở nách lá sẽ có một chùm hoa.
Búp chè
Là một đoạn non của 1 cành chè. Búp được hình thành từ các mầm
dinh dưỡng gồm có tôm và hai hoặc ba lá non. Kích thước của búp thay đổi tùy
thuộc vào giống, loại và liều lượng phân bón,các khâu kỹ thuật canh tác như đốn,

hái và điều kiện địa lý nơi trồng trọt.
- Búp chè là sản phẩm cuối cùng của trồng trọt, đồng thời là nguyên liệu
khởi đầu cho quá trình chế biến, do vậy số lượng búp, năng xuất búp là mối quan
tâm của người thu hái , còn chất lượng nguyên liệu, phẩm cấp búp và tiêu chuẩn
búp lại liên quan đến chè thành phẩm sau chế biến.
- Năng suất búp chè có quan hệ chặt với số lá trên cây. Với đặc điểm của cây
chè mỗi một búp sinh ra từ 1 nách lá, do vậy nhiều lá mới có nhiều búp, năng xuất


cao . Cho nên hái búp và chừa lá có tương quan chặt đến năng suất chè.
- Búp chè có hai loại: Búp bình thường và búp mù.
1.2.2. Những yếu tố tác động đến sự sinh trưởng và phát triển của cây chè [2]
a. Ánh sáng
Cây chè là một cây rừng mọc trong những điều kiện ẩm ướt, râm mát
của vùng khí hậu cận nhiệt đới gió mùa Đông Nam Á. Về nhu cầu ánh sáng, cây chè
là cây trung tính trong giai đoạn cây con, lớn lên ưa sáng hoàn toàn. Dưới bóng
râm, là chè xanh đậm, lóng dài, búp non lâu, hàm lượng nước cao nhưng búp thưa,
sản lượng thấp vì quang hợp yếu. Ánh sáng tán xạ ở vùng núi cao có tác dụng tốt
đến phẩm chất chè hơn ánh sáng trực xạ. Sương mù nhiều, ẩm ướt, nhiệt độ
thấp, biên độ nhiệt ngày đêm lớn ở vùng đồi núi cao là điều kiện để sản xuất chè có
chất lượng cao trên thế giới.
b. Nhiệt độ
Nhiệt độ không khí thuận lợi cho sinh trưởng của chè là 22-280C; búp chè sinh
trưởng chậm ở 15-180C, dưới 100C mọc rất chậm. Trên 300C chè mọc chậm, trên
400C chè bị khô xém nắng lá non.
c. Nước
Nước giữ vai trò quan trọng trong sản xuất nông nghiệp và công nghệ chế
biến. Nước là thành phần chủ yếu của chất nguyên sinh, là nguyên tố quan trọng
để đảm bảo các hoạt động sinh lý của cây chè. Về nông nghiệp, nước quyết định
sản lượng và chất lượng của chè; trong công nghiệp, nước là thành phần biến đổi

nhiều trong các công đoạn héo, vò, lên men, sấy khô.
Hàm lượng nước trong chè biến động theo từng bộ phận, giống chè, biện
pháp kỹ thuật và khí hậu thời tiết trong năm. Nói chung, các tổ chức non có nhiều
nước hơn các bộ phận già. Mưa nhiều sản lượng chè cao nhưng chất lượng thấp.
Lượng mưa trung bình năm thích hợp cho sinh trưởng cây chè trên thế
giới là 1.500-2.000mm. Độ ẩm tương đối không khí từ 80-85% có lợi cho sinh
trưởng của chè.


1.2.3. Nhu cầu dinh dưỡng của chè [2], [3]
a. Đạm
Đạm tập trung ở các bộ phận còn non như: búp chè và lá non. Đạm tham gia
vào sự hình thành các axitamin và protein. Bón đủ đạm lá chè có màu xanh, quang
hợp tốt, cây chè sinh trưởng khoẻ, nhiều búp, búp to. Thiếu đạm chồi lá ít, lá vàng,
búp nhỏ, năng suất thấp. Bởi vậy bón đạm làm tăng năng suất từ 2-2,5 lần so với
không bón. Bón đạm quá nhiều hay đơn độc làm chè có vị đắng, giảm phẩm chất.
b. Lân
Lân tham gia vào thành phần cấu tạo của tế bào, trong axit nucleic. Lân có vai
trò quan trọng trong việc tích luỹ năng lượng cho cây, có tác dụng thúc đẩy sự phát
triển của cây chè, nâng cao chất lượng chè, làm tăng khả năng chống rét, chống hạn
cho chè. Thiếu lân lá chè xanh thẫm, có vết nâu 2 bên gân chính, búp nhỏ, năng
suất thấp.
c. Kali
Kali có trong tất cả các bộ phận của cây chè nhất là thân, cành và các bộ phận
đang sinh trưởng. Kali tham gia vào quá trình trao đổi chất trong cây làm tăng khả
năng hoạt động của các men, làm tăng sự tích luỹ gluxit và axitamin, tăng khả năng
giữ nước của tế bào, nâng cao năng suất, chất lượng búp, làm tăng khả năng
chống bệnh, chịu rét cho chè. Thiếu Kali lá chè có vết nâu, rụng lá nhiều, búp nhỏ,
lá nhỏ. d. Trung và vi lượng
Theo một số nhà nghiên cứu, tác dụng của các yếu tố trung và vi lượng chỉ thể

hiện rõ nét ở các đồi chè nhiều tuổi chuyên bón các loại đa lượng lâu năm. Phân vi
lượng gồm có: Bo, Mn, Zn, Cu…; phân trung lượng gồm có: Ca, Mg, S, Al…
1.3. Đặc điểm đất trồng chè Phú Thọ
1.3.1. Tổng quan về đất [4], [5]
- Đất được hình thành và tiến hóa chậm hàng thế kỉ do sự phong hóa đá và
sự phân hủy xác thực vật dưới ảnh hưởng của các yếu tố môi trường. Một số đất
được hình thành do sự bồi lắng phù sa sông, biển và gió[4]. Đất có bản chất cơ
bản khác với đá là có độ phì nhiêu và tạo sản phẩm cây trồng.


Quá trình hình thành đất rất phức tạp, bao gồm nhiều hoạt động: sinh
học, hóa học, lý học, lý - hóa học tác động tương hỗ lẫn nhau:
Sự tổng hợp chất hữu cơ và phân giải chúng
Sự tích lũy chất hữu cơ, vô cơ và sự rửa trôi chúng
Sự phân hủy các khoáng chất và sự tổng hợp các chất hóa học mới
Sự xâm nhập của nước vào đất và sự mất nước từ đất
Sự hấp thu năng lượng mặt trời của đất làm đất nóng lên và sự mất năng
lượng từ đất làm đất lạnh đi
Từ khi xuất hiện sự sống trên trái đất thì quá trình phong hóa xảy ra gắn liền
với quá trình hình thành đất.
Đất được hình thành qua 2 quá trình: đại tuần hoàn địa chất và tiểu tuần
hoàn sinh học. Thực chất của vòng đại tuần hoàn địa chất là quá trình phong hóa
để tạo mẫu chất. Trong vòng đại tuần hoàn địa chất, nước bốc hơi từ đại dương,
hình thành mưa xuống lục địa bị phong hóa, bị bào mòn cuốn ra biển và đại
dương hình thành trầm tích. Trải qua thời kỳ địa chất, do các chấn động, đá trầm
tích được trồi lên rồi lại chịu phong hóa. Thực chất của vòng tiểu tuần hoàn
sinh học chính là quá trình hình thành đất, thực hiện do hoạt động sống của
động vật, thực vật và vi sinh vật. Trong vòng tuần hoàn này sinh vật đã hấp thu
năng lượng, chất dinh dưỡng và các khí từ khí quyển để tổng hợp nên chất hữu
cơ (quá trình quang hợp). Các chất hữu cơ này được phân hủy bởi vi sinh vật, sản

phẩm của quá trình phân hủy là nguồn thức ăn cho sinh vật ở thế hệ sau. Hai quá
trình này không thể tách rời nhau: vì nếu không có đại tuần hoàn địa chất thì
không có muối khoáng và môi trường tơi xốp cho tiểu tuần hoàn sinh học phát
triển và ngược lại. Nếu không có vòng tiểu tuần hoàn sinh học thì không tích lũy
chất hữu cơ, không hình thành mùn mà mùn là yếu tố quyết định độ phì nhiêu
của đất [5].
Phân loại đất ở Việt Nam (Hội Khoa học đất Việt Nam, 2000): đất cát, đất
mặn, đất phèn, đất phù sa, đất than bùn, đất xám, đất nâu, đất mùn alit núi cao,
đất tích vôi, đất feralit, macgalit,…


1.3.2. Đất trồng chè Phú Thọ
Yêu cầu chung của đất trồng chè [1]:
-

Đất có tầng canh tác > 80cm, kết cấu tơi xốp

-

Mạch nước ngầm ở sâu dưới mặt đất > 100cm

-

Độ pHKCl thích hợp từ 4,5-5,5

-

Hàm lượng mùn tổng số > 2%

-

Độ dốc bình quân < 25o
Với đặc điểm chè là loại cây công nghiệp dài ngày, dễ trồng, dễ chăm sóc, phù

hợp với điều kiện tự nhiên ớ các vùng đất dốc của Việt Nam. Phú Thọ là tỉnh thuộc
vùng trung du miền núi nên đất nơi đây mang đặc tính chung của đất đồi núi khô
cằn, chua và nghèo dinh dưỡng (đặc biệt là hàm lượng mùn và độ ẩm thấp)[2].
Bên cạnh đó đất đồi dốc từ 8-100 hay bị xói mòn và rửa trôi do gặp những trận
mưa lớn, lũ quét gây nên sự mất độ phì nhiêu của lớp đất mặt, dẫn đến sự axít hóa
trong đất. Đất thuộc loại đất chua pH của đất khoảng 4, trong khi cây chè thích
hợp với đất hơi chua pH từ 4,5-5,5 . Để tăng năng suất cho cây chè người dân cũng
đã dùng các biện pháp cải tạo bổ sung dinh dưỡng cho đất. Tuy nhiên nếu đất dốc
lại bón loại phân lân tan nhanh sau 48 giờ gặp nước phân tan hết thì cây chè
chưa kịp hấp thụ hết dinh dưỡng. Bên cạnh đó đất chua quá sẽ làm cây hấp thụ
dinh dưỡng khó khăn, chè bị vàng lá phát triển kém. Tùy vào từng vùng đất mà bón
các loại phân hóa học như phân đạm urê, các loại phân NPK tuy nhiên nếu không
sử dụng đúng và đủ thì ngoài làm cho đất chua, không bổ sung được các chất trung
và vi lượng còn làm cho đất ngày càng chai cứng.
1.4. Giới thiệu chung về polyme giữ ẩm (polyme siêu hấp thụ nước) và phân
bón NPK nhả chậm
1.4.1. Giới thiệu chung về polyme giữ ẩm (polyme siêu hấp thụ nước)
Polyme siêu hấp thụ nước là một loại polyme ưa nước được tạo lưới với cấu
trúc 3 chiều, có khả năng trương, hấp thụ và giữ một lượng nước lớn gấp hàng
trăm lần khối lượng của chính nó, ngoài ra còn có tác dụng làm bền và gia cố cấu
trúc


đất.. Polyme này được đưa vào sử dụng trong nông nghiệp từ đầu những năm
1980. Có 3 loại hydrogel chính là: copolyme ghép tinh bột, polyacrylat tạo
lưới và polyacrylamit tạo lưới [7]. Việc sử dụng hydrogel làm tăng lượng ẩm sẵn có

ở vùng rễ, nhờ đó kéo dài khoảng thời gian giữa các lần tưới. Khả năng giữ nước
phụ thuộc vào cấu trúc đất, loại hydrogel và kích thước hạt (bột hoặc hạt), độ muối
của dung dịch đất và sự có mặt các ion. Nhiều nghiên cứu chứng tỏ rằng polyme
siêu hấp thụ nước làm tăng khả năng nảy mầm và phát triển, tăng khả năng
sống sót của cây cũng như kéo dài thời hạn sử dụng của cây cảnh trong chậu, bổ
sung polyme siêu hấp thụ nước vào đất nghèo giúp cải thiện khả năng hấp thu
dinh dưỡng của cây trồng và giảm thiểu thất thoát dinh dưỡng do rửa trôi [7].
Đặc biệt việc sử dụng nước hiệu quả ngày càng trở nên quan trọng khi nguồn
nước sẵn có bị hạn chế.
 Ảnh hưởng của polyme siêu hấp thụ nước tới khả năng giữ ẩm và tính chất
đất
Độ ẩm của đất có vai trò rất quan trọng đối với đời sống cây trồng, nhất là đối
với cây chè là loại cây ăn lá nên nhu cầu nước là rất lớn. Ở những vùng khí hậu
nóng vào mùa khô có sự bốc hơi và thoát hơi nước cao, nhu cầu nước cho cây chè
ngày càng cao. Độ ẩm ảnh hưởng đến chuyển hoá dinh dưỡng khoáng và phân huỷ
chất hữu cơ trong đất và là điều kiện để sinh vật đất sinh trưởng, phát triển.Việc
giữ ẩm và duy trì độ ẩm cho cây trồng rất quan trọng, đặc biệt trong thời kỳ khô
hạn.
Polyme siêu hấp thụ nước có khả năng cải tạo tính chất đất nhờ hấp thụ một
lượng lớn nước. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng polyme siêu hấp thụ nước có
thể giúp cây trồng sinh trưởng và phát triển trong đất có nguy cơ bị hạn hán.
Polyme này cũng làm tăng khả năng giữ nước của đất cát và làm chậm thời điểm
cây héo khi bay hơi mạnh. Bổ sung polyme siêu hấp thụ nước cũng làm giảm tốc
độ bay hơi của đất [8].


Cơ chế trương và hấp thụ nước của polyme siêu hấp thụ nước
polyacrylate
được minh hoạ trên hình 1.2 [7].

Hình 1.2. Cơ chế trương và hấp thụ nước của polyme siêu hấp thụ nước
Mạch chính polyme có chứa các nhóm -COOH và COO- ưa nước. Khi đưa
vào môi trường nước, có sự tương tác giữa polyme và dung môi, đó là sự hydrat
hoá do các nhóm -COO- và ion Na+ hút các phân tử nước phân cực và liên kết
hydro giữa các phân tử nước (tương tác tĩnh điện). Các hiệu ứng này làm giảm
năng lượng và làm tăng entropy của hệ. Do bản chất ưa nước, các mạch polyme
có xu hướng phân tán không hạn chế trong nước (xu hướng tan trong nước), quá
trình này cũng làm tăng entropy. Nhờ sự có mặt của chất tạo lưới tạo thành mạng
lưới 3 chiều, lực co đàn hồi của mạng lưới ngăn polyme trương không hạn chế
(hoà tan), kèm theo sự giảm entropy của mạch, khi chúng trở nên cứng hơn so
với trạng thái cuộn rối ban đầu. Có một cân bằng giữa lực co đàn hồi mạng lưới và
xu hướng trương không xác định của mạch. Đối với các polyme có tính ion, các
mạch được trung hoà chứa các điện tích cùng dấu đẩy lẫn nhau. Tính trung hoà
điện tích được duy trì khi các nhóm -COO- tích điện âm được cân bằng với các ion
Na+ tích điện dương. Khi tiếp xúc với nước, các ion Na+ bị hydrat hoá làm giảm lực
hút của chúng đối với các nhóm -COO- (do hằng số điện môi của nước cao). Quá
trình này cho phép các ion Na+ chuyển động tự do bên trong mạng lưới tạo thành
áp suất thẩm thấu bên trong gel. Tuy nhiên, các ion Na+ linh động không thể dời
khỏi gel do chúng vẫn bị hút


yếu với các nhóm -COO- dọc theo mạch chính polyme và giống như là bị giữ lại
bởi một màng bán thấm. Do đó, động lực của quá trình trương là chênh lệch áp
suất thẩm thấu bên trong và bên ngoài gel. Qúa trình hút giữ nước của polyme
giống như một miếng xốp trắng hút nước. Khi polyme được bón vào đất ngay khi
gặp nước trở thành một khối gel trong suốt, nó sẽ hút nước và trương nở gấp 400
lần, sau đó nhả dần để cung cấp độ ẩm cho cây trong thời gian không có mưa hoặc
thiếu nước tưới. Sau 30-45 ngày khi lượng nước lưu giữ tiêu hao hết, hạt giữ
ẩm lại trở về kích thước ban đầu và tiếp tục hút nước khi gặp mưa hoặc được tưới
[8].

Việc sử dụng hydrogel làm tăng hiệu quả sử dụng nước do nước thấm
qua vùng rễ sẽ bị giữ lại. Trong những ngày nắng nóng, hệ rễ tóc của thực vật sẽ
hút và làm cạn kiệt hầu hết nước ở khu vực gần vùng rễ làm cho cây bị héo. Nhờ
làm tăng lượng ẩm hữu hiệu, hydrogel giúp làm giảm áp lực nước của thực vật,
nhờ đó thúc đẩy quá trình phát triển và tăng năng suất cây trồng. Hydrogel cũng
làm giảm sự rửa trôi phân bón và là chất mang thuốc trừ sâu, diệt nấm và diệt cỏ
[9].
Nghiên cứu bổ sung hydrogel vào đất nghèo giúp cải thiện khả năng hấp thu
dinh dưỡng của cây trồng và giảm thiểu thất thoát dinh dưỡng do rửa trôi.
Hydrogel cũng hoạt động như một loại phân bón nhả chậm chất dinh dưỡng [10].
Điều này chứng tỏ hydrogel không chỉ có khả năng giữ ẩm, tăng năng suất cây
trồng mà còn giảm thiểu rửa trôi chất dinh dưỡng, nhờ đó ngăn ngừa ô nhiễm
nguồn nước ngầm.
 Ảnh hưởng của polyme siêu hấp thụ nước tới sự phát triển của cây
trồng
Nhiều nghiên cứu chứng tỏ rằng polyme siêu hấp thụ nước làm tăng khả
năng nảy mầm và phát triển, tăng khả năng sống sót của cây cũng như kéo dài thời
hạn sử dụng của cây cảnh trong chậu. Bổ sung hydrogel vào đất có thể kích thích
sự phát triển của cây dưa chuột, làm tăng khối lượng khô của xà lách, củ cải và lúa
mì trong môi trường cát hay tăng khối lượng trung bình của thân, rễ và chiều cao
măng Pinus patula tới hơn 800 % [11]. Hydrogel cũng làm tăng số hoa và khối
lượng khô của cây dã yên thảo (thuốc lá cảnh) trong điều kiện khô hạn. Đối với