Nghiên Cứu Chế Tạo Acid Humic Và Khảo Sát Khả Năng Tạo Phức Với Các Nguyên Tố Dinh Dưỡng Đối Với Cây
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.79 MB, 74 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
------------
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ACID HUMIC
VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TẠO PHỨC
VỚI CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG
ĐỐI VỚI CÂY TRỒNG
ỨNG DỤNG TRONG PHÂN BÓN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TS. Lê Thanh Phước
SINH VIÊN THỰC HIỆN
Nguyễn Quốc Thắng
MSSV: 2064010
Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 32
Tháng 11-2010
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHO SINH VIÊN
NĂM HỌC 2010-2011
1. Họ tên Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước
2. Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo acid humic và khảo sát khả năng tạo phức
với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng ứng dụng trong phân bón.
3. Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiêm Khoa Khoa Học – Trường Đại Học
Cần Thơ
4. Số lượng sinh viên thực hiện: 1
5. Họ và tên sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Thắng (2064010)
6. Mục đích yêu cầu: Ly trích axít Humic từ than bùn và khảo sát khả năng tạo
phức với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng từ đó điều chế phân bón lá.
7. Các nội dung chính và giới hạn của đề tài
Đề tài gồm 4 phần:
Phần Ι: PHẦN TỔNG QUAN
Phần II: PHẦN THỰC NGHIỆM
Phần III: KẾT QUẢ THẢO LUẬN
Phần IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
8. các yêu cầu hỗ trợ: Yêu cầu hổ trợ về trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm và
kinh phí để thực hiện đề tài.
9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 250.000 đồng
SINH VIÊN ĐỀ NGHỊ
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Nguyễn Quốc Thắng
Ý kiến của bộ môn
Ý kiến của cán bộ hướng dẫn
Thầy Lê Thanh Phước
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1 Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước
2. Đề tài: Nghiên cứu chế tạo acid humic và khảo sát khả năng tạo phức
với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng ứng dụng trong phân
bón.
3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Thắng. MSSV: 2064010
4. Lớp: Công nghệ hóa học. Khóa 32
5. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức của LVTN:
...................................................................................................................
...................................................................................................................
b. Nhận xét về nội dung của LVTN ( Đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ):
* Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài:
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
c. Nhận xét đối với sinh viên tham gia thực hiện đề tài:
........................................................................................................................
........................................................................................................................
d. Kết luận, đề nghị và điểm:
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
Cần Thơ, ngày tháng năm 2010
Cán bộ chấm hướng dẫn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN
1. Cán bộ chấm phản biện:
2. Đề tài: Nghiên cứu chế tạo acid humic và khảo sát khả năng tạo phức
với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng ứng dụng trong phân
bón.
3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Thắng. MSSV: 2064010
4. Lớp: Công nghệ hóa học. Khóa 32
5. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức của LVTN:
...................................................................................................................
...................................................................................................................
b. Nhận xét về nội dung của LVTN ( Đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ):
* Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài:
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
c. Nhận xét đối với sinh viên tham gia thực hiện đề tài:
........................................................................................................................
........................................................................................................................
d. Kết luận, đề nghị và điểm:
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
Cần Thơ, ngày tháng năm 2010
Cán bộ chấm phản biện
Luận văn tốt nghiệp
LỜI CẢM TẠ
Sau hơn ba tháng thực hiện luận văn tốt nghiệp, em đã học hỏi được nhiều kiến
thức quý báu về lĩnh vực mà em nghiên cứu. Để hoàn thành luận văn này chính là nhờ
những điều bổ ích mà thầy cô đã truyền đạt cho em trong suốt những năm tháng đại
học và đó cũng là nền tảng tri thức để em tự tin bước vào đời.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô của trường Đại Học Cần Thơ nói chung
và thầy cô khoa công nghệ nói riêng đã dạy dỗ chúng em trong suốt thời gian qua.
Em gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầy Lê Thanh Phước, người đã tận tình hướng dẫn
trong từng chặng đường nghiên cứu thực hiện đề tài, xin cảm ơn quý thầy cô trong Bộ
môn Hóa Khoa Khoa Học cũng tận tình giúp đỡ cho em.
Xin cảm ơn Công ty phân bón hóa chất Cần Thơ, toàn thể anh chị trong phòng
KCS đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài.
Em cũng gửi lời cảm ơn đến bạn bè và gia đình đã giúp đỡ, động viên, tạo điều
kiện cho em về tinh thần lẫn vật chất để em hoàn thành luận văn này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn của em đến tất cả mọi người.
Cán bộ hướng dẫn:
Ts. Lê Thanh Phước
i
Sinh viên thực hiện:
Nguễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
LỜI MỞ ĐẦU
Ở nước ta năng suất và sản lượng cây trồng hằng năm không ngừng tăng lên đồng
thời với lượng phân bón tiêu thụ hằng năm càng nhiều hơn. Qua các kết quả nghiên
cứu trong nước cho thấy hầu hết các loại phân bón đều làm tăng năng suất cây trồng.
Thành phần phân bón gồm 13 nguyên tố cơ bản, trong đó 6 nguyên tố đa lượng: N, P,
K, S, Ca, Mg và 7 nguyên tố vi lượng: Fe, Zn, Cu, Mo, B, Co. Dựa trên cơ sở các
nguyên tố kể trên được xem là thành phần cơ bản của dinh dưỡng cây trồng, các Nhà
khoa học đã nghiên cứu, chế biến ra nhiều loại phân bón đơn chất, hợp chất, vô cơ,
hữu cơ vi sinh khác như: phân kali, phân lưu huỳnh, phân hữu cơ, phân vi sinh, phân
than bùn, phân bón lá …. Mỗi loại phân bón đều đóng một vai trò quan trọng đối với
cây trồng, trong đó phải kể đến phân bón lá. Qua nhiều kết nghiên cứu trong và ngoài
nước cho thấy phân bón lá ngày càng có vai trò quan trọng đối với cây trồng. Phân bón
lá không những là nguồn cung cấp acid amin cho cây trồng, nó còn cung cấp bổ sung
các chất dinh dưỡng để đáp ứng yêu cầu cân bằng dinh dưỡng cho cây trồng theo từng
thời kỳ sinh trưởng. Phân bón lá được coi là chất điều hoà sinh trưởng do có chứa
nhiều các chất tăng trưởng, vitamin và một số vi lượng rất cần thiết cho quá trình sinh
trưởng của cây. Do vai trò quan trọng của phân bón và yêu cầu sử dụng ngày càng cao
mà việc sản xuất ngày càng được quan tâm và chú trọng về số lượng, chất lượng và giá
cả. Từ những mục tiêu trên việc lựa chọn nguyên liệu sản xuất rất quan trọng. Có rất
nhiều nguồn nguyên liệu để làm phân bón đặc biệt là than bùn. Ở nước ta, than bùn
được xem là nguồn tài nguyên phân bố tự nhiên trên nhiều vùng của đất nước. Than
bùn có ý nghĩa quan trọng trong một số lĩnh vực như: xử lý môi trường và đặc biệt
trong lĩnh vực nông nghiệp. Than bùn là loại nguyên liệu được sử dụng nhiều trong
sản xuất phân bón các kết quả nghiên cứu gần đây cho biết trong than bùn có các acid
quan trọng như: acid fulvic, acid humic. Trong đó acid humic là nhân tố chính để điều
chế phân bón lá, vì các muối humat có vai trò như một chất hoạt tính sinh học mang
chức năng điều hòa kích thích tăng trưởng cho cây trồng. Ngoài ra thì acid humic còn
Cán bộ hướng dẫn:
Ts. Lê Thanh Phước
ii
Sinh viên thực hiện:
Nguễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
có khả năng tạo phức với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng góp phần điều
chế phân bón lá.
Do các vấn đề trên mà em thực hiện đề tài “ Nghiên cứu chế tạo acid humic
và khảo sát khả năng tạo phức với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng
ứng dụng trong phân bón ” nhằm mục đích ly trích acid humic từ than bùn và khảo
sát khả năng tạo phức với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng từ đó điều chế
phân bón lá.
Cán bộ hướng dẫn:
Ts. Lê Thanh Phước
iii
Sinh viên thực hiện:
Nguễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
MUC LỤC
Phần Ι: PHẦN TỔNG QUAN ................................................................................. 1
I. Sơ lược về Than bùn .................................................................................... 1
I.1 Sự hình thành của than bùn ..................................................................... 1
I.2 Đặc điểm của than bùn ............................................................................ 2
I.21 Màu sắc của than bùn ...................................................................... 2
I.2.2 Nước trong than bùn ....................................................................... 2
I.3 Tính chất hóa học của than bùn ............................................................... 2
I.3.1 Hợp chất hữu cơ.............................................................................. 2
I.3.2 Thành phần các nguyên tố............................................................... 3
I.3.3 Tro hay khoáng chất........................................................................ 3
I.3.4 Chất bốc.......................................................................................... 3
I.3.5 pH của than bùn .............................................................................. 3
I.3.6 Chất mùn ........................................................................................ 3
I.4 Acid humic- thành phần quan trọng của than bùn trên quan điểm sử dụng
cho nông nghiệp ........................................................................................................ 4
II. Phân bón lá .............................................................................................. 10
II.1 Giới thiệu về phân bón Lá ................................................................... 10
II.2 Vai trò của phân bón lá đối với cây trồng ............................................ 10
II.3 Các nguyên tốt dinh dưỡng đối với cây trồng ...................................... 11
II.3.1 Canxi .......................................................................................... 11
II.3.1.1 Chức năng sinh lý của canxi ............................................... 11
II.3.1.2 Phân canxi .......................................................................... 12
II.3.2 Magiê ......................................................................................... 14
II.3.2.1 Chức năng sinh lý của magiê .............................................. 14
II.3.2.2 Phân magiê ......................................................................... 14
II.3.3 Sắt ............................................................................................. 18
II.3.3.1 Chức năng simh lý của sắt .................................................. 18
Cán bộ hướng dẫn:
Ts. Lê Thanh Phước
iv
Sinh viên thực hiện:
Nguễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
II.3.3.2 Phân sắt .............................................................................. 18
II.3.4 Đồng........................................................................................... 19
II.3.4.1 Chức năng sinh lý của đồng................................................ 19
II.3.4.2 Phân đồng .......................................................................... 19
Phần II: Phần thực nghiệm .................................................................................. 20
I. Hóa chất và dụng cụ .................................................................................. 20
I.1 Hóa chất ............................................................................................... 20
I.2 Thiết bị và dụng cụ............................................................................... 20
II. Thực nghiệm – kết quả ............................................................................ 21
II.1 Xác định một số chỉ tiêu kỹ thuật của than bùn ................................... 21
II.1.1 pH của than bùn .......................................................................... 21
II.1.2 Độ ẩm của than bùn .................................................................... 21
II.1.3 Hàm lượng chất bốc của than bùn ............................................... 22
II.1.4 Độ tro của than bùn .................................................................... 22
II.1.5 Kết quả ....................................................................................... 23
II.2 Ly trích acid humic trong than bùn ..................................................... 23
II.2.1 Quy trình tách acid humic từ than bùn ........................................ 23
II.2.2 Xác định lượng acid humic với lượng kiềm tối ưu ...................... 25
II.2.3 Xác định lượng acid humic khi pH thay đổi ................................ 27
II.2.4 Xác định lượng acid humic khi thay đổi thời gian ngâm ............. 28
II.2.5 Xác định lượng acid humic với lượng NH3 tối ưu ....................... 29
II.3 Khảo sát khả năng tạo phức của acid humic với các nguyên tốt dinh
dưỡng đối với cây trồng .......................................................................................... 31
II.3.1 Tổng hợp phức chất calcium với acid humic ............................... 31
II.3.2 Tổng hợp phức chất magiesium với acid humic .......................... 32
II.3.3 Khảo sát khả năng hấp phụ ion Fe3+ của acid humic ................... 33
II.3.3.1 Giới thiệu về phương pháp phổ UV .................................... 33
II.3.3.2 Xây dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt .................................. 36
II.3.4 Khảo sát khả năng hấp phụ ion Cu2+ của acid humic .................. 38
II.3.4.1 Phương pháp chuẩn độ thể tích ........................................... 38
II.3.4.2 Xây dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt .................................. 39
Cán bộ hướng dẫn:
v
Sinh viên thực hiện:
Ts. Lê Thanh Phước
Nguễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
III. Điều chế phân bón lá và ứng dụng nhanh trên cây cải ngọt ................ 41
III.1 Điều chế phân bón lá ......................................................................... 41
III.1.1 Điều chế chất dinh dưỡng vi lượng (Cu, Zn, Mo) ...................... 42
III.1.2 Điều chế hỗn hợp dinh dưỡng trung lượng (Ca, Mg) ................. 42
III.1.3 Điều chế chất kích thích sinh trưởng cho cây trồng ................... 43
III.1.4 Phối trộn các chất ...................................................................... 43
III.2 Bố trí thí nghiệm ứng dụng phân bón lá trên cây cải ngọt .................. 45
Phần III: Kết quả và thảo luận ............................................................................ 51
I. Các thành phần, tính chất đặc trưng của than bùn ........................................ 51
II. Phức canxi, magiê với acid humic .............................................................. 52
III. Khả năng hấp phụ ion kim loại Fe3+ , Cu2+ của acid humic ........................ 52
IV. Hiệu quả sử dụng phân bón....................................................................... 55
Phần IV: Kết luận và kiến nghị............................................................................ 56
Cán bộ hướng dẫn:
Ts. Lê Thanh Phước
vi
Sinh viên thực hiện:
Nguễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
MỤC LỤC CÁC BIỂU BẢN
Bảng 1 Sơ đồ phân loại acid humic theo Oden' s (1919) .................. 6
Bảng 2 Sự tan được trong các dung môi của chất mùn ............................................. 7
Bảng 3 Thành phần các nguyên tố của acid humic và axit fulvic.............................. 9
Bảng 4 Đặc tính hóa học của hợp chất humic........................................................ 10
Bảng 5 Hiệu lực của phân bón lá với các loại rau .................................................. 11
Bảng 6 Các chỉ tiêu kỹ thuật của than bùn............................................................. 23
Bảng 7 Kết quả acid humic thu được khi thay đổi thể tích NaOH 0.25 M. ............ 26
Bảng 8 Kết quả lượng acid humic thu được khi pH thay đổi ................................. 27
Bảng 9 Kết quả lượng Acid humic thu được khi ngâm thời gian khác nhau .......... 29
Bảng 10 Hàm lượng acid humic, acid fulvic khi thay đổi thể tích NH3.................... 30
Bảng 11 Hàm lượng Ca tao phức với axit humic .................................................... 32
Bảng 12 Hàm lượng Mg tạo phức với axit humic................................................... 33
Bảng 13 Chuẩn bị dung dịch để xây dựng đường chuẩn ......................................... 35
Bảng 14 Mật độ quang theo nồng độ như sau......................................................... 35
Bảng 15 Dung lượng hấp phụ Fe3+ của acid humic ................................................ 37
Bảng 16 Dung lượng hấp phụ Cu 2+của acid humic ................................................. 40
Bảng 17 Thành phần các chất trong các loại phân .................................................. 44
Bảng 18 kết quả trồng khảo nghiệm ....................................................................... 49
Bảng 19 Kết quả chung về các tính chất đặc trưng của than bùn ............................ 50
Bảng 20 Các điều kiện tối ưu để tổng hợp acid humic............................................ 51
Bảng 21 Kết quả khả năng tạo phức của canxi, magiê với acid humic.................... 51
Bảng 22 Dung lượng hấp phụ của acid humic với Fe3+ .......................................... 52
Bảng 23 Dung lượng hấp phụ Cu 2+của acid humic ................................................. 53
Bảng 24 Kết quả trồng khảo nghiệm ...................................................................... 54
MỤC LỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1 Quy trình tách acid humic ......................................................................... 24
Sơ đồ 2 Quy trình điều chế phân bón lá ................................................................. 42
Cán bộ hướng dẫn:
Ts. Lê Thanh Phước
vii
Sinh viên thực hiện:
Nguễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1 Hình than bùn................................................................................................ 1
Hình 2 Acid humic dạng rắn ..................................................................................... 4
Hình 3 Công thức phân tử được đề nghị của acid humic theo Stevenson ................... 8
Hình 4 Công thức đề nghị của acid fulvic theo Buffle ............................................... 8
Hình 5 Hàm lượng acid humic (mg) thay đổi thể tích NaOH 0.25 M ..................... 26
Hình 6 Hàm lượng acid humic (mg) khi pH thay đổi ............................................. 28
Hình 7 Lượng acid humic (mg) khi ngâm thời gian khác nhau ............................... 29
Hình 8 Hàm lượng acid humic, acid fulvic khi thay đổi thể tích NH3 ..................... 31
Hình 9 Hàm lượng Ca tạo phức với acid humic ..................................................... 32
Hình 10 Hàm lượng Mg tạo phức với acid humic .................................................. 33
Hình 11 Đường chuẩn ion sắt II ............................................................................. 36
Hình 12 Dung lượng hấp phụ Fe3+ của acid humic ................................................. 38
Hình 13 Dung lượng hấp phụ Cu 2+của acidhumic ................................................. 41
Hình 14 Phân bón lá đã được điều chế ................................................................... 44
Hình 15 Phân vi lượng ........................................................................................... 45
Hình 16 Cải ngọt khi được 20 ngày tuổi................................................................. 46
Hình 17 Kích Thước lá của Cải ngọt khi được 20 ngày tuổi ................................... 46
Hình 18 Lô cải 35 ngày tuổi không được phun thuốc ............................................. 47
Hình 19 Lô cải 35 ngày tuổi được phun phân vi lượng ........................................... 47
Hình 20 Lô cải 35 ngày tuổi được phun phân bón lá .............................................. 47
Hình 21 Kích thước lá của cải không phun phân .................................................... 48
Hình 22 Kích thước lá của cải phun phân vi lượng................................................. 48
Hình 23 Kích thước lá của cải phun phân bón lá .................................................... 48
Cán bộ hướng dẫn:
Ts. Lê Thanh Phước
viii
Sinh viên thực hiện:
Nguễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
Phần I
Phần Tổng Quan
I. Sơ lược về than bùn[12]
I.1 Sự hình thành than bùn
Hình 1 Hình than bùn
Than bùn là loại trầm tích đầm lầy tiêu biểu nhất của các đơn vị trầm tích trẻ. Sự
biến đổi từ các tàn tích thực vật chuyển thành than bùn liên quan tới những tác động
sinh hóa tạo nên sự phân hủy từng phần của tàn tích thực vật.
Khi một cây đổ trên mặt đất khô khan, cây sẽ bị phân hủy và các thành phần của
cây bị phá hủy. Các nguyên tố C, H, O hợp với O2 của khí quyển tạo thành CO2 và
H2O để đưa trở lại khí quyển, cây bị mục nát dần và không có sự tích tụ than bùn.
Ngược lại, khi thực vật rơi trong nước, sự phân hủy thực vật diễn ra với một nhịp
độ chậm chạp vì sự oxi hóa bị ngăn chặn. Như vậy, trong điều kiện thừa độ ẩm và
trong môi trường thiếu không khí, sự phân hủy của thực vật xảy ra không hoàn toàn.
Sự biến đổi sinh hóa trong đầm lầy làm phóng thích O2 và H2. Hai khí này kết hợp với
lại các khí khác trong đầm lầy tạo ra khí CH4 có mùi thối. Cacbon càng ngày được tập
trung cao hơn dẫn đến sự tạo than bùn trong các đầm lầy.
Than bùn là sản phẩm phân hủy của thực vật, đây là một hỗn hợp của thực vật
đầm lầy đủ loại: mùn, vật liệu vô cơ và nước, trong đó di tích thực vật chiếm hơn 60%.
Các giống loại thực vật phát triển trong nước, sau khi chết, bị than hóa hoặc mùn hóa
Cán bộ hướng dẫn
Ts.Lê Thanh Phước
1
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
trong điều kiện không có không khí. Sự than hóa hay mùn hóa là kết quả của sự phân
hủy thực vật dưới tác động của các vi sinh vật. Hiện tượng này đòi hỏi một thời gian
lâu dài hàng trăm hoặc hàng ngàn năm.
I.2 Đặc điểm của than bùn
I.2.1 Màu sắc của than bùn
Màu sắc của than bùn thay đổi theo thành phần cấu tạo, tuổi của than bùn và điều
kiện khống chế khi tạo than bùn.
Do sự phân hủy không hoàn toàn, than bùn là một chất xốp, nhẹ, màu nâu hoặc
đen. Than bùn phân hủy càng cao, càng sẫm màu. Trong than bùn, có thể tìm lại di tích
của thực vật và đôi khi có một ít khoáng chất. Các khoáng chất này thường là sét, bột
hoặc cát và do nước và gió đem lại trong quá trình trầm tích. Thường thường các
khoáng chất này do vật liệu từ các vùng lân cận cung cấp. Chính sự hiện diện của các
khoáng chất này đã làm cho than bùn đổi màu.
I.2.2 Nước trong than bùn
Than bùn không thể hình thành được nếu không có nước. Do đó, than bùn có một
tính chất rất độc đáo: đó là tính hút nước rất mạnh mẽ. Khi còn nằm trong đầm lầy,
than bùn có thể chứa 80–90% nước, đôi khi lên đến 95%.
Khi đưa than bùn lên khỏi mặt đất, lượng nước có thể giảm xuống còn khoảng
60-70% do hiện tượng phơi khô tự nhiên. Có thể tiếp tục làm giảm lượng nước trong
than bùn hơn nữa bằng cách phơi ngoài trời hoặc bằng các phương pháp nhân tạo
khác. Trong phòng thí nghiệm, bằng phương pháp sấy nhân tạo có thể sấy khô hoàn
toàn ở nhiệt độ 105 oC.
I.3 Tính chất hóa học của than bùn
I.3.1 Hợp chất hữu cơ
Các thành phần hữu cơ trong than bùn có thể xếp loại theo các chất mùn và các
chất không phải mùn.
Các chất không phải mùn như: hydrocacbua, protein, aminoacid… Các acid hữu
cơ bậc thấp có trong than bùn được khoáng hóa nhanh bởi các vi sinh vật. Vì vậy, tuổi
thọ của chúng trong than bùn rất ngắn.
Cán bộ hướng dẫn
Ts.Lê Thanh Phước
2
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
Ngược lại, các chất mùn có cấu trúc phức tạp, có tính acid và thường có màu tối,
chủ yếu là các hợp chất thơm và một phần là các hợp chất chứa hydrô có khối lượng
phân tử lớn. Chúng là những bậc trung gian của quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ
trong bùn cũng như khả năng liên kết với các ion kim loại.
I.3.2 Thành phần các nguyên tố
Thành phần nguyên tố trong than bùn thay đổi theo mẫu vật phân tích, thành
phần thực vật, mức độ phân hủy của thực vật và theo cả độ sâu của mỏ than. Thành
phần gồm có: chất mùn, hợp chất hữu cơ, carbon, ngoài ra còn có: oxit silic, nhôm
oxit, nitrogen, sắt, lưu huỳnh, natri, magiê, titan, đồng, kẽm, vanadi, canxi, boron.
I.3.3 Tro hay khoáng chất
Tro là thành phần còn lại của than bùn sau khi đốt cháy hết. Thành phần của tro
rất đa dạng: sét bột, cát và các chất khác. Đối với than bùn tro được coi là chất dơ. Tro
phụ thuộc vào bản chất của thực vật, chất khoáng lẫn trong than bùn, độ phân hủy của
than bùn.
Khoáng chất: các khoáng này được đưa vào các mỏ than trong giai đoạn tạo than
chứ không phải do thực vật tạo ra. Nó được đem đến nhờ gió, phần lớn là do sông suối
đem lại.
I.3.4 Chất bốc
Chất bốc là sản phẩm khí và hơi do sự phân hủy của chất hữu cơ tách ra khỏi
than bùn khi nung nóng ở nhiệt độ 900°C trong điều kiện không có không khí.
I.3.5 pH của than bùn
pH là một thông số quan trọng và có thể xác định một cách dễ dàng.
Than bùn Việt Nam là than bùn nhiệt đới, đặc biệt là than bùn thuộc các đầm lầy
ven biển, chứa nhiều pyrite sắt (FeS2) nên pH thường thấp (3-4.5) hoặc đôi khi rất thấp
(2.5).
I.3.6 Chất mùn
Chất mùn là sản phẩm phân hủy của chất hữu cơ. Chất mùn hiện diện dưới dạng
keo, giàu cacbon, thường có màu nâu hoặc màu đen. Ở trạng thái khô chất mùn có
màu đen, cứng giòn, có khả năng hấp thụ nhiều nước và chất dinh dưỡng.
3
Cán bộ hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Ts.Lê Thanh Phước
Nguyễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
Chất mùn hòa tan được trong dung dịch kiềm, bị kết tủa trong các loại acid và rất
bền dưới tác dụng của các vi sinh vật trong điều kiện yếm khí. Ngược lại, trong điều
kiện thoáng khí chất mùn có thể bị biến đổi bởi một số loại nấm.
Thành phần hóa học của chất mùn gồm có: carbon, oxy và nitơ. Ngoài các chất
cơ bản trên đây, chất mùn còn có chứa lưu huỳnh, photpho, kali và một số nguyên tố
vi lượng khác.
Ta có thể chia các chất mùn thành ba dạng:
+ Acid fulvic: tan được trong nước ở pH=2-9, nó là chất không định hình có
phân tử lượng lớn nhờ liên kết giữa bộ khung cacbon và nhân thơm, tan được trong
kiềm, axit vô cơ.
+ Acid humic: không tan trong nước, không tan trong rượu, hòa tan trong các
dung dịch kiềm và khi pH giảm (axít hóa) thì lại kết tủa. Acid humic có khối lượng
phân tử lớn, từ 20000 đến 100000, và có thành phần cacbon khoảng 58%.
+ Humin: gồm các chất cao phân tử còn lại, không tan, có màu đen, xuất hiện
do quá trình già hóa của acid humic và acid fulvic.
I.4 Acid humic-thành phần quan trọng của than bùn trên quan điểm
sử dụng cho nông nghiệp
Hình 2
Acid humic dạng rắn
Than bùn là vật liệu hữu cơ đặc biệt được tạo thành từ xác thực vật: rong rêu, cây
cỏ… lắng đọng lâu ngày trong các đầm lầy ngập nước. Trong môi trường ngập nước,
thiếu oxy, các vi khuẩn yếm khí trong đất đóng một vai trò hết sức quan trọng trong
việc biến đổi hóa học các xác thực vật thành các chất mùn (Humic)–thành phần cơ bản
của than bùn. Những phần không bền dưới tác dụng của vi khuẩn, sẽ bị phân hủy tạo
Cán bộ hướng dẫn
Ts.Lê Thanh Phước
4
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
thành chất khí. Những phần bền vững sẽ tham gia quá trình tạo thành humic với phản
ứng ngưng tụ nối tiếp, tạo nên những hợp chất có trọng lượng phân tử lớn, chủ yếu là
các vòng cacbon thơm ngưng tụ cao. Trong đó, có các nguyên tố dưới dạng nhóm
chức hoạt động như: nhóm cacboxyl, hydroxyl, metoxyl, quinine, hydroxyl dạng
phenol. Hoạt tính sinh học của than bùn phụ thuộc vào hàm lượng của những nhóm
chức này trong chất humic của than bùn, đồng thời phụ thuộc vào nồng độ các trung
tâm thuận từ của các nối liên kết đôi trong vòng cacbon thơm ngưng tụ cao. Ngoài ra,
sự có mặt của các nhóm chức hoạt động chủ yếu là các nhóm cacboxyl, hydroxyl dễ
dàng tham gia vào các quá trình trao đổi cation làm cho than bùn trở thành vật liệu có
khả năng trao đổi cation khá mạnh. Trong các hợp chất humic của than bùn, phân biệt
ra hai loại: loại có trọng lượng phân tử không cao lắm, tan được trong nước, có màu
nâu, được gọi chung là acid fulvic. Loại có trọng lượng phân tử cao hơn, không tan
được trong nước, được gọi chung là acid humic. Tuy nhiên, chỉ có các muối kim loại
kiềm hóa trị một (Na, K) hoặc muối amon của các acid humic (humat natri, humat
kali, humat amon) mới tan tốt trong nước cây trồng có thể hấp thụ được. Do đó, để sử
dụng acid humic của than bùn, ta chỉ sử dụng các muối hòa tan được mà thôi.
Các muối hòa tan nói trên không phải là nguồn dinh dưỡng cho cây trồng, chúng
chỉ đóng vai trò như một chất có hoạt tính sinh học, mang chức năng điều hòa, kích
thích tăng trưởng. Các chất muối humat hòa tan khi tham gia vào các quá trình oxy
hóa khử trong các tế bào sẽ góp phần hoạt hóa những hệ tổng hợp protein. Điều này
góp phần thúc đẩy các quá trình phân bào, đồng thời góp phần hỗ trợ sự hình thành các
chất men, là những chất điều hòa chủ yếu các quá trình trao đổi chất. Các chất humat
hòa tan có hai tác dụng cơ bản: một là làm cho sự tăng trưởng xảy ra nhanh hơn, hai là
hoạt hóa các quá trình quang hợp và giúp chuyển hóa triệt để các chất khoáng dinh
dưỡng, nhờ vậy góp phần tăng năng suất cây trồng.
Trong những điều kiện môi trường không thuận lợi, các chất humat này có khả
năng giúp nâng cao tính đề kháng, chống chịu của cơ thể. Khi xử lý hạt giống bằng
dung dịch các muối humat hòa tan hoặc phun lên lá, hoặc khi bón phân có chứa các
muối humat hòa tan, cây trồng sẽ có khả năng chịu hạn, chịu rét, chịu nhiễm mặn tốt
hơn. Ngoài ra, các muối humat hòa tan còn giúp cho quả và hạt chống chín ngay cả khi
Cán bộ hướng dẫn
Ts.Lê Thanh Phước
5
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
thời tiết không thuận lợi. Trong khi đó, hàm lượng protein cũng tăng lên, chất lượng
quả và hạt cải thiện nhiều.
Các muối humat hòa tan còn ảnh hưởng tốt đến sự phân hủy các thuốc trừ sâu dư
thừa trong đất, làm hạn chế tác hại của dư lượng thuốc trừ sâu đối với môi trường đất
và nước.
Đối với vật nuôi, các muối hòa tan của acid humic cũng có tác dụng kích thích và
điều hòa tăng trưởng rất rõ, chủ yếu nhờ thúc đẩy quá trình trao đổi chất trong cơ thể
động vật và nhờ tác dụng phòng chống các bệnh đường ruột của các nhóm quinoid và
hydroxyl phenolic của acid humic.
Các hợp chất humic được các nhà hóa học phát hiện ra sự tồn tại của chúng từ
những năm 1800, nhưng cấu trúc và đặc tính hóa học của chúng đến nay vẫn còn chưa
rõ.
Achard (1780) là người đầu tiên trích than bùn với dung dịch kiềm và kết quả tìm
thấy một chất không định hình gọi là acid humic.
Năm 1822, Dobereiner đặt tên acid humic cho thành phần màu nâu của chất hữu
cơ trong than bùn.
Bảng 1 Sơ đồ phân loại acid humic theo Oden' s (1919)
Tan trong
Nhóm chất
Humus coal
Nước
Etanol
Kiềm
-
-
-
Màu sắc
Tên khác
Đen
Umin ulmin
Nâu đen
Acid humic
*
-
+
Axit humic
hơi đỏ
Acid hymotomelami
-*
+
+
Acid fulvic
+
+
+
Cán bộ hướng dẫn
Ts.Lê Thanh Phước
6
Nâu vàng
nhạt
Axit fulvic
Vàng nhạt
Cren axit
đến hồng
Apocrenic
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
Bảng 2 Sự tan được trong các dung môi của chất mùn
Tan trong
Nhóm chất
Nước
Kiềm
Acid
Humin
-
-
-
Acid humic
-*
+
-
Acid fulvic
+
+
+
Ghi chú:
(+): Tan
(-): Không tan
(*): Ít tan
(-*): Khó tan
Acid humic là chất không định hình, tan trong kiềm, không tan trong acid vô cơ,
gốc polyphenol có màu nâu đen đến đen. Acid humic có chứa C, H, O, N và có cả S,
P.
Acid fulvic là chất vô định hình, tan trong kiềm và acid vô cơ, gốc polyphenol có
màu vàng nhạt đến vàng đồng.
Vaughan và Ord (1984) cho rằng humin là chất không tan trong kiềm và acid.
Các hợp chất humin được phân theo độ tan, nếu lấy chất mùn chiết với bazơ mạnh, rồi
cho sản phẩm tan trong acid thì ta có:
Humin là những sản phẩm gốc thực vật không chiết được.
Acid humic là sản phẩm kết tủa trong quá trình acid hóa.
Acid fulvic là những chất hữu cơ còn lại trong dung dịch acid.
Cán bộ hướng dẫn
Ts.Lê Thanh Phước
7
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
Cho tới nay người ta biết được các hợp chất humic là những chất điện ly có phân
tử cao, từ vài trăm (acid fulvic) đến vài vạn (acid humic và humin). Chúng không phải
là những phân tử riêng lẻ mà liên kết với nhau. Các hợp chất humic này hình thành
một bộ khung cacbon có chứa các gốc thơm, một số nhóm oxy hoạt động và có thể có
những nhóm giống như protein, và hydrocarbua.
(sugar)
CH=O
COOH
COOH
(CH-OH)4
COOH
HO
R
H
C
CH
O
H
N
O
HO
O
O
O
OH
O
O
O
COOH
CH2
CH
O
N
O
OH
O
CH
OH
O
COOH
O
NH
R
C
OH
O
CH
O
(peptide)
NH
Hình 3 Công thức phân tử được đề nghị của acid humic theo Stevenson
OH
COOH
HOOC
CH2 OH
CH2
C
HOOC
CH2
COOH OH
CH
O
CH2
CH2
CH2
C
O
COOH
CHOH
COOH
Hình 4 Công thức đề nghị của acid fulvic theo Buffle
Cán bộ hướng dẫn
Ts.Lê Thanh Phước
8
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
Bảng 3 Thành phần các nguyên tố của acid humic và acid fulvic
Thành phần (%)
Acid humic
Acid fulvic
C
56.5
50.9
H
5.5
3.3
O
32.9
44.8
N
4.1
0.7
S
1.1
0.3
-COOH
4.5
9.1
-OH (phenol)
2.1
3.3
-OH (rượu)
2.8
3.6
=CO (ketone)
1.9
2.5
=CO (aldehyde)
2.5
0.6
-OCH3
0.3
0.1
9
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quốc Thắng
Thành phần các nhóm
chức theo (mol/kg)
Cán bộ hướng dẫn
Ts.Lê Thanh Phước
Luận văn tốt nghiệp
Bảng 4 Đặc tính hóa học của hợp chất humic
Acid fuvic
Vàng nhạt
Acid humic
Vàng nâu
Nâu
Humin
Nâu đậm
Đen
______
Tăng độ đậm về màu sắc
_______
Tăng mức độ polyme hóa
2000
_______
Tăng trọng lương phân tử
300000
45%
_______
Tăng hàm lượng cacbon
62%
48%
_______
Giảm hàm lượng ôxy
30%
_______
Giảm mức độ hòa tan
II. Phân bón lá[7, 8, 12]
II.1 Giới thiệu về phân bón lá[7]
Phân bón lá là biện pháp kỹ thuật được áp dụng trên thế giới từ thế kỷ 19 và ngày
càng phát triển. Ở nước ta, phân bón lá mới được sử dụng trong những năm gần đây.
Tuy nhiên hiện nay, phân bón lá là một biện pháp kỹ thuật khá phổ biến trong sản xuất
nông nghiệp ở nước ta. Phân bón lá là nguồn dinh dưỡng bổ sung rất có ý nghĩa với
cây trồng đặc biệt trong trường hợp hấp thu dinh dưỡng qua rễ khó khăn như: phèn
mặn, khô hạn, rễ bị sâu bệnh…
II.2 Vai trò của phân bón lá đối với cây trồng[7]
Phân bón lá không những là nguồn cung cấp acid amin cho cây trồng, nó còn
cung cấp bổ sung các chất dinh dưỡng để đáp ứng yêu cầu cân bằng dinh dưỡng cho
cây trồng theo từng thời kỳ sinh trưởng. Ở những thời điểm thời tiết không thuận lợi,
10
Cán bộ hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Ts.Lê Thanh Phước
Nguyễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
phân bón lá được coi là chất điều hoà sinh trưởng do có chứa nhiều các chất tăng
trưởng, vitamin và một số vi lượng rất cần thiết cho quá trình sinh trưởng của cây.
Kết quả khảo nghiệm phân bón lá của viện Khoa học nông nghiệp Miền Nam
năm 1992 và Trung tâm khuyến nông TP.Hồ Chí Minh năm 1996 cho thấy phân bón lá
có hiệu lực rất rõ với các loại rau ăn lá và rau ăn quả. Mức độ tăng năng suất được ghi
nhận từ 16 đến 28% so với đối chứng tùy theo từng loại cây.
Bảng 5 Hiệu lực của phân bón lá với các loại rau[7]
Năng
Cây trồng
Nghiệm thức
Tăng
suất
(tấn/ha)
năng suất (%)
Đối chứng
23.04
-
Phomix
29.6
28.5
Đối chứng
31.24
-
Phomix
35.27
12.9
Đối chứng
28.07
-
Phomix
34.25
21.0
Đối chứng
29.3
-
Đầu trâu 001
34.00
16
Xà lách
Cải xanh
Cà chua
Cải bắp
II.3 Các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng[8, 12]
II.3.1 Canxi[12]
II.3.1.1 Chức năng sinh lý của canxi
Canxi không trực tiếp tham gia cấu trúc vào các hợp chất hữu cơ của chất nguyên
sinh, nhưng Ca+2 có thể tạo mối liên kết hóa trị phụ nên thường đóng vai trò cầu nối
Cán bộ hướng dẫn
Ts.Lê Thanh Phước
11
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
liên kết giữa các thành phần hóa học của chất nguyên sinh: nối giữa ADN và protein
trong nhân, ARN và protein trong ribosom, hoặc giữa các nucleotic với nhau. Việc
thiếu canxi sẽ ảnh hưởng đến bộ rễ và sự phát triển của cây và lông hút, các mô non ở
thân cây không tiếp tục hình thành được. Nói chung là sự phát triển của thân cây
không bình thường. Đặc biệt đối với vùng đất chua mặn cần được quan tâm đúng mức.
Canxi ở dạng pectat-canxi, đảm bảo cho quá trình phân chia tế bào được diễn ra
bình thường.
Canxi đảm bảo cho sự bền vững cấu trúc thể nhiễm sắc, giúp cho màng tế bào
vững chắc. Canxi hoạt hóa các enzim, làm trung hòa các acid hữu cơ trong cây, cho
nên có tác dụng giải độc cho cây.
Các công trình nghiên cứu khoa học cho thấy bón vôi có tác động tốt trong việc
cải tạo đất. Ngoài ra, còn cung cấp lượng canxi cần thiết cho cây.
II.3.1.2 Phân Canxi
* Dolomít
Dolomít là một loại quặng hình thành trong quá trình hoạt động địa chất kiến tạo
trái đất. Ở nước ta, dolomít có nhiều ở Thanh Hóa, Ninh Bình.
Công thức phân tử: CaCO3MgCO3
Hàm lượng magiê: 21.7% MgO
Hàm lượng canxi: 30.4% CaO
Sử dụng
Dolomít có tính kiềm nên có thể thay thế vôi trong việc hạ chua, hạ phèn cho
đất.
Dolomít có thể bón được cho tất cả các loại cây trồng trên mọi loại đất, song
thích hợp nhất trên đất chua, đất phèn, đất nghèo canxi và magiê như: đất cát, đất xám,
đất bạc màu, đất phèn.
Dolomít thích hợp cho các cây họ đậu, cây ăn trái có múi, cây công nghiệp…
Cán bộ hướng dẫn
Ts.Lê Thanh Phước
12
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quốc Thắng
Luận văn tốt nghiệp
Dùng để bón lót trước khi làm đất đợt cuối cùng hoặc trước gieo hay trồng để vùi
lắp cùng với đất và phân hữu cơ vào trong đất. Trong trường hợp dùng để bón thúc cần
phải thúc sớm.
Với ruộng nước nên bón rải, với cây trồng cạn nên bón theo hàng theo hốc.
Dùng để ủ với phân chuồng, phân xanh, than bùn hoặc làm phụ gia trong sản
xuất phân bón hỗn hợp NPK.
Hiện nay trong sản xuất phân bón hỗn hợp NPK, xí nghiệp phân bón Bình Điền
II đã sử dụng dolomít làm phụ gia. Dolomít vừa là phụ gia tạo được tính chất lý hóa tốt
cho sản phẩm vừa cung cấp canxi, magiê giúp cho phân bón có hiệu quả hơn với cây
trồng.
* Canxi sulfat (Thạch cao)
Công thức: CaSO4.2H2O
Hàm lượng canxi: 32% CaO
Sử dụng
Dùng để bón trực tiếp được cho nhiều loại cây, trên nhiều loại đất, tốt nhất là bón
cho cây họ đậu.
Dùng làm phụ gia trong sản xuất phân bón NPK.
* Phức canxi
Phức canxi phổ biến nhất trên thị trường hiện nay là ethylene diamin tetraacetic
acid, calcium-disodium complex (C10H12N2O8CaNa2.2H2O).
Hàm lượng canxi: 10% Ca
Phức canxi là nguồn canxi cây dễ hấp thu nên có hiệu quả cao, tuy nhiên do giá
cao nên thích hợp nhất là bón qua lá.
* Canxi trong các hợp phần của phân khác
Trong phân lân đơn thường có một tỷ lệ đáng kể canxi. Việc bón các loại phân
này cũng cung cấp một phần canxi cho cây. Supe lân đơn có 18-21% CaO, supe lân
kép có 12-14% CaO, lân nung chảy có 13-14% CaO.
Cán bộ hướng dẫn
Ts.Lê Thanh Phước
13
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quốc Thắng
