Nghiên cứu biến đổi đất hữu cơ và phương pháp cải tạo đất ở đất trồng lúa dài hạn

Abstract

Kết quả đề tài này được tóm lược thành ba chương như sau: Chương 1: Nghiên cứu các tác động lâu dài hoạt động sản xuất lúa đến vật chất hữu cơ trong đất cũng như của hàm lượng carbohydrate có thể chiết xuất trong đất từ việc chuyển đổi rừng thành ruộng lúa, sử dụng ba phương pháp thân thiện với môi trường: hỗ trợ siêu âm (37 Hz / 30 phút), nước nóng (80◦C / 4 h ), và nước lạnh (25◦C / 30 phút). Các mẫu đất lấy ở độ sâu 0–15 cm từ rừng tự nhiên, ruộng lúa và khu vực biên giới được chiết xuất bằng nước cất theo tỷ lệ 1:10 (đất: nước). Hàm lượng cacbon hữu cơ trong đất (SOC) và carbohydrate chiết xuất (ECH) trong rừng tự nhiên và lúa gạo là tương đương nhau, và cao hơn ở khu vực biên giới 50%. Kết quả cho thấy hàm lượng cao nhất của ECH được chiết xuất bằng nước nóng (304–691 mg.Carbohydrat / kg đất, 4% SOC), tiếp theo là siêu âm (102–305 mg.Carbo hydrat / kg đất, 1,7% SOC), và lượng thấp nhất liên quan đến khai thác nước lạnh (65–252 mg.Carbo hydrat / kg đất, 1,2% SOC). Tỷ lệ ECH / SOC ở ba loại đất là như nhau và dao động từ 0,9% đến 4,2%. Chúng tôi kết luận việc chuyển đổi rừng lâu dài sang trồng lúa duy trì cả SOC và ECH, hơn nữa, khai thác nước nóng ở 80◦C / 4 giờ là phương pháp tối ưu để chiết xuất carbohydrate sử dụng dung môi không hóa học. Kết quả của nghiên cứu trong chương này được công bố trên tạp chí Journal of Environmental Chemical Engineering, danh mục SCIE/ Q1. Chương 2: Nghiên cứu ứng dụng siêu âm để kích thích tăng dinh dưỡng đất. Siêu âm đã được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải, nhưng ít được nghiên cứu trong đất nông nghiệp. Nghiên cứu này nhằm mục đích khảo sát ảnh hưởng của việc áp dụng sóng siêu âm (37Hz / 30 phút) để tăng cường sự khoáng hóa đất trong ruộng lúa dài ngày ở miền Trung Việt Nam. Kết quả cho thấy hàm lượng carbohydrate trong đất nằm trong khoảng 182-437 mg kg-1, và xử lý bằng sóng siêu âm đã tăng cường đáng kể carbohydrate trong đất (48%) cũng như sự khoáng hóa carbon (43%) so với xử lý đối chứng sau 4 tuần ủ yếm khí. Tuy nhiên, nitơ vô cơ nằm trong khoảng 19-31 mg kg-1 đất, và không có thay đổi đáng kể nào được quan sát thấy trong nitơ vô cơ và khoáng hóa ban đầu của các mẫu đối chứng và đã xử lý. Nghiên cứu đã chứng minh ứng dụng của siêu âm có thể là một phương pháp thân thiện với môi trường được hứa hẹn để cải thiện quá trình khoáng hóa chất hữu cơ trong đất. Kết quả được nghiên cứu trong chương này được công bố trên hội nghị quốc tế ATiGB 2020/ IEEE. Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng rơm rạ và vi sinh để cải tạo đất. Trong nghiên cứu này chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng của rơm rạ và tiềm năng của trực khuẩn cố định đạm (Bacillus Sp.) Được phân lập từ nước thải thủy sản đối với quá trình khoáng hóa carbohydrate và nitơ từ đất lúa lâu năm bằng cách ủ yếm khí bốn tuần. Đất được lấy ở độ sâu 0 - 15 cm khi trồng lúa lâu năm, và thiết lập như sau: (1) Đối chứng (10 g đất khô trong không khí), (2) Rơm rạ (Đối chứng + 0,2% rơm rạ w / v), (3) Bacillus Sp., và (4) hỗn hợp (rơm rạ 0,2% w / v và Bacillus Sp.) được ủ trong bóng tối ở nhiệt độ phòng / điều kiện ngập nước trong 4 tuần ủ yếm khí. Kết quả cho thấy, hàm lượng carbohydrate phân hủy dao động từ 83 - 447 mg / kg đất. Hàm lượng carbohydrate chiết xuất không bị ảnh hưởng bởi việc bón rơm rạ, nhưng giảm đáng kể khi cấy trực khuẩn hoặc trực khuẩn rơm rạ (giảm 2,0 - 2,2 lần) so với nghiệm thức đối chứng, gần với lượng carbohydrate khai thác trong đất ban đầu. Ngược lại, nitơ khoáng hóa tăng 120% ở Bacillus Sp. so với xử lý đối chứng, nhưng rơm rạ và phương pháp xử lý kết hợp dẫn đến sự cố định nhiều hơn so với sự khoáng hóa nitơ. Cấy Bacillus subtillis được khuyến cáo là một phương pháp thân thiện với môi trường tốt để nâng cao độ phì nhiêu của đất và giảm sự cố định nitơ. Do đó, nghiên cứu sâu hơn về cây lúa là cần thiết để củng cố các kết quả sơ bộ của chúng tôi. Kết quả của chương này được đã được viết thành bản thảo nộp tạp chí Journal of Environmental Technology & INOovation (SCIE, Q1) và đang chờ bình duyệt.