H C VI N KHOA H - gust.vast.vngust.vast.vn/images/Tung/NCS_Tran_Quoc_Toan/Ton vn lu_n n.pdf ·...

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

TRẦN QUỐC TOÀN

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC

QUÁ TRÌNH NHẢ CHẤT DINH DƢỠNG CỦA MỘT SỐ

LOẠI PHÂN BÓN NHẢ CHẬM

Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý

Mã số: 62.44.01.19

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS Trần Đại Lâm

2. GS.TS Nguyễn Văn Khôi

Hà Nội - 2016

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của

PGS.TS Trần Đại Lâm và GS.TS Nguyễn Văn Khôi. Các số liệu, kết quả nêu trong

luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình khoa học

nào khác. Một số kết quả trong luận án là kết quả chung của nhóm nghiên cứu đã được

các đồng tác giả cho phép sử dụng.

Tác giả luận án

Trần Quốc Toàn

iii

LỜI CẢM ƠN

Luận án này được hoàn thành tại Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học và

Công nghệ Việt Nam. Trong quá trình nghiên cứu tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ

quí báu của các thầy cô, các nhà khoa học, các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình.

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS

Trần Đại Lâm và GS.TS Nguyễn Văn Khôi – những người thầy đã tận tâm hướng dẫn

khoa học, truyền cho tôi tri thức cũng như chỉ bảo, giúp đỡ, động viên, khích lệ và tạo

mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành bản luận án này.

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc Học viện Khoa học & Công nghệ và

Ban lãnh đạo Viện Hóa học cùng các cán bộ của Học viện, Viện đã giúp đỡ và tạo mọi

điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ phòng Vật liệu Polyme - Viện Hóa

học đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm cũng như đóng góp nhiều ý kiến quí

báu về chuyên môn trong việc thực hiện và hoàn thiện luận án.

Tôi xin trân trọng cảm ơn Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Thái Nguyên,các

trạm khuyến nông TP Sông Công và huyện Đồng Hỷ, Thái Nguyên đã tạo điều kiện để

tôi thử nghiệm, đánh giá sản phẩm.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư Phạm – Đại học

Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa Hóa học và các đồng nghiệp trong Khoa Hóa học

đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình, người thân và

bạn bè đã luôn tin tưởng, động viên, chia sẻ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi

trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả

Trần Quốc Toàn

iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

1 ASC Axit ascorbic - C6H8O5

2 APS Amoni pesunfat - (NH4)2S2O8

3 AAm Acrylamit - C3H5NO (CH2=CH–CONH2)

4 CRF Phân bón nhả có kiểm soát (Controlled Release Fertilizer)

5 CDU Ure formaldehit/Ure-crotonaldehit

6 DAP Điamonihiđrophotphat - (NH4)2HPO4

7 DCD Dixyandiamide

8 IR Phổ hồng ngoại

9 IBDU Ure-isobutyraldehit

10 IFA Hiệp hội phân bón quốc tế

11 MAP MgNH4PO4.6H2O

12 MBA N,N'- metylenbisacrylamit - C7H10N2O2

13 MC Trộn cơ hóa học

14 NUE Hiệu quả sử dụng N

15 NPK Phân chứa N, P, K

16 SEM Hiển vi điện tử quét (Scanning Electronic Microscopy)

17 SRF Phân bón nhả chậm (Slow Release Fertilizer)

18 PVA Poly vinylancol

19 PCF Phân bọc polyme

20 PSCF Phân bọc bằng polyme và lưu huỳnh

21 PU Polyurethan

22 UF Ure formaldehit

23 SA Amonisunfat (NH4)2SO4

24 SCU Phân bọc lưu huỳnh

25 MMT Montmorillonit

26 TGA Phân tích nhiệt trọng lượng (Thermal GravimetricAnalysis)

27 FAO Tổ chức lương thực và nông nghiệp liên hợp quốc

28 FAV Hiệp hội phân bón Việt Nam

v

MỤC LỤC

Trang

Trang bìa phụ

Lời cam đoan.................................................................................................................... ii

Lời cảm ơn ...................................................................................................................... iii

Mục lục.............................................................................................................................. v

Danh mục bảng biểu ........................................................................................................vi

Danh mục các hình ........................................................................................................ vii

MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................... 3

1.1. Vai trò của phân bón đối với sản xuất lương thực, tác động của việc sử dụng phân

bón tới môi trường, sinh thái và sức khoẻ. ....................................................................... 3

1.1.1. Vai trò của phân bón đối với sản xuất lương thực. ................................................ 3

1.1.2. Tác động của việc sử dụng phân bón tới môi trường, sinh thái và sức khoẻ ........ 4

1.2. Giới thiệu chung về phân bón nhả chậm ................................................................... 6

1.2.1. Khái niệm, phân loại và những ưu điểm của phân bón nhả chậm ......................... 6

1.2.2. Công nghệ phân bón nhả chậm ............................................................................ 10

1.2.3. Động học và cơ chế quá trình nhả chậm phân bón .............................................. 25

1.3. Giới thiệu một số nguyên vật liệu dùng chế tạo phân bón nhả chậm ..................... 32

1.3.1. Tinh bột và tinh bột biến tính ............................................................................... 32

1.3.2. Polyurethan ........................................................................................................... 34

1.3.3. Polyvinyl ancol ..................................................................................................... 35

1.3.4. Polyvinyl axetat .................................................................................................... 35

1.3.5. Bentonit ................................................................................................................. 36

1.4. Ứng dụng của phân bón nhả chậm .......................................................................... 37

1.4.1. Sử dụng phân bón nhả chậm trong nông nghiệp .................................................. 37

1.4.2. Sử dụng phân bón nhả chậm trong lĩnh vực phi nông nghiệp ............................. 42

1.4.3. Tình hình nghiên cứu phân bón nhả chậm ở Việt Nam ....................................... 44

CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................... 47

2.1. Nguyên liệu, hoá chất .............................................................................................. 47

2.2. Dụng cụ, thiết bị nghiên cứu ................................................................................... 47

2.3. Một số phương pháp phân tích phân bón ................................................................ 48

vi

2.3.1. Xác định hàm lượng nitơ tổng số ......................................................................... 48

2.3.2. Xác định hàm lượng photpho tổng số .................................................................. 49

2.3.3. Xác định hàm lượng kali tổng số ......................................................................... 49

2.3.4. Phương pháp xác định độ rã của lõi phân bón ..................................................... 49

2.3.5. Phương pháp xác định độ cứng của lõi phân ....................................................... 50

2.3.6. Phương pháp phân tích một số tính chất lý hóa của đất ...................................... 50

2.4. Phương pháp tiến hành ............................................................................................ 50

2.4.1. Nghiên cứu chế tạo lõi phân bón .......................................................................... 50

2.4.2. Nghiên cứu chế tạo vỏ bọc cho phân bón nhả chậm ............................................ 54

2.4.3. Xây dựng mô hình động học quá trình nhả chậm phân bón ................................ 56

2.4.4. Ứng dụng thử nghiệm phân bón nhả chậm cho một số cây trồng ....................... 58

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 65

3.1. Chế tạo lõi phân bón nhả chậm ............................................................................... 65

3.1.1. Biến tính tinh bột .................................................................................................. 65

3.1.2. Lựa chọn chất kết dính cho phân bón ure nhả chậm ............................................ 68

3.1.3. Lựa chọn chất kết dính cho phân bón NPK nhả chậm ......................................... 70

3.2. Chế tạo vỏ bọc cho phân bón nhả chậm .................................................................. 73

3.2.1. Đặc trưng vật liệu của lớp vỏ bọc ........................................................................ 73

3.3. Xây dựng mô hình động học quá trình nhả chậm phân bón ................................... 78

3.3.1. Nghiên cứu quá trình nhả phân bón trong nước................................................... 78

3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng nhả dinh dưỡng của phân bón................ 98

3.3.3. Ảnh hưởng của pH đến khả năng nhả dinh dưỡng của phân bón ...................... 100

3.3.4. Quá trình nhả phân bón trong đất ...................................................................... 101

3.3.5. Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của lớp vỏ phân bón ............................ 103

3.4. Ứng dụng phân bón nhả chậm cho một số cây trồng ............................................ 105

3.4.1. Ứng dụng phân bón nhả chậm cho cây bí xanh ................................................. 106

3.4.2. Ứng dụng phân bón nhả chậm cho cây chè........................................................ 113

KẾT LUẬN .................................................................................................................. 118

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 121

vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1. Thành phần nguyên liệu tổng hợp lõi phân ure nhả chậm (tính cho 100g) ........ 53

Bảng 2.2. Thành phần nguyên liệu tổng hợp lõi phân bón NPK (16:16:16) ....................... 53

Bảng 2.3. Thành phần nguyên liệu tổng hợp lõi phân bón NPK (30:10:10) ....................... 54

Bảng 3.1. Ảnh hưởng của thời gian biến tính tới tính chất của tinh bột .............................. 65

Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng PU đến độ dày lớp vỏ và tỉ lệ bọc ........................... 76

Bảng 3.3. Mô hình động học của phân ure nhả chậm với độ dày 25-30 µm ...................... 80



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 ........................................................................ 85


(30:10:10) với độ dày 40-50 µm ........................................................................ 86


(30:10:10) với độ dày 70-80 µm ........................................................................ 86

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 ........................................................................ 88


(30:10:10) với độ dày 40-50 µm ........................................................................ 88


(30:10:10) với độ dày 70-80 µm ........................................................................ 88

Bảng 3.12. Các tham số động học và phương trình động học nhả K của phân NPK

(30:10:10) với độ dày 25-30 µm ........................................................................ 90


(30:10:10) với độ dày 40-50 µm ........................................................................ 90


(30:10:10) với độ dày 70-80 µm ........................................................................ 91


(16:16:16) với độ dày 25-30 µm ........................................................................ 92


(16:16:16) với độ dày 40-50 µm ........................................................................ 93

vii


(16:16:16) với độ dày 70-80 µm ........................................................................ 93


(16:16:16) với độ dày 25-30 µm ........................................................................ 95


(16:16:16) với độ dày 40-50 µm ........................................................................ 95


(16:16:16) với độ dày 25-30 µm ........................................................................ 97


(16:16:16) với độ dày 40-50 µm ........................................................................ 97


(16:16:16) với độ dày 70-80 µm ........................................................................ 98

Bảng 3.24. Ảnh hưởng của phân bón ure nhả chậm đến thời gian sinh trưởng ................ 106

Bảng 3.25. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến sinh trưởng và phát triển của

cây bí xanh ........................................................................................................ 107

Bảng 3.26. Ảnh hưởng của lượng phân bón nhả chậm đến hình thái cấu trúc quả

bí xanh ............................................................................................................... 108

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

thành năng suất .................................................................................................. 109

Bảng 3.28. Hiệu quả kinh tế thu được của mô hình ứng dụng phân bón nhả

chậmcho cây bí xanh ......................................................................................... 110

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) .......................................................................... 113

Bảng 3.31. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến năng suất chè (tính trung

bình 7 lứa hái) ................................................................................................... 114

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) ..................................................................... 115

Bảng 3.33. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến tính chất lý – hóa của đất ............... 116

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. So sánh giữa bón phân thông thường (3 lần bón) với bón phân nhả chậm (chỉ

1 lần bón) ....................................................................................................... 9

Hình 1.2. Cấu tạo hạt phân nhả chậm bọc polyme......................................................... 15

Hình 1.3. Quá trình khuếch tán chất dinh dưỡng từ phân bón nhả chậm ...................... 26

Hình 1.4. Cấu trúc phân tử của amylozơ (a) và amylopectin (b) ................................... 33

Hình 1.5. Cấu trúc phân tử của Polyurethan .................................................................. 34

Hình 1.6. Cấu trúc phân tử của Polyvinyl ancol ............................................................ 35

Hình 1.7. Cấu trúc phân tử Polyvinyl axetat .................................................................. 36

Hình 1.8.Cấu trúc tinh thể 2:1 của Montmorillonit ........................................................ 37

Hình 2.1. Sơ đồ chế tạo lõi phân bón nhả chậm ............................................................. 52

Hình 2.2. Sơ đồ chế tạo vỏ phân bón nhả chậm ............................................................. 55

Hình 2.3. Ống PVC chứa đất, nước và phân nhả chậm ................................................. 58

Hình 3.1. Ảnh hưởng của thời gian biến tính tinh bột đến độ rã ................................... 66

Hình 3.2. Ảnh hưởng của thời gian biến tính tinh bột đến độ cứng .............................. 66

Hình 3.3. Phổ IR của tinh bột ......................................................................................... 67

Hình 3.4. Phổ IR của tinh bột biến tính .......................................................................... 67

Hình 3.5. Ảnh hưởng của loại chất kết dính đến độ rã lõi phân bón ure ....................... 69

Hình 3.6. Ảnh hưởng của loại chất kết dính đến độ cứng lõi phân bón ure .................. 69

Hình 3.7. Ảnh hưởng của chất kết dính đến độ rã lõi phân bón NPK (16:16:16) ......... 71

Hình 3.8. Ảnh hưởng của chất kết dính đến độ cứng lõi phân bón NPK (16:16:16) .... 71

Hình 3.9. Ảnh hưởng của chất kết dính đến độ rã lõi phân bón NPK (30:10:10) ......... 71

Hình 3.10. Ảnh hưởng của chất kết dính đến độ cứng lõi phân bón NPK (30:10:10) .. 72

Hình 3.11. Phổ IR của lớp vỏ PU ................................................................................... 73

Hình 3.12. Giản đồ TGA của lớp vỏ PU ........................................................................ 74

Hình 3.13. Ảnh SEM của lớp vỏ PU .............................................................................. 75

Hình 3.14. Ảnh hưởng của sáp parafin đến đặc tính nhả N của phân ure nhả chậm .... 75

Hình 3.15. Ảnh SEM của lớp vỏ với các độ dày khác nhau .......................................... 77

Hình 3.16. Đặc tính nhả N của các mẫu phân ure nhả chậm trong nước ...................... 78

viii

Hình 3.17. Mô tả sự nhả N của phân ure bằng dạng tuyến tính của phương trình biểu

kiến bậc 0 ..................................................................................................... 79

Hình 3.18. Mô tả sự nhả N của phân ure bằng dạng tuyến tính của phương trình biểu

kiến bậc 1 ..................................................................................................... 79

Hình 3.19. Mô tả sự nhả N của phân ure bằng dạng tuyến tính..................................... 80

của phương trình biểu kiến bậc 2 ................................................................................... 80

Hình 3.20. Đặc tính nhả N của các mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm trong nước . 81

Hình 3.21. Đặc tính nhả P của các mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm trong nước .. 81

Hình 3.22. Đặc tính nhả K của các mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm trong nước . 82

Hình 3.23. Đặc tính nhả N của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm ........................... 83

Hình 3.24. Đặc tính nhả P của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm ............................ 83

Hình 3.25. Đặc tính nhả K của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm ........................... 83

Hình 3.26. Mô tả sự nhả N của phân NPK (30:10:10) bằng dạng tuyến tính của

phương trình biểu kiến bậc 0 ....................................................................... 84


phương trình biểu kiến bậc 1 ....................................................................... 85

Hình 3.28. Mô tả sự nhả N của phân NPK (30:10:10) bằng dạng tuyến tính của phương

trình biểu kiến bậc 2 .................................................................................... 85

Hình 3.29. Mô tả sự nhả P của phân NPK (30:10:10) bằng dạng tuyến tính của phương






Hình 3.32. Mô tả sự nhả K của phân NPK (30:10:10) bằng dạng tuyến tính của phương






ix



















Hình 3.44. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình nhả N của phân ure nhả chậm ........ 98

Hình 3.45. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình nhả N của phân NPK (16:16:16)nhả

chậm ............................................................................................................. 99

Hình 3.46. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình nhả P của phân NPK (16:16:16) nhả

chậm ............................................................................................................. 99

Hình 3.47. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình nhả K của phân NPK (16:16:16) nhả

chậm ............................................................................................................. 99

Hình 3.48. Ảnh hưởng của pH đến quá trình nhả N của phân ure nhả chậm .............. 100

Hình 3.49. Ảnh hưởng của pH đến quá trình nhả dinh dưỡng của phân NPK (16:16:16)

nhả chậm .................................................................................................... 100

Hình 3.50. Đặc tính nhả N của các mẫu phân ure nhả chậm trong đất ....................... 101

Hình 3.51. Đặc tính nhả N của phân bón NPK nhả chậm trong đất ............................ 102

x

Hình 3.52. Đặc tính nhả P của phân bón NPK nhả chậm trong đất ............................. 102

Hình 3.53. Đặc tính nhả dinh K phân bón NPK nhả châm trong đất .......................... 102

Hình 3.54. Độ giảm khối lượng vỏ phân nhả chậm trong đất...................................... 103

Hình 3.56. Ảnh SEM bề mặt vỏ viên phân có độ dày 50µm chôn trong đất .............. 104

Hình 3.57. Ảnh SEM bề mặt vỏ viên phân có độ dày 70µm chôn trong đất .............. 105

Hình 3.58. Một số hình ảnh ứng dụng phân nhả chậm cho cây bí xanh, cây chè.....112

1

MỞ ĐẦU

Sự bùng nổ dân số hiện nay đã dẫn đến những vấn đề bức xúc về lương thực

thực phẩm. Sản xuất nông nghiệp từ chỗ dựa vào đất, phân chuồng, phân lá và các sản

phẩm sinh vật khác..., hiện nay phải dựa vào phân bón hóa học. Theo Tổ chức lương

thực và nông nghiệp liên hợp quốc (FAO) phân bón làm tăng năng suất cây trồng từ

35-45%, cho nên việc sử dụng phân bón trên thế giới cũng như ở Việt Nam là một tất

yếu [7].

Hiện nay, hiệu quả sử dụng phân bón ở Việt Nam và các nước trên thế giới là

rất thấp. Ở Việt Nam hiệu quả sử dụng phân urê đạt 30%-50%, phân lân 40%-45%,

kali 40%-50%, phần còn lại bị mất mát do nhiều nguyên nhân như do sự bay hơi của

amoniac, quá trình rửa trôi, xói mòn v.v... Điều này làm tăng chi phí, giảm hiệu quả

kinh tế và gây ô nhiễm cho môi trường, đất, nước và không khí [7]. Vì vậy, việc

nghiên cứu chế tạo ra các loại phân bón 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 [121].

Để nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, hiệu quả kinh tế và hạn chế ô nhiễm

môi trường, góp phần phát triển nền nông nghiệp xanh, sạch và bền vững, trong những

năm gần đây trên thế giới cũng như ở Việt Nam có xu hướng áp dụng công nghệ mới

vào lĩnh vực sản xuất phân bón. Một trong những hướng quan trọng nhất, có nhiều

triển vọng là nghiên cứu và phát triển kỹ thuật nhả chậm. Kỹ thuật này tạo ra các loại

phân bón có khả năng tăng cường sự phát triển của cây khi các chất dinh dưỡng được

đưa vào nền polyme hoặc bọc trong vỏ polyme. Chất dinh dưỡng được nhả dần cho

cây hấp thụ, do đó tránh được hiện tượng rửa trôi phân bón, tiết kiệm sức lao động và

chi phí sản xuất cũng như giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường. Các polyme được

sử dụng có khả năng phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường, không ảnh

hưởng xấu đến chất lượng đất, chất lượng nông sản [121].

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

2

phân bón nhả chậm nhập khẩu còn cao, gây chi phí lớn trong sản xuất. Vì vậy, luận

án“ 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 là vấn đề

cấp bách, giải quyết những bức xúc trong sản xuất thực tế đặt ra.

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)

Nội dung luận án:

- 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).

3

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Vai trò của phân bón đối với sản xuất lƣơng thực, tác động của việc sử dụng

phân bón tới môi trƣờng, sinh thái và sức khoẻ.

1.1.1. Vai trò của phân bón đối với sản xuất lương thực.

Phân bón là các chất hữu cơ hoặc vô cơ chứa các nguyên tố dinh dưỡng cần

thiết cho cây trồng nhằm giúp chúng sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao,

được bón vào đất hay hòa vào nước phun, xử lí hạt giống, rễ và cây con [7].

Hiện nay khoa học đã xác định được 92 nguyên tố hóa học có trong cây, trong

đó có 13 nguyên tố được coi là thiết yếu, cần được cung cấp qua phân bón. Dựa vào

lượng chất cây cần sử dụng, người ta chia các chất dinh dưỡng thiết yếu thành 3 nhóm

là các chất đa lượng, chất trung lượng và chất vi lượng:

- Nhóm dinh dưỡng đa lượng (NPK): là những chất cây cần với số lượng nhiều

gồm 3 chất là đạm (N), lân (P) và kali (K).

- Nhóm dinh dưỡng trung lượng (Ca; Mg; S): là những chất cây cần với số

lượng trung bình, gồm 3 chất là Canxi (Ca), Magie (Mg), Silic (Si)

- Nhóm dinh dưỡng vi lượng (Fe; Zn ; Mn; Cu ; B ; Mo; Cl): là những chất cây

cần với lượng ít, gồm 7 chất là Sắt (Fe), Kẽm (Zn), Mangan (Mn), Đồng (Cu), Bo (B),

Molypden (Mo) và Clo (Cl).

Các chất dinh dưỡng thiết yếu được cây hút ở dạng ion hòa tan chủ yếu từ đất

và phân bón. Đối với cây trồng, nguồn dinh dưỡng cung cấp từ đất không đáng kể so

với yêu cầu của cây nên phải bổ sung qua phân bón [7].

Theo tổ chức lương thực và nông nghiệp liên hợp quốc (FAO) phân bón làm

tăng năng suất cây trồng từ 35-45% và đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng cây

trồng. Cứ ba người sống trên hành tinh này thì có một người sống nhờ tăng năng suất

cây trồng [7].

Ngành công nghiệp sản xuất phân bón ra đời vào cuối thế kỷ 18, nhưng chỉ phát

triển mạnh vào những năm 60 của thế kỷ 20. Trong giai đoạn từ 1961 đến 2011, khi

dân số tăng từ 3 tỷ người lên gần 7 tỷ người thì sản lượng ngũ cốc tăng từ 0,9 tỷ tấn

lên trên 2,5 tỷ tấn và sản lượng tiêu thụ phân bón cũng tăng từ 30 triệu tấn dinh dưỡng

N-P2O5-K2O lên 176 triệu tấn. Qua đó cho thấy, sự gia tăng dân số và sản lượng ngũ

4

cốc là tương đương nhau trong khi sản lượng tiêu thụ phân bón có tỷ lệ tăng gấp đôi so

với dân số và sản lượng ngũ cốc [18].

Dự báo đến năm 2020, hơn 70% sản lượng ngũ cốc sẽ phải phụ thuộc vào phân

bón. Nhu cầu các chất dinh dưỡng tăng liên tục với tốc độ tăng trưởng dân số, đặc biệt

là ở các nước đang phát triển [36]. Với diện tích đất trồng trọt 1,6 tỷ ha, và chỉ có thể

bổ sung thêm 70 triệu ha vào năm 2050 để sản xuất lương thực cho dân số có thể đạt

13,4 tỷ người vào năm 2050 thì đòi hỏi một lượng dinh dưỡng rất lớn từ phân bón và

phân bón tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc bảo đảm an ninh lương thực thế

giới [18].

Đối với Việt Nam, trên 30 năm qua, phân bón đã góp phần quan trọng trong sự

phát triển của ngành nông nghiệp Việt Nam. Từ một nước thiếu lương thực, nước ta đã

trở thành cường quốc xuất khẩu gạo và các nông sản khác như cà phê, hồ tiêu,

chè...[3].

1.1.2. Tác động của việc sử dụng phân bón tới môi trường, sinh thái và sức khoẻ

Dân số thế giới và nhu cầu về lương thực, thực phẩm của con người ngày càng

tăng dẫn đến việc sử dụng phân bón hóa học ngày càng lớn. Tuy nhiên, hiệu quả sử

dụng phân bón của cây trồng hiện nay là rất thấp. Trung bình có khoảng 50-60% phân

đạm, lân, kali khi bón vào đất sẽ không được cây trồng sử dụng mà thải ra ngoài môi

trường. 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 [21],[121].

Sự ảnh hưởng của việc thất thoát phân bón đối với môi trường đã được nhiều

nhà khoa học chỉ ra từ lâu. Trong số phân bón chưa được cây trồng sử dụng, một phần

còn lại ở trong đất, một phần bị rửa trôi theo nước mặt do mưa, theo các công trình

thuỷ lợi ra các ao, hồ, sông suối gây ô nhiễm nguồn nước mặt. Một phần bị rửa trôi

theo chiều dọc xuống tầng nước ngầm và một phần bị bay hơi do tác động của nhiệt độ

hay quá trình phản nitrat hoá gây ô nhiễm không khí. Sự thất thoát nitơ ra ngoài không

khí là nguyên nhân chính làm giàu lượng nitơ trong bầu khí quyển. Tại nhiều khu vực

trên thế giới, nitơ và cả photpho xảy ra tình trạng tích tụ thành một lượng quá lớn cho

phép gây ảnh hưởng lớn tới môi trường, sức khỏe và hệ sinh thái [36].

Khi lượng phân bón dư thừa đi vào nguồn nước mặt đã làm tăng nồng độ chất

dinh dưỡng trong nước và gây ra hiện tượng phú dưỡng và tảo nở hoa gây hại. Mặt

5

khác, khi tảo và thực vật bậc thấp bị chết, xác của chúng bị phân hủy yếm khí, tạo nên

các chất độc hại, có mùi hôi, gây ô nhiễm nguồn nước [84].

Ở hầu hết các vùng canh tác, nitơ bị oxy hóa tạo thành nitrat dưới tác dụng của

vi khuẩn hoạt động có thể bị thấm hoặc bị tách khỏi rễ đi vào nước ngầm, nước mặt.

Nồng độ nitrat trong nước cao (do phân đạm chứa nitrat) làm ảnh hưởng đến sức khỏe

con người, động vật. Trong đường ruột, các nitrat bị khử thành nitrit, các nitrit được

tạo ra được hấp thụ vào máu kết hợp với hemoglobin làm khả năng chuyên chở oxy

của máu bị giảm. Nitrit còn là nguyên nhân gây ung thư dạ dày và nhiều căn bệnh

khác như bướu cổ, dị tật bẩm sinh, bệnh tim mạch [36].

Trong quá trình sử dụng phân bón nitơ, sự bay hơi của amoniac là tương đối

lớn, đặc biệt là khi sử dụng chúng trong môi trường đất có tính kiềm. Sự giải phóng

amoniac khi sử dụng phân bón có thể dẫn tới quá trình tích tụ chúng trong hệ sinh thái,

là nguyên nhân gây ra sự phá hủy hệ thực vật. Một lượng NH3 có thể bị oxi hóa và

được chuyển hóa thành axit, kết hợp với axit sunfuric (từ nguồn khí thải công nghiệp)

tạo thành mưa axit. Mưa axit là nguyên nhân phá hủy mùa màng hoặc axit hóa các hồ

chứa nước, gây ra tình trạng ngộ độc nhôm trong cá và thực vật [36].

Hiện nay, sự biến đổi khí hậu, thời tiết khắc nhiệt cũng là nguyên nhân chủ yếu

gây thất thoát phân bón. Ngoài việc phân bón bị mất mát do nước mưa dư chảy tràn thì

hiện tượng lũ lụt, làm xói mòn đất, phá vỡ cấu trúc của đất làm tăng nhanh lượng phân

bón bị rửa trôi. Sự nóng dần lên của trái đất đã làm tăng tốc độ hoà tan của phân bón

trong nước, tăng sự bay hơi amoniac [36].

Nguồn nguyên liệu và quá trình sản xuất phân hoá học có khi chứa các loại kim

loại nặng, các kim loại này được cây trồng hấp thụ và tích lũy trong sản phẩm. Người

và gia súc dùng sản phẩm chứa các kim loại này lâu ngày sẽ bị nhiễm độc, ảnh hưởng

trực tiếp đến sức khoẻ. Ví dụ: các nguyên tố như Cd, Cr, Pb, Ur hay Ra có chứa trong

phân lân có thể tích tụ trong đất trong thời gian dài và gây hậu quả nghiêm trọng [36].

Trong sản xuất nông nghiệp, ở các nước đang phát triển nông dân thường lạm

dụng phân bón, có nơi người nông dân bón phân gấp 2-3 lần so với nhu cầu đã làm

thất thoát lượng lớn phân bón, gây mất cân bằng sinh thái, ô nhiễm môi trường, đặc

biệt là nguồn nước ngầm, gây mưa axit, góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính, làm

giảm độ phì nhiêu đất, tích luỹ dư lượng trong nông sản [7].

6

Việc thất thoát phân bón vào môi trường đất đã ảnh hưởng đến các tính chất lí

hoá học và sinh học của đất, phá vỡ cấu trúc của đất, giảm tỉ lệ thông khí trong đất. Ví

dụ khi thất thoát (NH4)2SO4 sẽ làm dư thừa ion SO42- làm đất bị chua, pH của đất giảm,

một số vi sinh vật bị chết, tăng hàm lượng các ion kim loại hoà tan của Al, Mn, Fe...

gây ô nhiễm đất và độc hại với cây trồng. Khi phân bón vi lượng thất thoát sẽ làm tăng

hàm lượng kim loại nặng như Cu, Zn, Mn...trong đất làm cho thực vật sinh trưởng trên

đất bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ tích lũy kim loại nặng trong cơ thể và theo chuỗi thức

ăn đi vào cơ thểcon người và động vật. Ngoài ra, khi sử dụng phân bón không đúng sẽ

làm tăng dịch bệnh, dẫn tới phải sử dụng nhiều thuốc bảo vệ thực vật gây ô nhiễm môi

trường [36].

Theo FAV, nhu cầu phân bón hóa học cho sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam

năm 2014 khoảng 11 triệu tấn phân bón các loại, nếu hiệu suất sử dụng các loại phân

bón trung bình khoảng 45-50%, thì mỗi năm ngành nông nghiệp đã lãng phí khoảng

40-44 nghìn tỷ đồng. Việc thất thoát phân bón là nguyên nhân chính làm tăng chi phí

đầu vào cho sản xuất nông nghiệp. Ở Việt nam, ước tính chi phí cho phân bón và

thuốc bảo vệ thực vật chiếm khoảng 50% giá thành sản xuất lúa hiện nay [5],[21].

1.2. Giới thiệu chung về phân bón nhả chậm

1.2.1. Khái niệm, phân loại và những ưu điểm của phân bón nhả chậm

1.2.1.1. Khái niệm về phân bón nhả chậm

Ngành công nghiệp phân bón luôn phải đối mặt với những tồn tại khó tháo gỡ,

đó là vấn đề cải thiện hiệu quả sử dụng phân bón. Bởi vậy, việc rất cần thiết là phát

triển một loại phân bón mới. Bằng sự nỗ lực không ngừng, các nhà khoa học đã chế

tạo thành công loại phân bón mới, đáp ứng được những yêu cầu đặt ra, đó chính là

phân bón nhả chậm (Slow Release Fertilizer -SRFs) và phân bón nhả có kiểm soát

(Controlled Release Fertilizer-CRFs) [121].

Phân bón nhả chậm và nhả có kiểm soát là các loại phân bón có chứa dinh dưỡng

cho cây ở một dạng hoặc là a) làm chậm tính có sẵn cho cây hấp thu và sử dụng sau khi

đưa vào, hoặc là b) dạng có sẵn cho cây trong thời gian dài hơn rất nhiều so với “phân

bón có sẵn dinh dưỡng” như amoni nitrat hay ure, amoni photphat, kali clorua. Không

có sự khác biệt chính thức nào giữa phân bón nhả chậm và nhả có kiểm soát nên thường

được gọi chung là phân nhả chậm. Tuy nhiên, các sản phẩm N bị phân hủy bởi vi khuẩn

7

như UF (Ure-Formaldehit), trong thương mại thường được gọi là phân nhả chậm và các

sản phẩm dạng viên hoặc bọc được gọi là phân bón nhả có kiểm soát.

Ủy ban Chuẩn hóa Châu Âu đã đưa ra một số đề xuất về phân bón nhả chậm

trong đất như sau:một loại phân được mô tả là phân nhả chậm nếu chất dinh dưỡng

hoặc các chất dinh dưỡng được xem là nhả chậm, dưới những điều kiện nhất định như

ở nhiệt độ 250C, phải đáp ứng một trong ba tiêu chuẩn sau:

+ Nhả không quá 15% trong 24h.

+ Nhả không quá 75% trong 28 ngày.

+ Nhả ít nhất 75% trong khoảng thời gian đã định [121].

1.2.1.2. Phân loại phân bón nhả chậm

Phân nhả chậm được phân loại theo nhiều cách khác nhau theo các tiêu chí

khác nhau.

*Dựa vào các đặc điểm về cấu trúc hóa học, về tính chất vật lí như: độ chậm tan,

khả năng nhả các chất dinh dưỡng, phân nhả chậm được chia thành hai loại: là phân

không bọc (SRF) và phân có vỏ bọc (CRF).

- Phân không bọc nhả chậm (SRFs): là phân bón trong đó bằng cách thuỷ phân

hoặc phân huỷ sinh học hoặc bằng sự tan hạn chế, các chất dinh dưỡng được nhả dần

trong thời gian dài hơn so với phân bón hoà tan trong nước thông thường như amoni

sunfat, amoni nitrat và urê [66].

- Phân bọc nhả chậm (CRFs): là phân bón trong đó chất dinh dưỡng được kiểm

soát, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng trong một thời gian ở nhiệt độ xác định [66].

Tuy nhiên, Trenkel [121] và Shaviv [36] đã xác định sự khác biệt giữa hai loại

phân này. Trong trường hợp của SRF, mô hình nhả chất dinh dưỡng gần như là không

thể đoán trước, có thể thay đổi theo điều kiện khí hậu, loại đất. Ngược lại với CRFs,

mô hình nhả chất dinh dưỡng, số lượng và thời gian nhả chất dinh dưỡng có thể dự

đoán được và trong giới hạn nhất định.

*Theo Trenkel [121] và Shaviv [36] phân bón nhả chậm có thể được phân thành

3 loại sau:

- Các hợp chất hữu cơ có độ hoà tan thấp

Các hợp chất này thường là các sản phẩm ngưng tụ từ ure. Các hợp chất này

được chia nhỏ thành các chất phân huỷ sinh học như urea-formaldehyde (UF),

isobutylidene diurea (IBDU) hoặc urê acetaldehyde/cyclo diurea (CDU). Cơ chế nhả

8

chậm của phân không bọc dựa trên sự thủy phân từ từ trong nước và tác động của các

vi khuẩn trong đất.

-Phân bón bọc (kiểm soát việc nhả dinh dưỡng bằng lớp phủ)

Nhóm này gồm những phân bón mà tính tan của nó được điều khiển bởi tính

chất vật lí. Các loại phân bón có lõi hoặc hạt được phủ bằng vật liệu polyme hay như

là một chất nền làm giảm khả năng nhả chất dinh dưỡng. Các loại phân bón phủ được

chia thành phân phủ bằng vật liệu polyme hữu cơ hoặc nhựa nhiệt dẻo và phân bón

bọc bằng vật liệu vô cơ như lưu huỳnh hoặc chất khoáng ít tan. Các vật liệu polyme

hữu cơ bọc có thểlà polyme kị nước như polyolefin, cao su...hoặc polyme ưa nước

trong tự nhiên như ‟‟hydrogel‟‟làm chậm quá trình hoà tan phân bón do khả năng giữ

nước cao. Các loại ‟‟hydrogel‟‟ trên ít phổ biến hơn so với các loại phân bón phủ và

vẫn đang được phát triển.

-Các hợp chất vô cơ có độ hòa tan thấp

Các hợp chất vô cơ có độ hoà tan thấp như muối amoni photphat của kim loại

có công thức tổng quát là MeNH4PO4 xH2O (với Me là Mg, Fe, Zn, Mg hay K), ví dụ

KNH4PO4 và MgNH4PO4.

1.2.1.3. Ưu điểm của phân bón nhả chậm

- Giảm tối thiểu sự mất mát phân bón do xói mòn đất, sự bay hơi hay do kết

dính chặt vào đất và nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón. Việc sử dụng phân bón nhả

chậm có thể giảm từ 20-30% (hoặc lớn hơn) lượng phân bón so với phân bón thông

thường mà vẫn cho năng suất như nhau. Các chất dinh dưỡng được cung cấp suốt vòng

đời phát triển của cây, theo từng giai đoạn phát triển của cây, nhu cầu dinh dưỡng ở

từng thời điểm được cung cấp đúng lúc, đúng liều và đúng cách. Đồng thời giúp rễ cây

phát triển tốt và sâu, góp phần tăng sức đề kháng của cây [121].

- Phân bón nhả chậm giúp cải thiện sự hấp thu các chất dinh dưỡng của thực vật

thông qua việc nhả chất dinh dưỡng đầy đủ theo thời gian, làm giảm đáng kể lượng

hao hụt chất dinh dưỡng, đặc biệt là mất nitơ, nitrat qua việc rửa trôi NO3- và bay hơi

của NH3. Góp phần làm giảm thiểu các loại khí gây hiệu ứng nhà kính như N2O và

nguy cơ ô nhiễm mạch nước ngầm, không khí [121].

9

- Phân bón nhả chậm làm giảm độc tính đối với cây trồng (đặc biệt là cây trồng

từ hạt) và hàm lượng muối của chất nền, bắt nguồn từ nồng độ ion cao trong đất, do

quá trình hòa tan nhanh của phân bón truyền thống, vì thế góp phần cải thiện tính an

toàn trong nông nghiệp. Không gây chết cây do sốc dinh dưỡng khi mới bón, không

gây thoái hoá và làm chết các vi sinh vật đất, giảm thiểu rủi ro mà phân bón gây ra đối

với cây trồng và môi trường như cháy lá, ô nhiễm nguồn nước và hiện tượng phú

dưỡng. Ngoài ra phân bón nhả chậm còn cải thiện chất lượng đất, tăng tỉ lệ nảy mầm

cây [40].

- Giảm số lần bón phân trong một vụ, chỉ cần bón 1 lần duy nhất cho cả vụ nên

tiết kiệm thời gian, công lao động và kinh tế cũng như chi phí trong sản xuất, giảm bớt

sự tác động cơ học đến đất do sử dụng nhân công hoặc máy móc mỗi lần bón phân gây

nén chặt đất [71],[121].

Hình 1.1. So sánh giữa bón phân thông thường (3 lần bón) với bón phân nhả chậm

(chỉ 1 lần bón) [4]

- Việc sử dụng phân bón nhả chậm đóng góp vào chương trình quản lí phân bón

tiên tiến và sáng tạo, hệ thống canh tác công nghệ cao. Việc dự đoán tốt việc nhả chất

dinh dưỡng lâu dài của một số loại phân nhả chậm cho phép phát triển các phần mềm

bón phân sử dụng trên các loại cây trồng khác nhau, vùng đất khác nhau. Trong sản

xuất rau chuyên canh, phân bón nhả chậm được sử dụng một lần cho nhiều loại cây

trồng, ví dụ rau diếp, cải thảo, đậu tằm, bông cải xanh...giúp nâng cao chất lượng và an

toàn của rau quả và nông sản [121].

- Giảm độ pH trong đất có môi trường kiềm. Sử dụng phân bón ure bọc lưu

huỳnh làm tăng độ axit vì cả lưu huỳnh và ure đều góp phần làm đất chua (pH đất

10

giảm). Tuy nhiên, quá trình axit hóa có thể có lợi cho sự hấp thu phốt pho và sắt (Fe).

Ngoài ra, lưu huỳnh là chất dinh dưỡng cần thiết cho tất cả các loại cây trồng [121].

1.2.2. Công nghệ phân bón nhả chậm

1.2.2.1. Phân không bọc nhả chậm

Phân không bọc nhả chậm thường là các loại phân chứa ure. Loại phân này là

sản phẩm ngưng tụ trong điều kiện thích hợp của ure với các chất hữu cơ như

formaldehit (phân ure-formaldehit: UF), isobutyraldehit (phân ure-isobutyraldehit:

IBDU), crotonaldehit (Ure-crotonaldehit: CDU). Cơ chế nhả chậm của phân không

bọc dựa trên sự thủy phân từ từ trong nước và tác động của các vi khuẩn trong đất.

Tốc độ nhả chậm phân bón được kéo dài nhờ kiểm soát chiều dài mạch ngưng

tụ, kích thước hạt phân bón, lượng nước sẵn có...Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới

hoạt tính vi khuẩn (như nhiệt độ, độ ẩm, pH, độ thông thoáng khí của đất...) cũng có

ảnh hưởng đến tốc độ nhả phân bón.Trong số các loại phân không bọc nhả chậm được

sản xuất thì phân nhả chậm trên cơ sở UF đóng góp thị phần lớn nhất trên thế giới còn

phân IBDU và CDU có mức độ sử dụng thấp hơn do giá thành của chúng cao hơn so

với phân UF.

Ngoài ra các loại phân không bọc còn được tạo ra bằng nhiều cách khác như

trộn các chất dinh dưỡng với vật liệu nền hay tạo hợp chất ít tan, sử dụng các vật liệu

có khả năng lưu giữ chất dinh dưỡng nhằm hạn chế khả năng nhả dinh dưỡng của phân

bón... Đã có nhiều vật liệu khác nhau được sử dụng làm chất nền như: cao su, vật liệu

kết dính, polyme, zeolit, zeolit biến tính, khoáng sét...[36],[57],[86],[102].

* Phân ure-formaldehit (UF) -38%N

Ure-formaldehit được tạo thành nhờ phản ứng của formaldehit với ure dư trong

các điều kiện được kiểm soát (pH, nhiệt độ, phần mol, thời gian phản ứng…), kết quả

là thu được hỗn hợp metylen ure với chiều dài mạch khác nhau.

Nói chung phân ure-formaldehit có tốc độ giải phóng nitơ chậm và phù hợp với

hầu hết các loại cây trồng. Do độ tan thấp nên chúng sẽ không làm cháy thảm thực vật

cũng như không gây cản trở quá trình nảy mầm. Do có hiệu quả hơn ở nhiệt độ cao

nên chúng được sử dụng phổ biến hơn tại các vùng có khí hậu ấm áp [36],[121].

* Phân ure-isobutyraldehit/isobutylidene diurea (IBDU) – 32% N

11

Ure-isobutyraldehit là một sản phẩm ngưng tụ từ phản ứng của isobutyraldehit

(dạng lỏng) với ure. Sản phẩm của phản ứng ngưng tụ của ure với isobutyraldehit là

các oligome đơn. Để thu được tỷ lệ IBDU tối ưu thì điều quan trọng là phải dừng phản

ứng bằng cách trung hòa tại điểm mà hầu hết sản phẩm là IBDU.

Hàm lượng nitơ theo lý thuyết của loại phân này là 32,18%, trong khi lượng

nitơ cần thiết tối thiểu được xác định là 30%. Cơ chế nhả chậm của loại phân này dựa

trên sự thủy phân từ từ của IBDU tan chậm trong nước và tạo thành ure, nó được

chuyển thành ion amoni và sau đó là nitrat nhờ vi khuẩn trong đất. Tốc độ giải phóng

nitơ là một hàm của kích thước hạt, độ ẩm, nhiệt độ và pH.

IBDU là một tinh thể rắn màu trắng, chứa từ 30% N đến 90% N dưới dạng tan

được trong nước. Mức độ tan trong nước của IBDU bị ảnh hưởng bởi kích thước viên

và lượng nước có sẵn. Vì sự giải phóng đạm của IBDU không lệ thuộc vào vi sinh vật

nên nó xảy ra đều đặn tại nhiệt độ tương đối thấp. Do vậy, đây là một sản phẩm được

ưa chuộng để bón cho cây trồng trong mùa lạnh [36],[121].

* Phân Ure-crotonaldehit/Crotonylidene diurea (CDU) - 32,5% N

Ure-crotonaldehit là sản phẩm ngưng tụ của phản ứng giữa ure với andehit

axetic có xúc tác axit. Khi hòa tan vào nước, nó sẽ phân rã từ từ thành ure và

crotonaldehit. Như trường hợp IBUD, với CDU thì kích thước hạt cũng ảnh hưởng lớn

đến tốc độ nhả nitơ (thường nhả rất chậm với hạt có kích thước lớn).

CDU bị phân rã bởi cả con đường thủy phân và vi khuẩn trong đất. Nhiệt độ, độ

ẩm, những hoạt động sinh học có ảnh hưởng lớn đến tốc độ nhả nitơ. Mặc dù vậy,

trong đất có môi trường axit, CDU phân hủy chậm hơn so với IBDU. Các quá trình

nông hóa của CDU trong đất là tương tự như IBDU. Tại Nhật Bản và Châu Âu, CDU

được sử dụng chủ yếu trong nông nghiệp đặc biệt [36],[121].

* Ure-Triazon

Ure-Triazon là sản phẩm của phản ứng của ure amoniac-formaldehit. Thành

phần chính trong phân bón này là triazon, đây là chất có vòng sáu cạnh với 6 nguyên

tử, ba trong số đó là nguyên tử N. Loại phân này chứa khoảng 28% N và được giới

thiệu là loại phân bón lỏng dùng chủ yếu cho cỏ [36].

*Phân trên cơ sở chất nền

12

Loại phân nhả chậm này thường là viên nén hay dạng bánh, trong đó các chất

dinh dưỡng thường được trộn với chất kết dính hay sử dụng các vật liệu có khả năng

lưu giữ và giải phóng chậm chất dinh dưỡng. Trong nhiều trường hợp, UF hoặc IBDU

được thêm vào hỗn hợp. Bản chất của các sản phẩm này, trong nhiều trường hợp tương

tự SRF khác, khả năng nhả của nó chủ yếu dựa trên bề mặt với tỉ lệ khối lượng các sản

phẩm (tức là kích thước lớn sẽ nhả chậm hơn). SRF dựa trên chất nền được sử dụng

trong thời gian hạn chế, chủ yếu cho vườn nhà [36].

Zeolit tự nhiên có nhiều tiềm năng làm phân bón nhả chậm, bởi chúng có khả

năng lưu giữ NH4NO3 và KNO3 khi các chất này được phủ lên tinh thể zeolit

[102],[117]. Nghiên cứu về khả năng nhả P và K từ hai loại phân bón zeolit và

KH2PO4 cho thấy phân bón từ zeolit vẫn nhả P sau hơn 70 ngày ngâm, trong khi P từ

KH2PO4 đã nhả hết sau 50 ngày. Ngoài ra khả năng hấp phụ và giải phóng lưu huỳnh

cũng đã được tìm thấy ở Nano-zeolit có bổ sung nguồn lưu huỳnh. Loại phân bón nano

này có khả năng nhả các chất dinh dưỡng trong 1000-1200 giờ, trong khi thời gian nhả

của phân bón thông thường chỉ lên đến 300-350 giờ [113]. Để cải thiện hiệu quả sử

dụng N của phân đạm, zeolit tự nhiên mao quản (Z) và zeolit mao quản nano(NZ)

được sử dụng là chất nền trong quá trình điều chế phân bón. Phân bón urê thương mại

và các chất hấp phụ được trộn với tỷ lệ khối lượng từ 1: 1 đến 1:10. Các hỗn hợp với tỉ

lệ 1: 1 của zeolite tự nhiên: urê và NZ: urê có hàm lượng N tổng tương ứng là 18,5 và

28%, có khả năng nhả N tương ứng là 34 và 48 ngày trong đất, trong khi với ure thông

thường việc nhả N không quá 4 ngày ở điều kiện thường [38].

Một loại zeolit tự nhiên kiểuclinoptilolit trơ, không độc hại có cấu trúc lí tưởng

cho quá trình trao đổi và hấp phụ ion có thể được sử dụng như một chất nền cho phân

bón nhả chậm hay phụ gia cho thức ăn gia súc, cải thiện tính chất lí hóa của đất [99].

Khi biến tính zeolit bởi hexadecyltrimethylammonium tạo ra zeolit biến tính

(SMZ) có khả năng hấp thụ tốt anion (NO3-, PO4

3-) và giải phóng chậm các anion này

nên SMS có tiềm năng lớn để chế tạo phân bón nhả chậm, kiểm soát việc giải phóng

NO3-, PO4

3- và các anion khác. Kết quả cho thấy khả năng hấp phụ P của SMZ tăng

gấp 4,9 lần so với zeolit chưa biến tính (zeolit-A). P từ SMZ vẫn còn khả năng giải

phóng sau 1080 giờ ngâm, trong khi P từ KH2PO4 đã hết sau 264 giờ [41],[133].

13

Elaine I và cộng sự [57] đã để điều chế phân ure nhả chậm nanocomposit dựa

trên sự xen lớp của ure vào khoáng sét montmorillonit với các tỉ lệ khác nhau. Các vật

liệu được tổng hợp theo ba bước: trộn, đùn và sấy khô. Khoáng sét montmorillonit và

urê được cân riêng và trộn sẵn, sau đó bổ sung một lượng nước thích hợp ở 250C để

thu được hỗn hợp dẻo. Hỗn hợp được cho vào máy ép đùn trục vít để đùn thành viên

hình trụ có đường kính 3mm và dài 5 mm, sau đó sấy khô ở nhiệt độ phòng trong 48

giờ. Phân bón ure – nanocomposites đã được sản xuất thành công với hàm lượng ure

từ 50-80%. Kết quả phân tích cho thấy, ure nhả nhanh và hoàn tất trong thời gian <1

giờ, còn ure – nanocomposites với tỉ lệ khối lượng montmorillonit/ure là 1:1 nhả chậm

hơn, chỉ hoàn thành nhả sau 8-10 giờ ngâm trong nước ở nhiệt độ phòng.

Ni Xiaoyu, Wu Yuejin và cộng sự [100] đã giới thiệu một phương pháp mới sản

xuất ure nhả chậm (S-ure), khi sử dụng bentonit và một polymer hữu cơ (OP) để tạo

thành một cấu trúc mạng tinh thể ba chiều. Mẫu B-ure được chuẩn bị bằng cách

trộnbentonit (5%) vớiurê. Sử dụng một lượng OP (0,15%) để thay thế bentonit để được

sản phẩm (P-urê). Sản phẩm S-ure thu được bằng cách trộn OP với một tỷ lệ bentonit

(từ 1% đến 5%) và urê theo cùng một phương pháp. Các hỗn hợp B-ure, P-ure, S-ure

đều được cho vào khuôn hình trụ dài 100mm, với đường kính 10mm để tạo viên ở

nhiệt độ phòng, sau đó sấy khô ở 800C, trong thời gian 8 giờ trước khi sử dụng. Các

thử nghiệm nhả tĩnh trong 1 lít nước cho thấy 75% trong số 12gam mẫu S-urê nhả

trong khoảng 14 giờ, dài hơn nhiều so với ure thông thường (< 0,5giờ). Quá trình

khuếch tán N được kiểm soát bởi cấu trúc mạng tinh thể, quá trình này có thể được

tăng cường bằng cách tăng lượng bentonit.

Một loại phân bón nhả chậm dựa trên sự tương tác của nano chitosan với

phân bón NPK đã được tổng hợp bởi E. Corradini [58]. Trong nghiên cứu này, các hạt

nano chitosan dùng để kết hợp với các loại phân bón NPK thu được bằng cách trùng

hợp axit metacrylic. Kết quả phân tích đã chỉ ra sự tồn tại các tương tác tĩnh điện giữa

các hạt nano chitosan với các yếu tố N, P và K.

Tro bay là vật liệu tiềm năng để sản xuất phân bón nhả chậm.Yoo JG và cộng

sự [130] sử dụng tro bay từ than thải sản xuất phân bón K nhả chậm và cải tạo đất. Tro

bay được phản ứng với KOH để tạo thuận lợi cho việc ngâm tẩm K cũng như tăng

cường lực liên kết. Các loại phân bón sản xuất từ tro bay có khả năng hấp thụ nước, đã

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Yoo%20JG%22%5BAuthor%5D

14

ức chế quá trình nhả K. Trong nghiên cứu của D.Kamalakar [56], tác giả đã sử dụng

tro bay làm nguyên liệu tổng hợp phân bón ZnSO4 nhả chậm, vôi được sử dụng làm

chất kết dính (vì nó có chi phí thấp và sẵn có). Phân bón được chế tạo bằng cách trộn

đều ZnSO4, tro bay và vôi, sau đó đúc thành viên hình cầu có đường kính 1cm đến

1,8cm. Tỷ lệ khối lượng ZnSO4 trong viên phân thay đổi từ 5, 10, và 15%. Khối lượng

chất kết dính thay đổi từ3, 4 và 5%. Tỷ lệ khối lượng phân bón và tro bay là 92: 8,

86:14 và 80:20.

Solihin và cộng sự [115] đã tổng hợp chất phức hợp cao lanh-KH2PO4 và cao

lanh-NH4H2PO4 bằng cách trộn cơ hóa học (MC) ứng dụng làm phân bón nhả chậm.

Hỗn hợp cao lanh-KH2PO4 và cao lanh-NH4H2PO4 đã được chuẩn bị với khối lượng

cao lanh từ 25-75%. Hỗn hợp được nghiền nhỏ trên máy nghiền bi rồi cho vào máy

trộn với tốc độ quay 200-700 rpm để đánh giá khả năng kết hợp của KH2PO4 và

NH4H2PO4 cũng như ảnh hưởng của chúng đến khả năng nhả K+, NH4

+, PO4

3-. Kết quả

cho thấy quá trình MC đã được áp dụng thành công để kết hợp KH2PO4 và NH4H2PO4

vào cấu trúc cao lanh vô định hình. Trong 24 giờ ngâm trong nước, sự giải phóng K+và

PO43-

từ hỗn hợp cao lanh-KH2PO4 chỉ đạt 10% còn sự giải phóng NH4+ và PO4

3- từ

hỗn hợp cao lanh- NH4H2PO4 đạt từ 25-40%. Kết quả này cho thấy MC có thể được

phát triển để cao lanh có thể được sử dụng làm chất nền cho phân bón nhả chậm chứa

K+, NH4

+ và PO4

3+.

Để giảm thiểu tác động tiêu cực của môi trường, việc sử dụng các kĩ thuật oxi

hóa N trong lignin cũng đã được áp dụng để chế tạo phân đạm nhả chậm [60],[80].

Loại phân nhả chậm này đã được áp dụng cho cây lúa trong các thí nghiệm nhỏ. So

với phân bón (NH4)2SO4 thông thường, lignin tạo ra nguồn N thích hợp khi áp dụng

với liều lượng cao trong sản xuất hạt giống.

Ngoài ra, các chất thải rắn giàu đạm từ ngành công nghiệp da được sử dụng như

vật liệu hấp phụ P và K để làm phân bón NPK nhả chậm mới, trong đó N có nguồn

gốc từ collagen. Các nghiên cứu của Francisco G.E. [61] cho thấy quá trình hấp phụ

này là đa lớp, phù hợp với mô hình Freundlich. Các thử nghiệm sơ bộ cho thấy P và K

kết hợp với hỗn hợp giàu N (collagen) là một lựa chọn thú vị để sử dụng như phân

NPK. Việc áp dụng các công thức NcollagenPK cho cây lúa, cho thấy kết quả nông học

đầy hứa hẹn.

*Các hợp chất vô cơ có độ hòa tan thấp

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032591011002956

15

G.El Diwani [65] đã sử dụng chất khoáng vô cơ có độ hòa tan thấp là

MgNH4PO4.6H2O (MAP) làm phân bón nhả chậm. Nghiên cứu đã sử dụng ion magie

từ sản phẩm phụ của quá trình sản xuất muối với NH3 thu hồi từ nước thải công

nghiệp. Hiệu quả của MAP được nghiên cứu tại pH=7-11, ở hai tỉ lệ mol khác nhau

của Mg: NH4+: PO4

3- (1:1:1 và 1,6:0,6:1). Kết quả cho thấy pH=9,6 là tối ưu nhất.

Yetilmezsoy K [128] đã thu hồi N từ nước thải phân gia cầm và kết tủa MAP trong

loại bùn kị khí (USAB) để làm phân bón nhả chậm và thử nghiệm trên sự phát triển

của cây rau sam, cải xoong và cỏ (lolium perenne). Kết quả nghiên cứu đã khẳng định

sự phục hồi N từ UASB xử lí sơ bộ từ nước thải phân gia cầm bằng kết tủa MAP và áp

dụng MAP như loại phân bón nhả chậm có giá trị sử dụng trong nông nghiệp.

Sharrock P [111] đã nghiên cứu biến đổi chất thải từ động vật, xác chết thành

phân bón nhả chậm thay cho việc chôn lấp, ủ phân hay biogas. Khi xử lí ở nhiệt độ cao

các chất thải này để lại một lượng tro (gần 30%) có thành phần chủ yếu là canxi

photphat và một số muốichứa Na, K, Mg. Lượng tro này được nghiên cứu chuyển

thành phân bón nhả chậm bằng cách sử dụng hỗn hợp axit để hòa tan một phần lượng

sản phẩm đốt cháy còn dư và tạo thành bùn. Sau đó trung hòa axit và làm đặc hỗn hợp

phản ứng thu được sản phẩm cuối cùng là chất rắn tinh thể màu trắng. Kết quả cho

thấy kết tủa không tan (thạch cao) góp phần kiểm soát sự nhả các ion hòa tan, tỉ lệ nhả

nitrat đã chậm lại.

1.2.2.2. Phân bọc nhả chậm

Phân bọc nhả chậmđược tổng hợp từ nguyên liệu là phân tan truyền thống với

vỏ bọc là các chất ít tan trong nước hoặc không tan trong nước, bị phân hủy bởi các tác

nhân sinh học, hóa học hay vật lý...Lớp vỏ đóng vai trò là lớp bảo vệ và điều khiển quá

trình thấm nước vì thế kiểm soát tốc độ nhả dinh dưỡng của phân.

Hình 1.2. Cấu tạo hạt phân nhả chậm bọc polyme [4]

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Yetilmezsoy%20K%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Sharrock%20P%22%5BAuthor%5D

16

Hiện nay, các loại vật liệu chính đang được sử dụng để làm vỏ bọc của phân

nhả chậm là:

- Lưu huỳnh

- Polyme (ví dụ: polyolefin, polyurethan, nhựa ureformandehit, polyeste...)

- Muối của axit béo (ví dụ Canxistearat)

- Latex, cao su, gôm guar, các chất chống kết dính có nguồn gốc từ dầu mỏ, sáp.

- Ca3(PO4)2 và Mg3(PO4)2, MgO, MgNH4PO4, MgKPO4

- Thạch cao photpho, đá photphat, khoáng sét attapulgit.

- Than bùn (viên ép được bọc trong than bùn: phân khoáng hữu cơ).

- Thành phần cây xoan Ấn Độ (neem).

Có ba nhóm phân bọc nhả chậm thường gặp là: phân bọc lưu huỳnh (SCU),

phân bọc polyme (Polyme Coated Fertilizer- PCF), và phân bọc bằng polyme và lưu

huỳnh (PSCF) [121].

*Phân bọc lưu huỳnh(thường gặp là phân ure bọc lưu huỳnh, SCU):

Lưu huỳnh đã được sử dụng để sản xuất phân nhả chậm trong nhiều thập kỷ

qua. Lưu huỳnh là nguyên tố dinh dưỡng thứ cấp của cây trồng, có giá thành rẻ, dễ

kiếm, được sử dụng đầu tiên để chế tạo lớp vỏ bọc của phân ure nhả chậm. Ngoài ra,

lưu huỳnh có tác dụng diệt nấm, giảm xu hướng đóng vón của nhiều loại phân bón.

Lưu huỳnh có tính axit giúp trung hòa độ kiềm của đất.

Sau khi bọc hạt ure bằng lưu huỳnh, một chất kết dính dạng sáp được sử dụng

để làm kín các lỗ xốp bên trong lớp lưu huỳnh. Dinh dưỡng của SCU được giải phóng

nhờnước thẩm thấu qua các lỗ xốp, khe nứt nhỏ của lớp bọc lưu huỳnh hay lỗ hổng do

lớp bọc không hoàn hảo trong sản xuất. Sau đó, ure bị hoà tan từ phần lõi của viên

phân và nhanh chóng được phân tán trong dung dịch đất. Tốc độ giải phóng ure được

kiểm soát bằng cách thay đổi chất lượng và chiều dày lớp vỏ lưu huỳnh [121].

SCU thường có màu nâu hoặc vàng hay màu trắng, tùy vào nguồn urê được sử

dụng. SCU chứa từ 30 – 40% N tính theo số lượng chất bọc N.

Các điều kiện môi trường như nhiệt độ cao và việc tiếp xúc với đất tương đối

khô cũng làm phân huỷ lớp vỏ và tăng tốc quá trình nhả chất dinh dưỡng. Nhược điểm

của loại phân này là ure có thể giải phóng nhanh ở giai đoạn ban đầu và sau đó nhanh

17

chóng bị cạn kiệt khiến cho cây trồng bị chết và làm giảm hiệu quả phân bón. Ưu điểm

của loại phân này là giá thành thấp. Sản phẩm với tên thương mại là Lescolà một ví dụ

về phân bón loại này hiện đang được bán trên thị trường thế giới.

Phân ure bọc lưu huỳnh thường được sử dụng trong ngành công nghiệp sân

gôn, bãi cỏ.

Có 4 lợi ích chính của phân ure bọc lưu huỳnh:

+ Ure với hàm lượng 46% N được cho là cao, vì thế khi có lớp vỏ lưu huỳnh thì

hàm lượng N chỉ còn từ 30 - 40%.

+ Phân ure không bọc có khả năng thấm và thoát amoni nhanh do quá trình bay

hơi. Nhưng khi có vỏ bọc lưu huỳnh thì hiện tượng trên giảm đáng kể.

+ Lưu huỳnh là loại vật liệu rẻ, dễ kiếm, có nhiệt độ nóng chảy 156oC

+ Lưu huỳnh còn là nguồn dinh dưỡng thứ cấp cho cây trồng [128].

Choi [85] đã chế tạo phân ure bọc lưu huỳnh bằng cách phun lưu huỳnh nóng

chảy lên các hạt phân ở các điều kiện nhiệt độ áp suất nhất định. Với góc phun 400 và

sử dụng nhiều giá phun,đồng thời kéo dài thời gian phun để thu được lớp phủ lưu

huỳnh đồng nhất, mẫu phân này có mức nhả tối thiểu là 32,8% sau 7 ngày.

Ayub [60] chế tạo lưu huỳnh phủ ure trong một giá phun 2 chiều và đánh giá ảnh

hưởng củanhiệt độ của khí phun, tốc độ dòng lưu huỳnh lỏng và khí phun tới chất

lượng của lớp phủ lưu huỳnh khi xét tốc độ nhả chậm. Khi nhiệt độ khí phun thấp, các

hạt lưu huỳnh hóa rắn nhanh trước khi phủ lên bề mặt ure, trong khi ở nhiệt độ cao gần

với nhiệt độ nóng chảy, sự hóa rắn lưu huỳnh xảy ra sau khi phủ lên bề mặt ure, giúp

tạo lớp phủ đồng đều hơn.

Một kỹ thuật khác được giới thiệu bởi Detrick [76] trong đó phân nhả chậm

được phủ một lớp lưu huỳnh bên trong lớp phủ polyme. Kĩ thuật mới cho phép các

monome phản ứng trên bề mặt của các hạt phân đã bọc lưu huỳnh để tạo thành polyme

bọc phía ngoài. Lớp phủ lưu huỳnh được bảo vệ bởi lớp polyme thứ hai này đã chứng

minh khả năng chống bám dính và hạn chế sự phân rã cơ học gây ra bởi các tác động

bên ngoài, sự mài mòn, vận chuyển. Phân bọc lưu huỳnh và polyme thể hiện các đặc

tính nhả có kiểm soát tốt khi so sánh với loại phân chỉ bọc ure. Hạt urê ban đầu được

làm nóng trước ở một giá phun nóng chảy và sau đó được phun phủ lưu huỳnh trong

một trống quay nóng. Các hạt này tiếp tục được phun với polyol diethylene glycol

18

triethanolamine và monome diisocyanate trong một trống quay thứ hai với nhiều vòi

phun.Kết quả cho thấy tỉ lệ nhả chất dinh dưỡng sau 7 ngày là 38%.

* Phân bọc polyme: Đây là dạng phân bón nhả chậm ưu việt nhất về mặt kỹ thuật

do nó có khả năng kiểm soát tuổi thọ của sản phẩm và sau đó là hiệu quả vận chuyển

chất dinh dưỡng. Trong hầu hết các hệ sinh thái nhà vườn, phân bón nhả chậm bọc

polyme được dùng thay thế cho phân bọc lưu huỳnh bởi chúng cung cấp chất dinh

dưỡng thường xuyên hơn và có một mô hình nhả chất dinh dưỡng phù hợp hơn. Lớp

phủ polyme có thể là màng bán thấm hoặc không thấm nước với lỗ xốp nhỏ. Công

nghệ phân bón bọc polyme tùy thuộc vào sự lựa chọn vật liệu phủ và các quy trình kỹ

thuật phủ được áp dụng. Việc nhả chất dinh dưỡng qua lớp màng polyme bị ảnh hưởng

bởi độ dày lớp màng polyme và nhiệt độ đất, không bị ảnh hưởng bởi tính chất của đất

như pH, độ mặn, kết cấu, hoạt động của vi khuẩn, khả năng trao đổi ion của đất...Quá

trình nhả chất dinh dưỡng của hầu hết các loại phân nhả chậm bọc polyme được quyết

định bởi sự khuếch tán của nước qua lớp màng bán thấm polyme. Khi nhiệt độ của đất

tăng, tốc độ nhả chất dinh dưỡng tăng [36],[121]. Nhiều loại polyme đã được sử dụng

làm lớp phủ phân bón như polyme nhiệt rắn, polyme nhiệt dẻo, hoặc những những

chất phân hủy sinh học. Những polyme tự nhiên phân hủy sinh học như: tinh bột,

chitosan, lignin, natri alginat, pectin, hydroxypropylmethylcellulose, natri cacboxyl

methylcellulose, xanthan gum, latex …đã và đang được sử dụng để thay thế các

polyme tổng hợp do chúng có giá thành thấp, có thể hạn chế xói mòn đất, độc tính thấp

và khả năng phân hủy sinh học tuyệt vời, thân thiện với môi trường

[37],[62],[72],[114]. Tuy nhiên các lớp phủ từ polyme tự nhiên cho tính chất cơ lý

thấp, tuổi thọ ngắn, đôi khi lại không phù hợp với nhu cầu chuyển hóa của cây trồng

nên được thường biến tính hay ghép với các polyme tổng hợp khác (polyvinyl ancol,

acrylic Axit…) để làm tăng độ bền cơ lý [52],[88],[122],[125].

Mỗi chất tạo màng đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc bọc tạo

màng được thực hiện bằng cách nhúng hạt phân bón vào dung dịch chất tạo màng hoặc

phun phủ dung dịch nóng chảy hoặc dung dịch phân tán trong dung môi của chất tạo

màng lên bề mặt hạt phân bón.

Ngoài thành phần phân bón chính và vật liệu tạo màng bọc, trong thành phần của

phân bón nhả chậm bọc polyme còn có chất mang. Nó thường là các loại khoáng sét tự

nhiên có tính chất lưu giữ và duy trì các thành phần vô cơ và hữu cơ trong đất (bentonit,

19

diatomit...). Các loại khoáng sét này thường được biến tính để có được các tính chất về

điện tích và bề mặt đáp ứng từng mục đích cụ thể. Các khoáng sét này cũng có tính chất

nhả chậm phân bón và tăng cường khả năng giữ nước của đất. Ngoài ra, sự có mặt của

khoáng sét còn làm tăng độ bền cơ học của phân bón dạng viên [39],[50].

-Lớp màng bao bằng nhựa polyme: Điển hình cho loại phân bón này là các

nhãn hiệu Osmocote và Sierra của Công ty Scotts. Màng bao thường gồm nhiều lớp và

quá trình nhả chất dinh dưỡng được kiểm soát bằng cách điều chỉnh chiều dày của lớp

màng bao. Tuổi thọ sản phẩm thường từ 3 đến 16 tháng. Hơi nước thẩm thấu qua các

lỗ xốp vi mao quản trong lớp màng bao hoà tan phân bón tạo thành một áp suất thẩm

thấu bên trong làm giãn nở lớp màng polyme mềm dẻo. Quá trình này khiến cho các lỗ

xốp nở ra và chất dinh dưỡng được giải phóng vào dung dịch đất [120].

- Lớp màng bao bằng nhựa nhiệt rắn: Một số polyme nhiệt rắn phổ biến như

polyurethan, nhựa epoxy, nhựa alkyd, nhựa polyeste, nhựa phenol, nhựa melamin,

nhựa silicon... trong đó, polyurethan (PU) được sử dụng phổ biến hơn cả [101],[115].

Wu và cộng sự [103] cho rằng lớp phủ dày có thể gây tác động xấu đến chất

lượng đất trồng nếu nó không phân rã song song cùng với sự nhả dinh dưỡng. Do đó,

tác giả đã chế tạo phân bón nhả chậm với lớp phủ polyurethan.Quá trình phủ

polyurethan được thực hiện trong một trống quay để có thể thêm các thành phần

isocyanat, polyol và sáp vào thời điểm nhất định. Phản ứng giữa isocyanat và các

polyol tạo thành một lớp phủ polyurethan có độ dày khoảng 10-15 µm trên bề mặt

hạt và thành phần sáp có tác dụng như chất bôi trơn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá

trình phủ.

Yang [131] sử dụng polystyren phế thải làm vật liệu phủ và trộn thêm sáp và

polyurethan làm chất kết dính, giúp tiết kiệm chi phí đồng thời làm tăng khả năng

kiểm soát sự nhả chất dinh dưỡng trong phân bón. Đầu tiên, polyurethan được tạo

rabằng cách khuấy diphenylmethan diisocyanat trong etyl axetat và dầu thầu dầu, sau

đó PU được trộn cùng với polystyren hòa tan trong etyl axetat. Các hạt phân bón sau

đó được phun phủ bằng dung dich này, sử dụng giá phun Wurster và sấy khô ở 400 C

trong 24h để loại bỏ etyl axetat dư.Khi lớp phủ dày hơn thì tốc độ nhả chất dinh dưỡng

chậm hơn và sự có mặt của sáp trong dung dịch phủ không cho thấy hiệu quả rõ rệt.

Trong khi đó, PU rất hiệu quả trong việc làm tăng khả năng kiểm soát nhả.

20

Điển hình cho loại phân bón này là nhãn hiệu Polyon (Tập đoàn Công nghiệp

Pursell), sử dụng công nghệ bọc lớp phản ứng để trùng hợp 2 monome tạo thành một

lớp màng bao rất mỏng. Chất dinh dưỡng được giải phóng nhờ sự khuếch tán thẩm

thấu và quá trình nhả chất dinh dưỡng được kiểm soát bằng cách điều chỉnh chiều dày

lớp màng bao. Công nghệ này thu được lớp vật liệu bao ít bị trương hơn so với phân

nhả chậm bọc nhựa polyme và chiều dày lớp phủ ban đầu có xu hướng được duy trì.

Mặc dù nhiệt độ vẫn là yếu tố môi trường chi phối quá trình nhả phân bón nhưng công

nghệ này có mô hình nhả chất dinh dưỡng ít phụ thuộc nhiệt độ hơn so với phân nhả

chậm bọc nhựa polyme, quá trình cung cấp chất dinh dưỡng thường xuyên hơn [120].

- Lớp màng bao bằng nhựa nhiệt dẻo: Các loại nhựa nhiệt dẻo như polyolefin,

poly(vinylidenclorua), polyacrylamit, polyvinyl axetat, polyvinyl ancol, polysulfones...

và các copolyme của chúng cũng được sử dụng làm vật liệu bao cho phân bón nhả

chậm bọc polyme [34],[122]. Sản phẩm thương mại tiêu biểu là nhãn hiệu Multicote

và Nutricote.

Nghiên cứu của Han [123] đã phát triển 3 loại phân bón nhả chậm nhằm tăng

cường hiệu quả hấp thụ nitơ cho cây chè. Trong nghiên cứu này, phân ure được phủ

bằng Ca-Mg phostphat, polyolefin và polyolefin có thêm dicyandiamide (DCD). Các

hạt phân được đặt trong một máy trộn có bề mặt trong trơn nhẵn, DCD được hòa tan

trong axit photphoric loãng và được phun lên các hạt. Các hạt sau khi phun được bọc

trong bột Ca-Mg phostphat và được phun một lớp sáp kết dính. Phân bọc polyolefin và

(polyolefin+DCD) cũng được chế tạo tương tự. Nhóm nghiên cứusử dụng kính hiển vi

điện tử quét để nghiên cứu hình thái học bề mặt của lớp phủ, kết quả cho thấy khả

năngkiểm soát chịu ảnh hưởng rõ rệt bởi hình thái học bề mặt của lớp phủ. Tương tự

như các loại phân bón bọc polyme khác, chất dinh dưỡng được giải phóng nhờ quá

trình khuếch tán qua lớp màng bao. Nhiệt độ trong đất làm tăng tốc quá trình nhả dinh

dưỡng, tuy nhiên công nghệ bọc màng được thiết kế để giảm thiểu ảnh hưởng này

nhằm cung cấp chất dinh dưỡng thường xuyên và ổn định hơn.

Tomaszewska [88] đã sử dụng polysulfone làm lớp phủ cho phân NPK để

kiểm soát quá trình nhả các chất dinh dưỡng. Trong 5 giờ ngâm trong nước, lớp phủ

có độ xốp 38,5% (được tạo ra từ polyme 13,5%) có 100% NH4+ được nhả, trong khi

chỉ có 19,0% NH4+ được nhả với lớp phủ có độ xốp 11%. Ngoài ra, việc phủ phân

bón đã cải thiện độ bền viên phân, khả năng lưu giữ dinh dưỡng trung bình khoảng

21

40% so với phân NPK không bọc. Việc bổ sung tinh bột vào lớp phủ polysulfoneđể

cải thiện khả năng phân hủy sinh học của lớp phủ đã được tác giả nghiên cứu [90].

Sau 5giờ ngâm trong nước, lớp phủ đơn polysulfone với 0,5% khối lượng tinh bộtnhả

gần 65% NH4+, 48,3% phốt phát và 40,3%K

+. Khi thử nghiệm với 3 lớp phủ tạo ra

với cùng hàm lượng polyme cho thấy chỉ có 16% NH4+, 11,8% PO4

3- và 9,3%K

+

được giải phóng.

Wanjie Li và cộng sự [122] đã tiến hành tổng hợp lớp phủaxit acrylamide-co-

acrylic dùng chế tạo phân bón nhả chậm (PMSF). Acrylamit, axit acrylic và Urea được

trùng hợp và ghép với nhau trên điện cực Ti/PbO2 sử dụng Ce (IV) là chất khơi mào.

Kết quả cho thấy, phân bón PMSF chứa 32,5% nitơ, 13% photpho, 13% kali có tốc độ

nhả đạt 80% trong vòng 60 ngày.

- Lớp màng bằng vật liệu siêu hấp thụ nước: Hiện nay, vật liệu polyme siêu hấp

thụ nước đang thu hút sự quan tâm nghiên cứu do những tính chất có lợi cho việc sản

xuất phân bón nhả chậm. Vật liệu siêu hấp thụ nước là những polyme ưa nước có cấu

trúc mạng lưới 3 chiều, có khả năng hấp thụ lượng nước gấp hàng trăm lần so với khối

lượng của chúng và không bị loại bỏ ngay cả khi tăng áp lực. Chúng có nhiều ứng

dụng hấp dẫn trong nông nghiệp và trồng trọt do giảm được lượng nước tưới và tần

suất tưới, đặc biệt là ở các khu vực bị hạn hán. Phân bón nhả chậm bọc polyme siêu

hấp thụ nước không chỉ giúp nhả chất dinh dưỡng một cách có kiểm soát mà còn cải

thiện tính giữ nước, cải tạo đất trồng thông qua sự thông thoáng khí, hạn chế sự thoái

hóa đất trồng, làm giảm sự mất nước do bay hơi, giảm sự ô nhiễm môi trường và giảm

tỉ lệ mắc bệnh cho cây trồng [114],[127]. Các vật liệu siêu hấp thụ nước thường sử

dụng là các polyacrylate/polyacrylamit tạo lưới,các copolyme ghép tạo lưới của

anhydrit maleic, các copolyme ghép của polyacrylonitril tinh bột/xenluzơ thủy

phân…[59],[79],[92-93].

Guo [93] đã chế tạo phân ure nhả chậm chứa 16,74% N với 2 lớp phủ: lớp phủ

bên trong bằng tinh bột và lớp phủ bên ngoài bằng copolyme ghép từ axit acrylic và

acryamit. Sản phẩm có khả năng hấp thụ nước gấp 80 lần khối lượng của nó trong nước

máy, ở nhiệt độ phòng trong 80 phút. Cơ chế nhả chậm các chất dinh dưỡng có liên

quan tới việc hấp thụ nước của lớp phủ khiến chúng bị trương lên và biến đổi thành

dạng hydrogel. Các chất dinh dưỡng được hòa tan trong nước của hydrogel và khuếch

tán chậm qua hệ thống mạng lưới của hydrogel thông qua sự di chuyển của nước từ

22

hydrogel vào trong đất. Các nghiên cứu quá trình nhả chất dinh dưỡng cho thấy tỉ lệ nhả

đạt 10%, 15% và 61% sau các khoảng thời gian tương ứng là 2, 5 và 30 ngày.

Nhóm nghiên cứu của Falu Zhan đã nghiên cứu nhiều loại phân bón nhả chậm

với lớp phủ là polyme siêu hấp thụ nước [94]. Polyme siêu hấp thụ nước được tổng

hợp bằng nhiều cách khác nhau. Phân lân nhả chậm với lớp phủ là polyme siêu hấp thụ

nước được tổng hợp bởi phản ứng este hóa của polyvinyl ancol (PVA) và axit

photphoric (H3PO4)có khả năng hấp thụ nước khoảng 480 lần trong nướccất ở nhiệt độ

phòng trong24 giờ, hàm lượng của P2O5 trong sản phẩm là 31,2% [62]. Loại phân NP

nhả chậm với lớp phủ polyme siêu hấp thụ nước và giữ ẩm đã đượctổng hợp từ tinh

bột cacboxyl methyl, axit acrylic, amoniac, ure, diammoniphotphatchứa 22,6% N,

7,2% P (tính theo P2O5) theo khối lượng, có khả năng hút nước gấp khoảng 85 (g/g)

lần trong nước máy và giải phóng chậm chất dinh dưỡng [92].

Lan Wu [79] đã giới thiệu phân bón nhả chậm NPK phủ polyme siêu hấp thụ

và giữ nước bằng cách tạo mạng lưới poly(axit acrylic) và khoáng diatomit - chứa urê

(lớp vỏ bên ngoài), chitosan (lớp phủ bên trong), và phân bón NPK dạng hạt (lõi). Sản

phẩm chứa 8,47% kali (theo K2O), 8,51% phot pho (theo P2O5), và 15,77% nitơ, có

khả năng hút nước gấp 75 lần khối lượng của chính nó ở nhiệt độ phòng trong 2 giờ.

Rui Liang và cộng sự [107] đã nghiên cứu chế tạo phân bón nhả chậm với lớp

phủ kép từ ure-fomandehit bên trong và vật liệu ghép attapugit hữu cơ với polyacrylic

axit bên ngoài. Với lớp phủ này, nước sau khi khuếch tán qua lớp vỏ ngoài sẽ từ từ

thâm nhập vào lớp vỏ ure-fomandehit bên trong để hòa tan ure, sau đó ure sẽ được nhả

từ từ thông qua sự trao đổi giữa nước trong hydrogel và độ ẩm của đất. Độ dày của lớp

phủ và khả năng hòa tan của ure-fomandehit là các yếu tố kiểm soát khả năng nhả

chậm. Phân bọc với độ dày lớp phủ cao hơn và độ hòa tan thấp hơn sẽ cho kết quả nhả

chậm dinh dưỡng tốt nhất. Ngoài ra, lớp phủ kép với lớp polystyren phía trong và lớp

phủ ngoài từ axit acrylic đã được Liang chế tạo. Nghiên cứu cho thấy lớp phủ phía

ngoài không chỉ làm tăng khả năng kiểm soát nhả chất dinh dưỡng mà còn giữ nước

hiệu quả, đặc biệt ứng dụng tốt cho các khu vực dễ bị hạn hán.

Boli Ni và cộng sự [43] đã chế tạo một loại phân bón urea gồm 2 lớp có khả

năng nhảchậm và giữ nước (DSWU). Etylxenlulozơ được sử dụng làm lớp phủ bên

trong và poly(acrylic axit-co-acrylamide)được sử dụng làm lớp phủ bên ngoài, có khả

năng phân hủy sinh học trong đất. Sản phẩm chứa 21,1% N, có khả năng hút nước gấp

70 lần khối lượng của chính nó. Trong một nghiên cứu khác,Boli Ni [44] đã tổng hợp

23

phân bón nhả chậm trên cơ sở khoáng sét tự nhiên Attapulgit (APT), màng

etylxenlulozơvà natri cacboxylmetylxenlulozơ/Hydroxyletylxenlulozơhydrogel. Các

phân bón chứa N đã được sử dụng là ure, amoni sunfat và amoni clorua.

Phân bón nitơ nhả chậm và phân bón Bo giữ nước đã được Lihua Xie [82] tổng

hợp dựa trên rơm lúa mì và Attapulgite.Rơm lúa mì đã được sử dụng làm vật liệu

khung cho quá trình trùng hợp ghépaxit acrylic để tạo thành hợp chất siêu hấp thụ. Ure

và borax đã được đưa vào để cung cấp chất dinh dưỡng nitơ (N) và bo (B) tương ứng.

Sản phẩm này có cấu trúc lõi/vỏ. Lõi là ure trong attapuligite và mạng lưới alginate, vỏ

được biến tính hóa học rơm lúa mỳ ghép poly(axit acrylic)/attapulgite, hợp chất siêu

hấp phụ có chứa ure và borax. Chất siêu hấp thụ có khả năng thấm hút nước là 186g/g

trong nước máy. Sản phẩm thu được có hàm lượng nitơ và Bo tương ứng là 23,3% và

0,65%, có khả năng nhả chậm và giữ nước, kinh tế, không độc trong đất và thân thiện

môi trường, có thể ứng dụng tốt trong nông nghiệp và làm vườn.

Shaohua Qin [109] đã giới thiệu phân bón nitơ nhả chậm với độ thấm hút nước

cao (SRNFWA) được tạo ra bởi nhiều liên kết ngang(acrylic amide axit acrylic)/

bentonit và urê. Kết quả thu được phân bón nhả ít hơn 15% vào ngày thứ ba và lên tới

gần 75% sau 30 ngày trong nước cất. Độ hấp thụ nước là 700g/g và 150g/g trong nước

cất và trong dung dịch NaCl 0,9% tương ứng.

Kĩ thuật phun phủ polyme sử dụng các dung môi hữu cơ không chỉ đòi hỏi chi

phí cao cho dung môi và thu hồi dung môi, mà còn gây nhiều tác động độc hại đến môi

trường. Do đó, để hạn chế các vấn đề này, việc sử dụng các polyme dạng dung dịch

đang được quan tâm nghiên cứu. Donida đã nghiên cứu bọc phân ure bằng một loại

polyme thương mại có sẵn là Eudragit L30-D55® (copolyme axit metacrylic), sử dụng

giá phun 2 chiều với hướng phun cao nhất. Áp suất và nhiệt độ của khí phun cao hơn

sẽ tạo lớp phủ đồng nhất hơn do tạo thành các giọt nhỏ hơn và cải thiện sự phân bố của

huyền phù. Tuy nhiên, lớp màngphủ bên ngoài phân bón được chế tạo từ Eudragit lại

không có hiệu quả với các loại đất có pH> 5.5 [89].

Yonghui Liu và cộng sự [129] đã phun lớp polyme latex vào các hạt phân bón

trong một tầng sôi để sản xuất ure nhả chậm. Đây là một công nghệ thân thiện môi

trường vì nó không cần bất kỳ dung môi hữu cơ độc hại. Quá trình phun lớp polyme

latex xảy ra trong một tầng sôi với sự va chạm các hạt ure, lớp phủ các hạt ure là ngẫu

nhiên, liên tục và nhiều.

24

B. Tyliszczak [46] nghiên cứu và chế tạo phân bón nhả chậm amoni nitrat hoặc

ure bằng poly(axit acrylic) (PAA) theo phương pháp chiếu xạ vi sóng. Kết quả cho thấy,

quá trình trương nở của hydrogel chứa amoni nitrat giảm khi tăng nồng độ amoni nitrat.

Tốc độ giải phóng cao nhất trong 24 giờ đầu tiên, sau đó đạt giá trị không đổi.

Chao Chen [48] đã cải thiện tính chất của màng chitosan sử dụng làm phân bón

nhả chậm bằng cách sử dụng tác nhân tạo lưới suberoyl clorua để tạo liên kết ngang

cho N-phthaloylchitosanacylated. Kết quả cho thấy mức độ kết ngang dao động từ 0,0-

7,4%. Độ nhả của các chất dinh dưỡng khác nhau, bao gồm các nguyên tố đa lượng

(N, P, K), nguyên tố vi lượng (Zn2+và Cu

2+) và chất tăng trưởng thực vật (axit

naphthylacetic), được điều chỉnh bằng cách thay đổi mức độ liên kết ngang trong

vậtliệu. Khả năng tạo màng chitosan ban đầu được duy trì, trong khi tính chất cơ học,

tính kị nước và khả năng nhả chậm đã được cải thiện.

Xiaozhao Han [126] đã tổng hợp màng blend tinh bột/polyvinyl ancol (PVA)

phân hủy sinh học làm lớp phủ cho phân bón dạng hạt. Kết quả cho thấy thành phần

tối ưu là tỉ lệ khối lượng tinh bột: PVA bằng7:3, hàm lượng chất tạo liên kết ngang

formandehit là 10% khối lượng. Tinh bột đã liên kết với PVA bằng các liên kết ngang,

giúp cải thiện khả năng tương hợp màng tinh bột/PVA. Màng tinh bột/PVA có thể

phân hủy trong môi trường đất.

Suherman [116] đã tổng hợp phân ure nhả chậm bằng cách bọc màng tinh bột/

Axit acrylic.Lớp màng bọc được tạo ra bằng cách trộn đều tinh bột với axít acrylic,

polyetylen glicol (PEG) và nước. Quá trình bọc urê dạng hạt được tiến hành bằng cách

phun lên bề mặt của nó lớp mỏng dung dịch phủ. Tỉ lệ nhả dinh dưỡng sẽ giảm khi

giảm nhiệt độvà nồng độ tinh bột cao.

Constantin Neamţu [51] đã tổng hợp phân bón nhả chậm chứa N, P, Ca và Mg

bằng cách bọc vỏ trong hệ thống urea-formaldehyde.Tính chất nhả chậm và độ thấm

nước đã được kiểm tra và thử nghiệm trên cây Arabidopsis thaliana. Kết quả đã tìm

được mức độ thẩm thấu nitơ phụ thuộc vào độ tan của phân bón nhả chậm là 61,19%

cho hệ chất dinh dưỡng N-P-Ca và 31,97% cho hệ chất dinh dưỡng N-P-Mg.Các phân

bón mới N-P-Ca-Mg đã làm giảm sự mất các chất dinh dưỡng trong đất, nước và

không khí, giảm các chất thải và các chất ô nhiễm cũng bảo vệ sinh quyển và sức khỏe

người tiêu dùng.

25

*Phân bọc bằng polyme và lưu huỳnh (PSCF)

Do hiệu suất tương đối thấp của phân bọc lưu huỳnh mà các nhà khoa học đã

cải tiến thành sản phẩm mới, trong đó phân bọc lưu huỳnh được bao phủ thêm bởi một

lớp mỏng polyme hữu cơ. Như vậy PSCF là sản phẩm có màng bọc thứ nhất là lưu

huỳnh và một màng bọc thứ hai là polyme. Lớp polymecó tác dụng nâng cao khả năng

chống thất thoát của các hạt phân và cho thấy khả năng nhả tốt hơn phân bón bọc lưu

huỳnh hay phân bọc polyme. Sản phẩm được sử dụng rộng rãi cho thị trường phi nông

nghiệp như sân gôn, cây cảnh…So với các sản phẩm phản ứng từ ure thì phân bọc, cụ

thể là bọc đa lớp lưu huỳnh và vật liệu polyme là có hiệu quả kinh tế cao hơn do giá

thành thấp hơn. Phương pháp sử dụng phân bọc trộn với phân thông thường theo

những tỷ lệ khác nhau đang ngày càng gia tăng. Bên cạnh đó, nó cho phép điều khiển

nhả chậm các loại dinh dưỡng khác ngoài nitơ. Nhãn hiệu thương mại nổi tiếng của

loại phân bón này là Lesco Poly Plus, TriKote, Scott Poly-S...[121].

1.2.3. Động học và cơ chế quá trình nhả chậm phân bón

1.2.3.1.Cơ chế nhả chất dinh dưỡng từ phân bón nhả chậm

Cơ chế nhả dinh dưỡng của phân bón nhả chậm là một quá trình phức tạp và rất

khó để đưa ra một cơ chế rõ ràng do nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loại phân bón

nhả chậm, tính chất của vật liệu phủ, các điều kiện nông học và nhiều yếu tố khác. Cho

đến nay, đã có rất nhiều nghiên cứu về cơ chế quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân

bón nhả chậm được đưa ra trong các tài liệu tham khảo và vẫn đang tiếp tục được phát

triển. Tuy nhiên đây hầu hết là các cơ chế đề xuất, vẫn chưa có phương pháp chuẩn đủ

tin cậy để định lượng lượng dinh dưỡng được giải phóng, thiếu sự tương quan giữa số

liệu thu được từ phòng thí nghiệm và thực tế. Trên thực tế, hầu hết các nỗ lực nhằm

đưa ra cơ chế của quá trình nhả chất dinh dưỡng từ phân bón nhả chậm đều dựa trên

việc thừa nhận rằng sự nhả dinh dưỡng được kiểm soát bởi tốc độ thấm nước và hơi

vào phần lõi viên phân thông qua lớp vỏ. Một trong số các cơ chế được đề cập nhiều

trong các tài liệu nghiên cứu là mô hình khuếch tán chất dinh dưỡng của Liu [62] và

Shaviv [37], áp dụng cho các loại phân bọc nhả chậm.

Theo mô hình này, quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân bón nhả chậm gồm

3 giai đoạn chính:

+ Giai đoạn 1: Vật liệu phủ trương lên do hấp thụ nước từ đất và chuyển thành

dạng hydrogels, làm tăng kích thước các lỗ trống của màng phủ, hình thành một lớp

nước giữa lớp phủ trương và phần lõi, tạo điều kiện cho quá trình khuếch tán chất dinh

26

dưỡng từ phần lõi.

+ Giai đoạn 2: Nước khuếch tán chậm vào phần lõi viên phân và hòa tan một

phần chất dinh dưỡng. Phần dinh dưỡng hòa tan này nhả chậm vào đất thông qua quá

trình trao đổi nước giữa lớp màng hydrogel và đất.

+ Giai đoạn 3: Các vi sinh vật trong đất sẽ bám lên lớp vỏ trương và phân hủy

phần còn lại của viên phân.

Hình 1.3. Quá trình khuếch tán chất dinh dưỡng từ phân bón nhả chậm [40]

Cơ chế khuếch tán này giải thích một cách hiệu quả bản chất quá trình nhả chất

dinh dưỡng từ phân bọc nhả chậm. Để dự đoán quá trình nhả chậm bằng các thông số

hóa lý, các số liệu định lượng...các nhà nghiên cứu đã đề xuất nhiều mô hình toán học

dựa trên các cách tiếp cận thực nghiệm và bán thực nghiệm. Bằng cách nghiên cứu ảnh

hưởng của bản chất màng phủ, độ dày màng phủ, nhiệt độ...có thể chế tạo được loại

phân bón nhả chậm có tốc độ nhả dinh dưỡng phù hợp với chu kì sinh trưởng và phát

triển của các loại cây trồng.

Tuy nhiên, hầu hết các cơ chế liên quan đến quá trình nhả của CRF đều phụ

thuộc chính vào cơ chế khuếch tán, với việc chấp nhận bỏ qua yếu tố nhiệt độ, chiều

dày lớp phủ, loại chất dinh dưỡng, sự có mặt hoặc không của các vi khuẩn trong đất.

Lớpphủpoly

me

Lõiviê

nphân Màn

gphủ

Chấtdinhdƣỡ

ng

Nƣớckhuếcht

ánvàophầnlõi

viênphân qua

màngphủ

Nƣớchòa tan

chấtdinhdƣỡn

gtronglõiviên

phân

Chấtdinhdƣỡng

hòa tan

khuếchtánrakhỏ

ilớpmàngphủ

27

1.2.3.2.Dự đoán quá trình nhả chất dinh dưỡng từ CRF

Có nhiều mô hình toán học thực nghiệm và bán thực nghiệm đã được đặt ra để

cung cấp lý thuyết kết nối cơ chế nhả chất dinh dưỡng và tính chất tan rã của hệ.

Trong trường hợp này, mô hình nhả được sử dụng như một công cụ để thiết kế

phân bón nhả chậm sao cho đạt kết quả tốt nhất.

Những cách tiếp cận thường có là:

+ Mô hình khuếch tán

+ Mô hình động học bậc 0

+ Mô hình động học bậc 1

+ Mô hình Higuchi

Ngoài ra còn có các mô hình động học bậc 2, mô hình Korsmeyer-Peppas,mô

hìnhHixson Crowell…[63],[114].

Trong trường hợp riêng: các mô hình được đề xuất thừa nhận rằng quá trình nhả

chất dinh dưỡng không chỉ bị khống chế bởi tốc độ khuếch tán các chất hòa tan từ

phân bón mà còn phụ thuộc vào tốc độ xâm nhập của nước/hơi của CRT thông qua

màng phủ.

*Mô hình khuếch tán

Mô hình toán học được phát triển cho quá trình nhả ure từ các hạt bọc lưu

huỳnh trong đất thừa nhận rằng quá trình khuếch tán ure qua màng phủ thông qua các

lỗ được tạo bởi sự ăn mòn lớp phủ và quá trình chuyển này bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ

và hàm lượng nước trong đất. Vì vậy, sự khuếch tán dinh dưỡng ra thông qua lớp vỏ,

mô hình này được biến đổi bằng cách sử dụng Định luật Fick 1:

Trong đó:

m: Khối lượng ure khuếch tán khỏi hạt

D: Hệ số khuếch tán hiệu quả của ure trong nước

k: diện tích mặt cắt

Ck: nồng độ ure

Quá trình dự đoán này tuân theo thực tế là “ particle flux” tỉ lệ thuận với gradient

nồng độ. Cần lưu ý rằng, đây không phải gradient nồng độ gây ra bởi sự chuyển động

28

của các hạt không đẩy nhau. Tức là, các hạt chuyển động một cách ngẫu nhiên ở mức độ

phân tử, và sự chuyển động ngẫu nhiên này làm giảm gradient nồng độ.

Thêm vào đó, nghiên cứu của Tarell liên quan đến sự khuếch tán của ure qua

màng phủ lưu huỳnh theo 2 bước được giới thiệu trong mô hình sau:

ớ

ớ

Trong đó:

mr=m/M0, M0 là khối lượng ban đầu của ure trong hạt

Csat : nồng độ của dung dịch bão hòa ure

l: chiều dày màng phủ

ρ: khối lượng riêng hạt ure

tl: thời gian ban đầu của quá trình nhả

Tương tự, nghiên cứu này cũng đề cập đến lí do bỏ qua 1 vài thông số quan

trọng cũng như các đặc trưng liên quan tới quá trình khuếch tán của các hợp chất hoạt

động sinh học… Đây chính là lý do mà mô hình Arenius liên quan đến hệ số khuếch

tán được đề xuất:

(1.3)

Trong đó:

T: nhiệt độ K

EA release: năng lượng hoạt hóa của quá trình khuếch tán ure

Biểu thức này giải thích sự phụ thuộc của tốc độ nhả vào nhiệt độ. Mô hình

tương tự như vậy để mô tả quá trình nhả chất dinh dưỡng từ CRF trong hệ tọa độ một

chiều cũng được biết đến. Tuy nhiên, thừa nhận rằng, trong mô hình này, hệ số khuếch

tán phụ thuộc vào thời gian.

D=D0.tn (1.4)

Trong đó:

t: thời gian

D0: giá trị ban đầu tại t=0

n: hằng số

29

Sự phụ thuộc của D vào thời gian là đường mô tả quá trình nhả theo thời gian

( đồ thị dạng chữ S) có thể không thu được khi chỉ áp dụng mô hình của Fick để mô tả.

*Mô hình động học bậc 0

Mô hình này mô tả hệ mà ở đó nồng độ chất dinh dưỡng nhả theo thời gian là

không đổi. Mô hình này thừa nhận quá trình hòa tan ở bề mặt không đổi và không có

điều kiện cân bằng. Mô hình này hiệu quả trong trường hợp các chất dinh dưỡng nhả

từ màng đồng nhất và nhả chậm.

Biểu thức toán học: Q0 – Qt =k0.t (1.5)

Trong đó:

Qt: lượng chất dinh dưỡng hòa tan ở thời điểm t

Q0: nồng độ đầu của chất dinh dưỡng trong dung dịch (hầu hết Q0=0)

K0: hằng số nhả bậc 0, có đơn vị nồng độ/thời gian

Theo Hahath, động học bậc 0 tính đến độ chuyển khối như sự khuếch tán của

nước và chất dinh dưỡng, độ trương nở và phân hủy vỏ bọc.

*Mô hình động học bậc 1

Mô hình này được áp dụng để mô tả sự hấp thu và loại bỏ các thành phần hoạt

tính sinh học/chất dinh dưỡng từ các phụ gia. Mô hình này giả định rằng một đồ thị

nhả so với thời gian sẽ là tuyến tính. Ở mô hình này, tỷ lệ các thành phần hoạt tính

sinh học nhả từ phụ gia nền là tỷ lệ thuận với nồng độ; có thể nói tỷ lệ nhả của dinh

dưỡng phụ thuộc nồng độ.

Biểu thức toán học áp dụng mô hình này là lnQt = lnQ0 + k.t (1.6)

Trong đó: 𝑄t là nồng độ của các chất dinh dưỡng chưa được giải phóng vào thời

điểm 𝑡. 𝑄0 là nồng độ của các chất dinh dưỡng chưa được giải phóng vào thời điểm

đầu, và 𝑘 là hằng số nhả bậc 1.

* Mô hình Higuchi

Mô hình này đánh giá quá trình nhả của nước hòa tan và quá trình hòa tan chậm của

các hợp chất vào môi trường bán rắn hoặc rắn, có áp dụng công thức khuếch tán màng.

Thừa nhận rằng, cơ bản của mô hình này là nồng độ đầu của chất dinh dưỡng

kết hợp trong màng cao hơn nhiều so với dạng tan trong dung dịch. Thừa nhận khác

nữa là sự khuếch tán của các chất dinh dưỡng xảy ra theo một chiều. Thứ ba là chiều

dày của hạt chất dinh dưỡng nhỏ hơn nhiều so với chiều dày của hệ. Màng bị trương

30

lên và bị hòa tan được bỏ qua nên khả năng khuếch tán của các chất dinh dưỡng là

không đổi. Thừa nhận cuối cùng là điều kiện thấm hoàn hảo luôn được đặt trong môi

trường nhả.

Có 2 hệ được dùng để biểu diễn biểu thức toán học trong quá trình nhả, đó là:

(i): khi chất dinh dưỡng được phân tán trong dạng màng đồng thể sẽ tương tác

theo cơ chế khuếch tán

(ii): khi chất dinh dưỡng kết hợp vào màng dị thể mà ở đó nồng độ của các chất

dinh dưỡng trong màng thấp hơn so với độ tan của nó để quá trình nhả diễn ra trong

các lỗ, hốc của phụ gia bằng cách lọc.

Theo định luật Fick:

Ở thời điểm bắt đầu, khi chất dinh dưỡng được phân tán trong màng đồng thể,

đường biên di chuyển một khoảng nhỏ dh, lượng nhỏ chất dinh dưỡng nhả ra là:

(1.8)

Thế (1.8) vào (1.7):

(

)

(1.9)

Dựa vào vi phân Navender:

∫ ∫ (1.10)

Tích phân C khi h=0, thu được :

(

)

Lấy tích phân phương trình (1.8) được:

Thế (1.13) vào (1.8) được phương trình Higuchi cho:

31

[ ]

Phương trình có thể viết ở dạng đơn giản hơn là:

√

Trong đó:

Q là nồng độ chất dinh dưỡng nhả ra ở thời điểm t trên đơn vị diện tích A, C là

nồng độ đầu của chất dinh dưỡng, CS là độ tan của chất dinh dưỡng trong màng.

D là hệ số khuếch tán của chất dinh dưỡng trong màng.

Mặt khác, đối với hệ màng dị thể, phương trình (1.14) được biến đổi để tính đến

độ xốp và tính không đồng nhất của màng.

Biểu thức toán học là:

(

)

Trong đó:

dQ/dT: nồng độ chất dinh dưỡng nhả ở thời điểm t

A: tổng lượng chất dinh dưỡng trong một đơn vị thể tích màng

D: hệ số khuếch tán của chất dinh dưỡng trong màng

Cs: độ tan của chất dinh dưỡng trong màng

T: thời gian

* Mô hình Korsmeyer-Peppas

Mô hình bán thực nghiệm hiệu quả trong việc xác định nồng độ của chất dinh

dưỡng nhả ra từ màng.

Về mặt lý thuyết, biểu thức đơn giản của mô hình này là : ft=atn (1.17)

Trong đó:

a: hằng số kết hợp của đặc trưng cấu trúc và hình học của hợp chất hoạt động

n: hệ số mà chỉ ra cơ chế nhả

t: phân số nhả của chất (Mt/M∞)

*Mô hình Hixson Crowell

Mô hình này thừa nhận rằng tốc độ nhả chất dinh dưỡng trong màng bị giới hạn

bởi tốc độ hòa tan của nó, mà không bị giới hạn bởi sự khuếch tán xảy ra ở màng

polyme.

32

Các giả thiết của mô hình này bao gồm:

(i): sự hòa tan diễn ra chủ yếu ở bề mặt của chất

(ii): sự thay đổi là giống nhau trên toàn bộ bề mặt và không có sự kìm hãm

(iii): quá trình hòa tan không làm thay đổi hình dạng của chất tan.

Theo Navender, diện tích bề mặt của hạt có bán kính r là 4πr2. Trong quá trình

nhả, bán kính của hạt giảm đi nên thể tích giảm:

dV =4πr2dr (1.18)

Tuy nhiên, thể tích của n hạt giảm: dV =4Nπr2dr (1.19)

Diện tích của n hạt: S = 4Nπr2 (1.20)

Theo định luật Nayer- Whitney, sự thay đổi khối lượng là:

dW = kSCsdt (1.21)

Khối lượng riêng của chất dinh dưỡng có thể nhân với sự thay đổi thể tích

fdV=dW cho phương trình pdV = kSCSdt (1.22)

Thế phương trình (1.19) vào (1.20), (1.21), (1.22)

được: -4pNπr2dr=4Nπr

2KCsdt (1.23)

Phương trình (1.23) có thể đơn giản hơn bằng cách lấy tích phân

với r=r0 và ở t = 0

thu được:

Thế bán lõi k trong (1.24) với khối lượng của N hạt thu được:

(√ ρπ

)

Vì đường kính d=2r nên thế d vào phương trình có:

Trong đó:

W0: nồng độ đầu của chất dinh dưỡng trong màng

Wt: : nồng độ còn lại của chất dinh dưỡng trong màng ở thời điểm t

K: hằng số kết hợp thể hiện quan hệ thể tích-bề mặt

1.3. Giới thiệu một số nguyên vật liệu dùng chế tạo phân bón nhả chậm

1.3.1. Tinh bột và tinh bột biến tính

Tinh bột là một polysacarit có công thức phân tử là: (C6H10O5)n).

33

Tinh bột gồm 2 thành phần là amylozơ (chiếm khoảng 20-30%) và amylopectin

(chiếm khoảng 70-80%). Amylozơ có mạch không nhánh do các gốc α -glucozơ liên

kết với nhau bởi liên kết α-1,4-glycozit. Amylopectin có mạch nhánh, ngoài mạch

chính có liên kết α-1,4-glycozit còn có mạch nhánh liên kết với mạch chính bằng liên

kết α-1,6-glycozit. Tinh bột có nguồn gốc từ các loại cây khác nhau có tính chất vật lí

và thành phần hóa học khác nhau [13].

(a) Cấu trúc phân tử amylozơ (b) Cấu trúc phân tử amylopectin

Hình 1.4. Cấu trúc phân tử của amylozơ (a) và amylopectin (b)

*Tính chất vật lý: Tinh bột là chất bột vô định hình, màu trắng, không tan trong

nước lạnh. Khi đun sôi chỉ một phần nhỏ tinh bột tan vào nước, còn phần chủ yếu tinh

bột bị trương lên tạo thành dung dịch keo gọi là hồ tinh bột. Tinh bột có nhiệt độ hồ

hóa trong khoảng 55 – 800C tùy thuộc loại tinh bột. Hàm lượng amylozơ trong tinh bột

sắn khoảng 8 – 29% nên có các tính chất như: độ nhớt cao, xu hướng thoái hóa thấp,

bền gel cao, khả năng tạo màng và bám dính tốt.

*Tính chất hóa học:- Phản ứng thủy phân: Khi thủy phân tinh bột hoàn toàn thu

được glucozơ nhờ xúc tác axit vô cơ hoặc enzim. Sự thủy phân trải qua các giai đoạn

tạo dextrin, mantozơ, và cuối cùng là tạo glucozơ.

(C6H10O5)n + nH2O

oH ,t

nC6H12O6

- Phản ứng màu với iot: hồ tinh bột tạo với iot hợp chất có màu xanh đặc trưng.

Phản ứng này thường dùng để nhận biết tinh bột.

Ngoài ra tinh bột còn có khả năng tạo phức với nhiều chất hữu cơ khác như:

ancol no, ancol vòng, xeton có phân tử khối thấp, các axit béo….

Ngoài mục đích làm thức ăn, tinh bột thường dùng làm chất tạo độ nhớt sánh

cho các thực phẩm dạng lỏng hoặc là tác nhân làm bền keo hoặc nhũ tương, như các

yếu tố kết dính và làm đặc tạo độ cứng, độ đàn hồi cho nhiều loại thực phẩm.Tinh bột

được dùng làm chất gắn kết bê tông, tăng tính liên kết cho đất sét, đá vôi, dùng làm

34

keo dính gỗ, phụ gia sản xuất ván ép, phụ gia cho sơn.Tinh bột còn được sử dụng rộng

rãi trong dược phẩm, trong công nghiệp giấy, dệt, chất kết dính và nhiều lĩnh vực khác.

Tuy nhiên tinh bột tự nhiên vẫn còn hạn chế ở nhiều tính chất, chưa đáp ứng

hoàn toàn trong nhiều lĩnh vực. Vì vậy, từ lâu các nhà khoa học đã tìm cách biến tính

tinh bột để thay đổi cấu trúc, tính chất của tinh bột, nhờ đó nâng cao hiệu quả sử dụng

và hiệu quả kinh tế. Các phương pháp biến tính tinh bột thường gặp là phương pháp

vật lí, phương pháp hóa học, tuỳ thuộc mục đích sử dụng của sản phẩm cuối [30].

Trong lĩnh vực chất kết dính, để hạ độ nhớt và tăng khả năng kết dính, tinh bột

được biến tính nhằm tạo ra các mạch ngắn hơn so với cấu trúc tinh bột ban đầu, và

xuất hiện nhóm cacboxyl có khả năng kết dính cao [12]. Để đạt được mục đích này có

thể biến tính tinh bột bằng axit, bằng dung dịch kiềm hay bằng các chất oxi hóa trong

điều kiện thích hợp như kali pemanganat, nitơ dioxit, hydropeoxit, natri hypochlorit...,

mỗi loại đều có ưu và nhược điểm riêng. Trong số đó, natri hypoclorit là tác nhân oxy

hoá được sử dụng nhiều nhất và lâu đời nhất ở quy mô công nghiệp do nó sẵn có trên

thị trường với giá thành rất rẻ [30].

1.3.2. Polyurethan

Polyurethan (PU) là polyme chứa nhóm liên kết (-NH-CO-O-), có cấu trúc phân

tử là:

Hình 1.5. Cấu trúc phân tử của Polyurethan

Polyurethan được tạo nên từ phản ứng của isoxyanat với hiđro linh động

(polyol).

Tính chất của PU có thể thay đổi tùy thuộc vào hệ chất ban đầu. PU tạo thành

lớp phủ đặc biệt có tính chất nổi bật độ chịu mài mòn cao, bền với nước và nhiều dung

môi, bám dính tốt. Loại PU một thành phần đầu tiên được dựa trên đi hay triisoxyanat

đóng rắn nhờ phản ứng với hiđro hoạt động trên bề mặt của chất nền. Hơi nước phản

ứng với nhóm isoxyanat (-NCO-) để tạo ra ure và các liên kết biuret.Tiền polyme cũng

được sử dụng như keo dán với hàm lượng rắn 100% hoặc keo dán một thành phần trên

35

cơ sở dung môi.. Các loại PU đóng rắn ẩm ngày nay được sử dụng trong săm lốp, đồ

gỗ và nhiều ứng dụng khác [12].

Loại PU hai thành phần được sử dụng rộng rãi khi cần tốc độ đóng rắn nhanh.

PU hai thành phần thông thường chứa isoxyanat tiền polyme đóng rắn với một polyol

phân tử khối thấp hay polyamin. Chúng có thể có 100% hàm lượng rắn hoặc trong

dung môi. Vì hai thành phần sẽ đóng rắn nhanh khi trộn nên chúng được tách riêng

cho tới khi sử dụng [12].

Hiện nay polyurethane đứng hàng thứ 6 trong tổng lượng tiêu thụ các loại

polyme, với khoảng 6% thị trường tiêu thụ. Ứng dụng lớn nhất của PU làm mút xốp

mềm (khoảng 44%), mút cứng (khoảng 28%), còn lại 28% cho ứng dụng trong sơn,

chất kết dính, da nhân tạongành sợi, gioăng phớt và dạng PU đàn hồi.

1.3.3. Polyvinyl ancol

Polyvinyl ancol (PVA) là polyme tan trong nước được tổng hợp bằng phản thủy

phân polyvinyl axetat, có cấu trúc phân tử là:

Hình 1.6. Cấu trúc phân tử của Polyvinyl ancol

Polyvinyl ancol (PVA) là chất rắn vô định hình, dễ tạo màng, có độ bền kéo

cao, khả năng kết dính tuyệt vời, độ tan trong nước phụ thuộc vào độ thủy phân và

khối lượng phân tử [12].

PVA là một polyme chứa nhiều nhóm hiđroxyl -OH, do vậy nó có tính chất của

một ancol đa chức. PVA có thể tham gia các phản ứng este hóa, thủy phân, phân hủy,

axetan hóa, tạo phức, tạo liên kết ngang [12].

PVA là polyme ưa nước được ứng dụng rộng dãi nhất hiện nay trong công

nghiệp cũng như trong đời sống. PVA được dùng làm keo dán, chất kết dính hay chất

tạo nhũ, được sử dụng trong sản xuất màng bao gói, trong mỹ phẩm hay được dùng

làm xơ sợi trong dệt may…

1.3.4. Polyvinyl axetat

Polyvinyl axetat (PVAc) là polyme nhiệt dẻo thuộc loại polyvinyl este, có cấu

trúc phân tử là:

36

Hình 1.7. Cấu trúc phân tử Polyvinyl axetat

PVAc dạng hạt là chất rắn màu trắng. Nhũ tương PVAc là chất lỏng màu trắng

sữa chứa khoảng 4-30% PVAc (theo khối lượng). PVAc không tan trong nước, CS2,

xăng, xiclohexan, etanol khan, hiđrocacbon no nhưng tan trong các dung môi như:

xeton, este, hiđrocacbon thơm, etanol 95%, butanol 90%, CH3Cl…[12].

PVAc có tính chất hóa học tương tự tính chất hóa học của các este. Chúng tham

gia các phản ứng thủy phân (môi trường axit hoặc kiềm) làm giảm khối lượng phân tử

polyme. Phản ứng thủy phân quan trọng nhất là tạo polyvinyl ancol.

Polyvinyl axetat polyvinyl ancol

PVAc được ứng dụng làm keo dính, chất kết dính cho nhiều vật liệu như giấy,

vải, gỗ, sợi,tạo màng của sơn, chất phủ giấy, làm màng bảo quản rau quả và bánh kẹo,

làm chất mang trong dược phẩm. Ngoài ra PVAc được dùng điều chế các polyme

khác: polyvinyl ancol, poly(vinyl ancol –co- vinyl axetat)…

1.3.5. Bentonit

Bentonit là loại khoáng sét tự nhiên, thuộc nhóm smectit có thành phần chính là

montmorillonit (MMT)có công thức tổng quát là Al2O3.4SiO2.nH2O. Ngoài ra trong

bentonit tự nhiên còn chứa một số khoáng sét, khoáng phi sét, các muối kiềm và một

số chất hữu cơ. Ngoài Si và Al, thành phần của MMT còn có các nguyên tố khác như

Fe, Zn, Mg, Na, K….trong đó tỷ lệ Al2O3: SiO2 thay đổi từ 1: 2 đến 1: 4.

Montmorillonit là aluminosiilicat tự nhiên có cấu trúc lớp 2:1, các lớp liên kết

với nhau bằng liên kết hiđro. Cấu trúc tinh thể của MMT được cấu tạo từ 2 mạng lưới

tứ diện liên kết với một mạng lưới bát diện ở giữa tạo lên một lớp cấu trúc. Giữa các

lớp cấu trúc là các cation trao đổi và nước hấp phụ. Chiều dày mỗi lớp cấu trúc của

37

MMT là 9,2-9,8Å. Khoảng cách giữa các lớp trong trạng thái trương nở khoảng từ 5-

12Å tùy theo cấu trúc tinh thể và trạng thái trương nở [29].

Hình 1.8. Cấu trúc tinh thể 2:1 của Montmorillonit

Do đặc điểm cấu trúc mà bentonit có các tính chất đặc trưng là: trương nở, hấp

phụ, trao đổi ion, kết dính, nhớt, dẻo và trơ, trong đó quan trọng nhất là khả năng

trương nở, hấp phụ và trao đổi ion.

Trong thực tế, bentonit được ứng dụng làm chất xúc tác, chất mang xúc tác trong

lĩnh vực tổng hợp hữu cơ, làm chất độn trong sơn, mực in, giấy, làm tường ngăn cho

các hầm chứa chất thải phóng xạ, đập chắn nước, dung dịch khoan... Ngoài ra bentonit

được dùng trong lĩnh vực xử lý môi trường, làm nguyên liệu điều chế sét chống, làm

chất độn, chất kết dính cho thức ăn chăn nuôi, vê viên cho quặng và phân bón[29].

1.4. Ứng dụng của phân bón nhả chậm

1.4.1. Sử dụng phân bón nhả chậm trong nông nghiệp

1.4.1.1. Trồng rau, củ, quả

Với những ưu điểm vượt trội so với phân bón tan nhanh, hiện nay trên thế giới,

phân bón nhả chậm ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp, trồng

vườn.... đặc biệt đối với vùng đất trung du, đồi núi, cao nguyên, đất trống, đồi núi trọc,

đất bạc màu, hải đảo...nơi có khả năng xói mòn lớn. Phân bón nhả chậm không chỉ

giúp tăng năng suất các loại cây công nghiệp dài ngày như chuối, chè, cao su, ca cao,

cà phê, hồ tiêu, bông... mà còn góp phần xây dựng một ngành nông nghiệp xanh,

sạch và an toàn (rau sạch, lương thực và thực phẩm sạch...). Trên thế giới, Mỹ và

Canada là những nước đi đầu về sử dụng phân bón nhả chậm (chiếm 70% tổng khối

lượng được sử dụng của thế giới), tiếp theo là Tây Âu và Nhật Bản. Những năm gần

38

đây phân bón nhả chậm là một trong những loại phân bón tăng trưởng nhanh nhất ở

Trung Quốcbởi sự tăng trưởng nhanh chóng của nền kinh tế Trung Quốc và sự cần

thiết phải nâng cao hiệu quả phân bón, tăng năng suất cây trồng và giảm tác động của

phân bón đến môi trường. Tuy nhiên, phân bón nhả chậm có giá thành cao hơn so với

các loại phân bón thông thường (từ 3-10 lần) nên việc sử dụng vẫn còn hạn chế, chủ

yếu ứng dụng trong các thảm cỏ, cây cảnh.Khi quy mô sản xuất lớn, giá thành phân

bón nhả chậm hạ sẽ tạo điều kiện ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp, làm vườn, các

cây trồng hàng hóa như ngô, lúa mì và khoai tây. Tại Nhật Bản, CRFs được sử dụng

trong nông nghiệp chủ yếu để trồng lúa, rau, cây ăn quả và chỉ có một phần nhỏ được

sử dụng cho làm vườn, cây cảnh...Tại Mỹ, Canada, Tây Âu, khoảng 90% phân bón nhả

chậm được sử dụng cho mục đích phi nông nghiệp (sân golf, làm vườn, thảm cỏ

chuyên nghiệp, cây cảnh), chỉ có khoảng 10% được sử dụng cho nông nghiệp, chủ yếu

là rau, dưa hấu, dâu tây, cam, quýt và các loại trái cây khác. Tuy nhiên, tốc độ tăng

trưởng CRF sử dụng trong nông nghiệp gấp 2 lần tốc độ tăng trưởng tại các thị trường

phi nông nghiệp. Hầu hết các loại phân bón nhả chậm sử dụng trong nông nghiệp là

CRFs bọc (khoảng 75%), việc sử dụng CRF bọc polyme có xu hướng tăng ổn định ở

mức trung bình hàng năm là 10%. Tiềm năng gia tăng sử dụng CRFs là rất lớn trong

nhiều trường hợp phân bón nhả chậm đã được sử dụng để tăng sự phục hồi dinh

dưỡng, duy trì năng suất cao, giảm thất thoát dinh dưỡng và giảm tác động xấu đến

môi trường. Tuy nhiên, việc ứng dụng phân nhả chậm còn gặp khó khăn do người sử

dụng thiếu kiến thức về phân bón và hiệu quả nông học. Những năm trở lại đây việc sử

dụng các CRF trở nên phổ biến hơn. Các cây trồng chính sử dụng CRFs trong nông

nghiệp là cây công nghiệp, chẳng hạn như dâu tây, rau, dưa hấu, cam quýt, các loại trái

cây khác và gạo [36].

Các cây trồng thâm canh có năng suất cao đã tiêu thụ một lượng lớn chất dinh

dưỡng từ SRFs và CRFs. Ví dụ về các cây trồng như dâu tây, các loại dưa và rau quả

như ớt, cà chua, hành tây...Tại Mỹ, CRFs được sử dụng để trồng cây hàng hóa chủ yếu

ở Florida và California, ở các nơi khác cây được trồng trên các loại đất nhẹ tơi xốp

hoặc nghèo chất dinh dưỡng. Ở Nhật Bản, việc sử dụng phân nhả chậm cho rau là phổ

biến hơn cả, do chúng có nhiều ưu điểm là tăng hiệu quả sử dụng N (NUE) và giảm

thiểu tổn thất dinh dưỡng. Ngoài ra, giảm chi phí nhân công khi chỉ bón một lần duy

39

nhất đã đóng vai trò quan trọng trong việc thuyết phục nông dân áp dụng phân nhả

chậm. Có nhiều loại phân bón được áp dụng như hợp chất N-P-K chỉ phủ CRF, hay

một sự pha trộn của CRFs với phân bón hòa tan, hoặc là hỗn hợp của nitơ phủ hoặc

chất hữu cơ chứa N (ví dụ IBDU hoặc UF) với phân bón hòa tan [36].

Ba loại phân bón nhả chậm N là: Floranid có chứa isobutylidene diurea

(IBDU); Basacote, một loại phân bón bọc polyme; và Entec 26, có chứa 3,4-

dimethylpyrazole phosphate (DMPP) là chất ức chế quá trình nitrat hóa đã được ứng

dụng cho cây bắp cải Tall ở Bồ Đào Nha mùa vụ năm 2007/2008 và 2008/2009 với

mức 120kgN/ha. Kết quả, đã tích kiệm được 20 và 50% số tiền khi bón phân Basacote

so với các công thức bón thông thường [98].

Phân NPK nhả chậm dạng viên nén, hỗn hợp, bọc (NH4)3PO4, chứa 3 chất dinh

dưỡng thiết yếu đã được thử nghiệm cho cây nghệ ở 3 cấp độ bón NPK là 75%, 100%

và 125% so với liều khuyến cáo. Kết quả cho thấy việc sử dụng chất dinh dưỡng rất

hiệu quả, làm tăng hiệu quả nông học và năng suất cây nghệ so với các loại phân nhả

chậm khác cũng như phân bón thông thường [108].

Phân bón nhả chậm dựa trên nền chất hữu cơ giúp cây mù tạt Ấn Độ đồng hóa

nitrat, sinh trưởng tốt và cho năng suất cao. Các vật liệu là phế thải nông nghiệp như

phân bò, đất sét, lá neem và cám gạo đã được trộn với nhau theo tỉ lệ 2:2:1:1 và sử

dụng như chất hữu cơ nền cố định các chất dinh dưỡng của phân bón hóa học và lớp

keo cao su thương mại (15% như là chất kết dính). Kết quả cho thấy, phân nhả chậm

giúp tăng 65,8% khối lượng rễ tươi, 38,0% khối lượng rễ khô, 45,9% khối lượng lá

tươi và 27,5% khối lượng lá khô so với các công thức cũ [110].

Khi bón N với bốn công thức (SC: phân heo, CU: urê tráng, AN: amoni N, hoặc

NF: không phân bón) trong 7 năm cho các cây ngô ngọt (Zea mays L.), cải bắp Trung

Quốc (Brassica rapa L. var. Amplexicaulis) hoặc cải bắp (Brassica oleracea L. var

capitata) cho thấy công thức CU đã tránh được hiện tượng mất dinh dưỡng [95].

1.4.1.2. Trồng lúa và cây lương thực

Trên thế giới, khoảng 10% tổng lượng phân bón N sử dụng là cho lúa. Lúa là

một trong số các loại cây lương thực chính có thể phát triển tốt dưới điều kiện lũ lụt.

Những cố gắng để tăng hiệu quả sử dụng N (NUE) của lúa dẫn đến sự phát triển một

số phương pháp quản lí chất dinh dưỡng. Trong đó việc sử dụng N nhả chậm (CRN) là

40

một phương pháp hiệu quả. Các nghiên cứu cho thấy phân nhả chậm giúp tăng hiệu

suất sử dụng phân đạm lên 75-80%, làm tăng năng suất lúa mỳ 20%, giảm được 40%

lượng phân bón cho cây bông, cây cà phê...Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện, trong

đó có nông học và môi trường cho thấy ưu điểm của việc sử dụng CRN với cây lúa.

Việc ứng dụng sâu rộng của urê bọc polyme trong lĩnh vực lúa gạo ở Nhật Bản là một

ví dụ về tầm quan trọng của việc nghiên cứu có hệ thống và chú ý đến sự cần thiết phải

đồng bộ hóa cung cấp dinh dưỡng với nhu cầu của cây trồng. Chỉ sử dụng CRN một

lần trong cả vụ, không phải cày đất, có thể bỏ hạt lúa giống xuống trực tiếp. Các cách

tiếp cận phát triển cho cây lúa có thể được mở rộng cho các cây khác, với điều kiện là

việc nhả các chất dinh dưỡng được thiết kế để trồng theo yêu cầu [36].

Phân nhả chậm (SRF) khi bón cho lúa trong các điều kiện độ ẩm đất khác nhau

cũng cho thấy hiệu quả khác nhau. So với phương pháp bón phân thông thường (CCF),

hiệu quả sử dụng khi bón SRF cải thiện 59,1% và 10,40% ở hai điều kiện độ ẩm của

đất. SRF làm giảm sự bay hơi NH3, cải thiện sinh khối và hiệu quả sử dụng N. Trong

thời kì đầu sinh trưởng, ure thông thường cho năng suất sinh khối cao hơn vì chúng có

khả năng hòa tan tốt hơn.Tuy nhiên, trong các giai đoạn sau phân bón nhả chậm cho

sinh khối lớn hơn [69],[105].

Phân nhả chậm là loại phân đầy hứa hẹn cho sản xuất khoai tây trên đất khô

cằn, nghèo dinh dưỡng. Phân ure bọc polyolefin có thể làm giảm sự mất mát N, tăng

năng suất củ trong các mùa ứng dụng [132]. Khi sử dụng phân bón nhả chậm bọc

palygorskit, cây khoai tây ở Trung Quốc cho năng suất củ tăng 14,6-20,3% [49]. Khi

sử dụng phân ure bọc polyme (PCU) đã làm giảm lượng khí thải N2O. Khí thải do

PCU gây ra dao động từ 0,10-0,15% N sử dụng, trong khi với phân ure thông thường

giá trị này dao động trong khoảng 0,25-0,49%. Sự phục hồi N của phân PCU (khoảng

65%) cao hơn phân đạm thông thường được ứng dụng (khoảng 55%), còn hiệu quả sử

dụng N (NUE) không bị ảnh hưởng nhiều bởi nguồn N cung cấp. Khi sử dụng phân

đạm thông minh bọc polyme mới (BĐP) có chi phí thấp hơn PCU cho cây khoai tây,

đãlàm giảm sự rửa trôi NO3- và cải thiện phục hồi dinh dưỡng [124].

Khi sử dụng PCU, chất ức chế nitrat hóa ure (NIU), ure và ure amoni nitrat

32% (UAN) cho cây ngô trên nền đất sét ở gần thành phố Quebec, Canada cho thấy

với năm có khí hậu ẩm ướt, BĐP và NIU cho năng suất hạt cao hơn ure, nhưng PCU

còn cho năng suất cao hơn (0,8-1,6 Mg/ha) so với NIU (0,3-0,6 Mg/ha). Mặc dù chi

41

phí cao hơn 30%, nhưng BĐP cho lãi thuần cao hơn so với UAN cùng lượng N với

năm có khí hậu ẩm ướt.. Phân bón ure nhả chậm, đặc biệt là BĐP sẽ là một sự lựa

chọn thay thế hợp lí cho ứng dụng UAN để bón cho cây ngô trồng ở miền đông

Canada [42].

Các loại phân bón nhả chậm N (urê Ca-Mg-P-tráng, urê bọc polymer, urê bọc

lưu huỳnh, urea-formaldehyde và ức chế sinh hóa N (urê với dicyandiamide và

hydroquinone) đã được sử dụng cho cây lúa mì và cây ngô ở Trung Quốc. So với ure

thương mại, khi bón ure-formaldehyde cho cây lúa mì và cây ngô đã giảm 42% và 15-

26% lượng khí thải N2O tương ứng, và bón chất ức chế N (ure với dicyandiamide và

hydroquinone) cho cây ngô đã giảm 33-63% lượng khí thải N2O. Như vậy việc sử

dụng phân nhả chậm hay chất ức chế N có tiềm năng lớn để giảm lượng khí thải N2O

gây ô nhiễm môi trường [74].

Phân ure nhả chậm bọc polyme (CRU, ESN) đã được áp dụng ở Canada cho

cây lúa mì (Triticum aestivum L.), cải dầu (Brassica napus L.) và lúa mạch (Hordeum

vulgare L.) và ngô ủ chua (Zea mays L.). Kết quả cho thấy phân nhả chậm không ảnh

hưởng xấu đến quá trình sinh học của đất. Khi bón các loại phân nhả chậm cho cây

ngô ở Trung Quốc như urê bọc polyme (SRU1), SRU1 trộn với dicyandiamide DCD

(SRU2), và SRU1 trộn với canxi cacbua CaC2(SRU3)… cũng cho thấy các loại phân

này đã ức chế sự hòa tan ure, làm tăng N trong đất, cung cấp đủ dinh dưỡng để thúc

đẩy sinh trưởng của cây ngô [73],[82].

1.4.1.3. Trồng cây ăn trái và quả có múi

Cây chanh và một số loại trái cây khác, chẳng hạn như kiwi, chuối và cọ dầu, là

những cây có nhu cầu dinh dưỡng cao khi ứng dụng phân nhả chậm đã cho hiệu quả

kinh tế cao. Điều này đặc biệt đúng với cây cam, quýt trồng tại Florida và California

của Mỹ, nơi người dân đã sử dụng một lượng lớn phân nhả chậm. Ở các nước Địa

Trung Hải, phân nhả chậm được sử dụng ở Tây Ban Nha, Ý và các khu vực khác, nơi

có điều kiện sinh trưởng cho cây tương tự ở Florida và California. Ở Nhật Bản phân

nhả chậm được sử dụng cho cây ăn quả [36].

Ở Mỹ, khi bón phân nhả chậm chứa N, K cho cây bông (1 lần/vụ), hiệu quả sử

dụngdinh dưỡng được tăng lên khi giảm giá phân bón. Khi áp dụng các mức bón phân

nhả chậm là 100, 80, 60, và 40% so với lượng phân bón khuyến cáo cho cây bông. Kết

42

quả, sản lượng cây bông không giảm khi sử dụng phân nhả chậm với tỉ lệ N hay K

bằng 60% so với lượng khuyến cáo [99].

Sử dụng phân bón nhả chậm có vỏ bọc cho cây hồ tiêu ở Trung Quốc thấy rằng,

so với bón phân thông thường (T1), phân bón nhả chậm bọc polyme (T2) đã làm tăng

khối lượng quả và vitamin C, tăng năng suất quả 8,4%, nhưng không ảnh hưởng đến

nồng độ đường trong quả. Phân bón nhả chậm bọc NH4MgPO4 (T3) làm tăng nồng độ

đường hòa tan 5,67%, nhưng ít ảnh hưởng đến nồng độ vitamin C. Tất cả các thử

nghiệm phân nhả chậm đều làm tăng đáng kể hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng N, P,

K, tăng cường sự phát triển gốc hạt tiêu [117].

1.4.2. Sử dụng phân bón nhả chậm trong lĩnh vực phi nông nghiệp

1.4.2.1. Vườn ươm, thảm cỏ

Phân nhả chậm được dùng nhiều trong lĩnh vực phi nông nghiệp: sân golf, thảm

cỏ chuyên nghiệp, làm vườn, cảnh quan và vườn ươm. Thị trường lớn nhất cho phân

nhả chậm trong lĩnh vực này là ở Mỹ, Canada và châu Âu. Tỷ lệ sử dụng phân nhả

chậm trong lĩnh vực phi nông nghiệp ở đây lên đến vài chục phần trăm, trong đó dùng

cho sân golf và thảm cỏ chuyên nghiệp chiếm tỉ lệ nhiều hơn cả. Việc ứng dụng phân

nhả chậm ở sân golf và thảm cỏ chuyên nghiệp khác đều nhằm mục đích là duy trì chất

lượng và hình dáng của cỏ. Việc sử dụng CRF/SRFs trong lĩnh vực phi nông nghiệp đã

cho thấy cải thiện hiệu quả kinh tế và hiệu quả nông học so với phân bón thông

thường. Tuy nhiên, việc ứng dụng gặp phải khó khăn do chi phí phân bón nhả chậm

cao. Một số nghiên cứu với thảm cỏ chuyên nghiệp cho thấy, việc áp dụng CRF/SRFs

dẫn đến giảm lượng dinh dưỡng bị rửa trôi so với phân bón thông thường [36],[118].

Điều này có thể là do tăng sự hấp thu của thảm thực vật hay do sự lưu trữ tạm thời chất

dinh dưỡng trong chất nền. Khi sử dụng phân bón nhả chậm (UF, SCU) cho cây cỏ đã

giúp cho cỏ phát triển, làm giảm lưu lượng dòng chảy, chống xói mòn [45]. Sự thất

thoát NO3- trong cỏ, thảm thực vật có thể được giảm bằng cách bón phân nhả chậm và

điều kiện thủy lợi thích hợp, ngay cả khi sử dụng với một nguồn N hòa tan cao [104].

Tỉ lệ CRFs sử dụng trong tổng số phân nhả chậm áp dụng cho sân golf và thảm

cỏ chuyên nghiệp đã tăng lên đều đặn trong thập kỉ qua, từ khoảng 35% đến hơn 55%.

Trong thời gian vừa qua, các nhà sản xuất chuyển từ SCU đến PSCU và CRFs bọc

polyme, bởi các sản phẩm này được thiết kế khả năng kiểm soát chất dinh dưỡng tốt

hơn, đồng thời giảm thất thoát do rửa trôi [36].

43

1.4.2.2. Hoa, cây cảnh và bầu ươm

Việc sử dụng các CRFs bọc polyme là phổ biến nhất trong vườn ươm và cây

cảnh trên thị trường (khoảng hai phần ba tổng lượng SRFs). Thông qua việc sử dụng

đúng CRFs, cả hai lợi ích nông học và môi trường có thể đạt được như so với phân

bón thông thường. Ưu điểm của việc cung cấp liên tục các chất dinh dưỡng khi sử

dụng CRF so với phân bón thông thường là hiển nhiên. Phân ure bọc lưu huỳnh là một

trong những loại phân bọc nhả chậm (CRF) đầu tiên, mặc dù vẫn được sử dụng trong

nông nghiệp, nhưng phân ure bọc lưu huỳnh ít được sử dụng trong vườn ươm cây

giống lâm nghiệp. Phân nhả chậm bọc polyme (PCRF) được sử dụng nhiều trong vườn

ươm. PCRF là loại phân nhả chậm thế hệ mới điều khiển khả năng nhả dinh dưỡng qua

lớp vỏ bọc polyme, đa dạng về chủng loại, thời gian nhả dinh dưỡng. So với các loai

phân nhả chậm trước đây chỉ cung cấp N, PCRF có khả năng cung cấp 3 nguyên tố

dinh dưỡng thiết yếu (N, P, K) và nhiều nguyên tố khác (Ca, Mg, S, nguyên tố vi

lượng...). Công nghệ CRF liên tục phát triển, các nhà sản xuất phân bón không ngừng

nâng cao hàm lượng dinh dưỡng và đặc điểm nhả dinh dưỡng sản phẩm nên tạo ra sự

đa dạng CRF. Nhiều loại PCRF đã được thương mại hóa (Osmocote®, Apex®,

Multicote®, Nutricote®, Diffusion®..) đáp ứng nhu cầu cụ thể của từng loại cây (cây

thông , cây lá kim, cây thân gỗ..) và được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới (Mỹ,

Canada, Úc...) [77],[121].

Phân nhả chậm PCRF giúp cây tăng trưởng mạnh, làm tăng các chỉ tiêu như tỉ

lệ sống, chiều cao cây, kết quả đã được tìm thấy qua thử nghiệm với cây óc chó đen

(Juglans nigra L.), tro trắng (Fraxinus americana L.) và màu vàng dương

(Liriodendron tulipifera L.) ở miền nam Ấn độ, Hoa Kì [54].

Với cây oliu Picual, các loại phân đạm truyền thống là phân urê, amoni sunfat,

amoni nitrat, và canxi nitrat; phân đạm nhả chậm như urê sulfur kẽm (Greenmaster),

một chất ức chế quá trình nitrat hóa (Basammon), một loại vật liệu hòa tan thấp

(Floranid), và một urê bọc nhựa (Multicote) đã được sử dụng. Kết quả cho thấy cây

phát triển nhanh so với nhóm đối chứng, và khi bón ở vụ thứ 2 cây phát triển nhanh

nhất. Không có sự khác biệt đáng kể giữa các loại phân khi bón 0,75g N, nhưng khi

bón 2g N thì phân Floranid và Multicote cho sự tăng trưởng của cây lớn hơn. Sự mất

mát N cao hơn khi bón amoni nitrat và canxi nitrat và thấp hơn với các loại phân bón

chậm, trừ Basammon [106].

44

1.4.3. Tình hình nghiên cứu phân bón nhả chậm ở Việt Nam

Ở Việt Nam, phân nhả chậm chưa được các nhà chuyên môn quan tâm, nghiên

cứu nhiều. Tuy nhiên, đã có một số loại phân nhả chậm được nghiên cứu:

Trần Khắc Trung và Mai Hữu Khiêm [31] đã nghiên cứu và sản xuất thành

công phân nhả chậm ure – zeolit từ ure và zeolit NaX. Phân đã được thử nghiệm qua

hai vụ lúa tại trại thực nghiệm lúa Long Phú (Sóc Trăng) cho thấy loại phân này có tác

dụng đến 50 ngày và tiết kiệm đến 30% do không bị rửa trôi. Khi giảm lượng phân

bón đi 30% so với phân ure thông thường thì năng suất lúa thu được tương đương và

phẩm chất gạo cao hơn so với ô ruộng đối chứng. Thời gian hấp thụ kéo dài đã giảm

số lần bón phân từ ba xuống hai, giảm chi phí đầu tư cho người nông dân. Phân ure–vi

lượng zeolit của nhóm nghiên cứu đã khẳng định được ưu thế trên các loại cây trồng

khác như dưa hấu, đậu phộng. Tại Củ Chi (TPHCM), 2 đợt thí nghiệm sử dụng phân

urê - vi lượng zeolit cho năng suất hạt khô và quả khô tăng 9% so với các ruộng khác.

Còn trên dưa hấu tại Ô Môn (Cần Thơ), nếu bón phân urê - vi lượng zeolit thì năng

suất, trọng lượng và độ đường cao hơn những ruộng dưa bón urê thông thường.

Phạm Hữu Lý và cộng sự [16] đã nghiên cứu được phân ure nhả chậm với

polyme nền gelatin, ure và amoni bicromat theo tỉ lệ xác định bằng hai phương pháp:

phương pháp cán trộn cơ học và phương pháp dung dịch. Sản phẩm thu được có polyme

nền là một polyme động vật dễ bị phân hủy sinh học và không ô nhiễm môi trường.

Nguyễn Thanh Tùng và cộng sự [2] đã nghiên cứu khả năng lưu giữ phân bón của

polyme siêu hấp thụ nước trong đất. Polyme được tổng hợp từ axit acrylic, etylenglicol

dimetacrylat, (NH4)2S2O8, NaOH và các loại dung môi. Polyme này ngoài khả năng giữ

nước lớn còn lưu giữ rất hiệu quả các loại phân bón, đặc biệt là phân vi lượng.

Bùi Thanh Hương và cộng sự [6] đã nghiên cứu khả năng nhả chậm chất

khoáng N-P-K trong phân hữu cơ khoáng trên nền tinh than bùn Cà Mau và Tây Ninh.

Kết quả đã chỉ ra phân phức hợp trên nền than bùn có khả năng lưu giữ đồng thời cả 3

loại khoáng N-P-K nhiều hơn phân khoáng đơn và nhiều hơn dung lượng hấp phụ

khoáng đơn của chính than bùn đó. Tổng hàm lượng đạm và kali được lưu giữ trong

phân phức hợp cao hơn 2 lần so với các mẫu phân khoáng đơn là do ảnh hưởng của sự

hấp phụ hoá học - phản ứng giữa axit humic và các cation vô cơ trong than bùn với

khoáng đạm, photpho và kali xảy ra trong quá trình tổng hợp phân.

Nguyễn Tất Cảnh và cộng sự [17],[19] đã chế tạo phân nén chậm tan như phân

đạm chậm tan có vỏ bọc polyme và phân viên nén hữu cơ khoáng chậm tan. Khi sử

45

dụng phân đạm chậm có vỏ bọc polyme cho cây ngô ở Gia Lâm-Hà Nội ở vụ xuân

năm 2011 với lượng bón 90 kg N + 90 kg P2O5+ 90kg K2O/ha sẽ cho năng suất tăng

10,8%, lãi thuần cao nhất (12,17 triệu đồng/ha), tiết kiệm 40% lượng đạm so với phân

bón ure thông thường. Phân viên nén hữu cơ khoáng chậm tan được bón làm 3 lần cho

cây ngô ở Quảng Bình ở vụ xuân năm 2010 với mức bón 143 kg N + 60 kg P2O5 + 90

kg K2O/ha cho các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất ngô cao nhất (46,60 tạ/ha).

Nhóm tác giả Nguyễn Cửu Khoa và cộng sự đã tổng hợp được các loại màng

bao bọc phân từ tinh bột-formalin, tinh bột /PVA, tinh bột-chitosan,...và đã nghiên cứu

công nghệ bọc phân với các loại màng trên bằng phương pháp khuấy trộn và phun

sương; đánh giá khả năng nhả chậm của sản phẩm phân Urê và NPK nhả chậm thu

được từ hai phương pháp trên. Tác giả đã tiến hành thử nghiệm cho 6 loại cây (cà phê,

hồ tiêu, chè, bông, ngô và cao su) trên địa bàn Tây Nguyên. Kết quả ban đầu cho thấy

khi sử dụng phân nhả chậm cho cà phê , chè, cao su, ngô… đảm bảo năng suất cao và

giảm lượng phân bón 15-30%. Thử nghiệm phân NPK nhả chậm trên cây chè (ở xã

Lộc Thanh, Tp. Bảo Lộc, tỉnh Lâm Đồng) và cây cà phê (ở xã Đăk Ha, huyện

ĐăkGlong, tỉnh Đăk Nông) cho kết quả rất tốt trên hai đối tượng trên, có thể giảm 30%

lượng phân bón cung cấp cho cây và cho năng suất hạt cao [8-10],[20].

Tuy nhiên, hầu hết các loại phân bón nhả chậm được nghiên cứu ở Việt Nam kể

trên đều có những hạn chế như: thời gian nhả chậm của phân còn ngắn chưa đáp ứng

được với những cây trồng dài ngày và chưa kiểm soát được thời gian nhả chậm. Một

số sản phẩm chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu, qui mô nhỏ hoặc đang trong quá trình

hoàn thiện qui trình, công nghệ và thử nghiệm. Do đó việc sử dụng phân bón nhả chậm

trong sản xuất nông nghiệp còn rất mới, chủ yếu là phân bón nhập khẩu hay một số

loại phân nén. Gần đây, một số tỉnh đã thí điểm ứng dụng phân bón nhả chậm trong

nông nghiệp, bước đầu cho kết quả tốt. Phân nhả chậm được thí điểm sử dụng chủ yếu

là phân không bọc (viên nén NK, NPK) do Học viện Nông nghiệp Việt Nam sản xuất

theo kiểu ép viên hình quả bàng, trên một số cây trồng như lúa, ngô, mía. Tại huyện

Như Thanh (Thanh Hóa) phân bón viên nén NPK dúi sâu cho lúa, giúp tiết kiệm phân

bón, giảm thiểu công lao động, cho năng suất lúa tăng từ 15-25%. Tại Tuyên Quang,

năng suất trung bình của mô hình trồng lúa sử dụng phân NPK tăng 1,40 tạ/ha so với

phân NK và tăng 9,70 tạ/ha so với phân đơn truyền thống. Năng suất trung của mô

hình trồng ngô sử dụng phân NPK tăng 10 tạ/ha so với phân NK. Mô hình mía: năng

suất thực thu của mô hình sử dụng phân viên nén nhả chậm (NPK) đạt 80,3 tấn/ha so

với 68,6 tấn/ha (NK), tăng 11,7 tấn/ha.

46

Qua nghiên cứu các tài liệu tham khảo liên quan đến chế tạo phân bón nhả

chậm, tác giả thấy rằng các công trình nghiên cứu chế tạo phân bón nhả chậm khá đa

dạng với nhiều loại khác nhau. Trong đó phân bón nhả chậm có vỏ bọc được chế tạo

và ứng dụng nhiều nhất do chúng có khả năng điều khiển chất dinh dưỡng ngoài N

như P, K và một số nguyên tố dinh dưỡng khác. Tuy nhiên ở trong nước, chưa có công

trình nào công bố về phân bón nhả chậm với vỏ bọc polyurethan cũng như nghiên cứu

động học quá trình nhả chất dinh dưỡng và ứng dụng loại phân bón này trong nông

nghiệp.Sau khi trình bày vai trò của phân bón và tổng quan về phân bón nhả chậm,

các mô hình động học quá trình nhả chất dinh dưỡng, luận án sẽ nghiên cứu một cách

có hệ thống quá trình chế tạo phân bón nhả chậm bằng kĩ thuật vê viêntừ phân bón

đơn, chất kết dinh, chất mang và bọc màng polyurethan. Các lõi viên phân được chế

tạo ở dạng tròn, có độ cứng nhất định, thích hợp cho quá trình tạo màng phủ

polyurethan theo phương pháp phun phủ.Các polyme được sử dụng để nghiên cứu làm

chất kết dính là PVAc, PVA, tinh bột, tinh bột biến tính. Đây là các có khả năng kết

dính cao, thân thiện môi thường. Chất mang được sử dụng là bentonit, đây là nguồn

nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có trong nước, ngoài ra còn có tính kết dính, tăng độ bền cơ

học cho viên phân. Polyurethan một thành phần được sử dụng làm chất tạo màng do

có độ bền cao, dẻo dai, chịu mài mòn cao, đóng rắn nhờ hơi nước phù hợp với điều

kiện khí hậuViệt Nam và đặc biệt có khả năng điều khiển chất dinh dưỡng theo nhu

cầu cây trồng trong thời gian dài.

Các nội dung cụ thể của luận án như sau:

- Chế tạo lõi phân bón (ure và NPK): nghiên cứu biến tính tinh bột và lựa chọn

chất kết dính cho một số loại phân bón (ure và NPK)

-Chế tạo vỏ bọc cho phân bón nhả chậm:nghiên cứu các đặc trưng líhóa của vỏ

bọcvà các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo vỏ bọc cho phân bón.

-Nghiên cứu quá trình nhả phân bón trong nước và trong đất cũng như các yếu tố

ảnh hưởng đến khả năng nhả chậm phân bón (nhiệt độ, pH). Nghiên cứu động học quá

trình nhảphân bón trong nước và khả năng phân hủy sinh học của lớp vỏ bọc phân bón.

- Ứng dụng thử nghiệm phân bón nhả chậm cho một số loại cây trồng (cây bí

xanh, cây chè)

47

CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM

2.1. Nguyên liệu, hoá chất

- Polyvinylancol 205 (PVA) dạng hạt, màu trắng, khối lượng phân tử trung bình

40.000g/mol, độ thuỷ phân 86%(Singapo). PVA được hòa tan trong nước ở 400C được

dung dịch PVA cần dùng.

- Tinh bột sắn, dạng bột, màu trắng hàm lượng tinh bột >85%, độ ẩm ~14%,

khối lượng phân tử trung bình 860.000 g/mol. (Hà Tây, Việt Nam). Tinh bột được hồ

hóa ở nhiệt độ 600C trong 30 phút để được hỗn hợp keo cần dùng.

- Polyviny axetat (PVAc), dạng hạt, màu trắng, khối lượng phân tử trung bình

100.000g/mol, độ thuỷ phân 40%(Trung Quốc). PVAc được hòa tan etanol 950để được

dung dịch cần dùng.

- Sáp parafin có điểm chảy 58-60oC (Trung Quốc).

- Ure ((NH2)2CO)có hàm lượng N ≥ 46% (Hà Bắc, Việt Nam)

- Polyurethan một thành phần (PU) loại đóng rắn ẩm, chứa toluen điisoxyanat,

hàm lượng chất rắn 33,4%, là sản phẩm thương mại của Thái Lan, được hòa tan trong

butylaxetat.

- Bentonit Bình Thuận có hàm lượng Montmorillonit 49-51%, kích thước hạt

dưới 20µm.

- Kali clorua (KCl) có hàm lượng K2O ≥ 60% (Israel).

- Điamonihiđrophotphat ((NH4)H2PO4) có hàm lượng N 16%, hàm lượng P2O5

45%, là sản phẩm của công ty Đình Vũ, Việt Nam.

- N-butylaxetat (CH3COOCH2CH2CH2CH3) (Đài Loan).

- Các loại hóa chất phân tích (Trung Quốc) cần thiết khác: natri hidroxit

(NaOH), axit clohiđric (HCl), natri hipoclorit (NaClO), Đietylete (C2H5)2O)...

2.2. Dụng cụ, thiết bị nghiên cứu

- Bể điều nhiệt, tủ sấy, máy khuấy cơ, cân phân tích, máy đùn ép, máy vo viên

tạo hạt, trống quay, máy phun cầm tay, hệ thống lọc kết nối máy hút chân không, máy

đo pH, ống nhựa PVC, cốc thuỷ tinh, bình tam giác, pipet và các dụng cụ khác trong

phòng thí nghiệm.

- Độ cứng được đo trên máy đo độ cứng ERWEKA TBH 200 (Đức)

48

- Độ rã được đo trên máy đo độ rã độ rã ERWEKA DT 60 (Đức)

- Máy chưng cất đạmVelp UDK149 (Italia).

- Kali được xác định bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử trên máyđo

quang phổ AAS 630 Shimadzu - Nhật Bản tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm KH&CN

Việt Nam.

- Photpho được xác định bằng phương pháp trắc quang, trên máy UV–Vis

LAMBDA 35UV/Vis tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam.

- Phổ hồng ngoại được đo trên Quang phổ kế hồng ngoại biến đổi Shimadzu IR

prestige 21 (Nhật Bản) trong vùng 4000 - 400cm-1

(tại Khoa Hóa học, Trường Đại học

Khoa học tự nhiên Hà Nội). Một số mẫu đo trên máy IMPACT Nicolet 410 tại Viện

Hoá học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.Mẫu được sấy khô 2 ngày

trong tủ sấy chân không ở 600C và sử dụng kỹ thuật ép viên với KBr.

- Phân tích nhiệt trọng lượng TGA được đo trên thiết bị phân tích nhiệt Labsys

TG - DSC 1600, Setaram (Pháp) tại Khoa Hoá học, Đại học Khoa học tự nhiên Hà

Nội. Các mẫu đều được phân tích trong khí quyển Argon, tốc độ gia nhiệt 10o/phút từ

nhiệt độ phòng đến 7000C.

- Chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) trên máy JEOL 6390 tại Viện Khoa

học Vật liệu, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam.

2.3. Một số phƣơng pháp phân tích phân bón

2.3.1.Xác định hàm lượng nitơ tổng số

- Xác định N tổng số bằng phương pháp Kjeldahl [25]:

Nguyên tắc: của phương pháp Kjeldhallà chuyển hóa các hợp chất nitơ trong

mẫu thành amoni (NH4+) bằng axit sunfuric đặc với chất xúc tác (K2SO4, CuSO4). Sau

đó cất amoni nhờ dung dịch kiềm. Thu NH3 bằng axit boric (H3BO3), chuẩn độ amoni

tetraborat bằng dung dịc axit HCl tiêu chuẩn, từ đó suy ra lượng nitơ trong mẫu.

Hàm lượng nitơ tổng được tính theo phần trăm có trong mẫu phân:

%N = ( – )

(2.1)

Trong đó:

V1: thể tích (ml) HCl 0,1N chuẩn độ mẫu phân

V0: thể tích (ml) HCl 0,1N chuẩn độ mẫu trắng

N: nồng độ đương lượng của HCl

49

m: Khối lượng (g) mẫu lấy phân tích

14: đương lượng gam của N

2.3.2. Xác định hàm lượng photpho tổng số

- Xác định P tổng số bằng phương pháp trắc quang [27]:

Dùng hỗn hợp H2SO4 và HClO4 để phân hủy và chuyển hóa các hợp chất

photpho trong mẫu thành photpho dưới dạng axit orthophotphoric, rồi xác định hàm

lượng photpho trong dung dịch mẫu theo phương pháp trắc quang ở bước sóng

nm. Đo màu vàng của phức chất tạo thành giữa photpho và vanadomolypdat

(khi nồng độ P cao) hoặc màu xanh molipden do phản ứng của photpho với molypdat

tạo thành phức đa dị vòng bị khử (khi nồng độ P thấp), từ đó suy ra hàm lượng

photpho trong mẫu theo công thức:

(2.2)

Trong đó: a: nồng độ photpho tìm được trên đường chuẩn (miligam P/lít)

m: khối lượng mẫu phân hủy (gam)

V: thể tích dung dịch mẫu sau phân hủy tính (ml)

V1: thể tích dung dịch sau phân hủy lấy ra để phân tích (ml)

V2: thể tích dung dịch hiện màu (ml).

2.3.3. Xác định hàm lượng kali tổng số

- Xác định K tổng số bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [26]:

Dùng H2SO4 đặc và HClO4 đặc để chuyển hóa các chất chứa kali trong mẫu

thành kali hòa tan, sau đó xác định kali trong dung dịch bằng phương pháp phổ hấp

thụ nguyên tử. Hàm lượng K được tính theo công thức :

(2.3)

Trong đó: a: nồng độ kali trong dung dịch A (miligam/lit)

V: Toàn bộ thể tích dung dịch A (ml)

m: khối lượng mẫu phân hủy (gam)

2.3.4. Phương pháp xác định độ rã của lõi phân bón

Phương pháp thử độ rã của lõi phân bón dạng viên tròn: viên phân được đặt trong

dụng cụ giỏ quay nhúng trong 900ml nước cất ở 25o C, quay với tốc độ 100 vòng/phút

50

trong 30 phút. Độ rã được xác định là % khối lượng viên phân bị rã và khuếch tán hết

ra khỏi giỏ.

2.3.5. Phương pháp xác định độ cứng của lõi phân

Độ cứng của lõi phân bón được xác định là lực gây vỡ viên ép theo đường kính

(viên tròn). Được xác định bằng thiết bị đo độ cứng.

Nguyên tắc: Tác động 1 lực F qua đường kính viên cho đến lúc viên bị vỡ. Xác

định lực gây ra vỡ viên. Độ cứng của viên có thể được biểu diễn nhờ đại lượng H:

H = F/пdh (2.4)

Trong đó: H (N/cm2 ): độ cứng của viên

F (N): Lực bẻ vỡ viên

d (cm): Đường kính viên

h (cm): độ dày của viên

Xác định độ cứng 10 viên, lấy kết quả trung bình.

2.3.6. Phương pháp phân tích một số tính chất l hóa của đất

Tiến hành lấy đất ở đất ở độ sâu 0 - 20 cm, theo dõi 5 điểm trên mỗi ô thí

nghiệm sau đó trộn đều để phân tích các chỉ tiêu lý hóa của đất. Lấy mẫu vào 2 lần

trước và sau thí nghiệm.

- Xác định pHKCl: sử dụng pH meter đo trong huyền phù 1:5 của đất trong

dung dịch KCl 1N [11].

- Xác định dung lượng trao đổi cation (CEC) theo phương pháp amoniaxetat

do Schachtschabel thiết lập [11].

- Xác định hàm lượng chất hữu cơ (OM) theo phương pháp Kali đicromat do

Walkley – Black thiết lập [11].

2.4. Phƣơng pháp tiến hành

2.4.1. Nghiên cứu chế tạo lõi phân bón

2.4.1.1. Nghiên cứu biến tính tinh bột

Để hạ độ nhớt và tăng khả năng kết dính của tinh bột, chúng tôi tiến hành biến

tính tinh bột. Có nhiều phương pháp dùng biến tính tinh bột, trong luận án này chúng

tôi sử dụng dung dịch natri hipoclorit (NaClO) để biến tính tinh bộtsắn, do giá thành rẻ

và sẵn có. Quá trình biến tính được tiến hành như sau: Cân chính xác 10g tinh bột, đưa

vào cốc thuỷ tinh 250ml chứa dung dịch natri hipoclorit với nồng độ clo hoạt động xác

định (3% clo hoạt động so với tinh bột) đã điều chỉnh pH duy trì ở pH = 7 bằng dung

51

dịch chuẩn NaOH 0,1N và HCl 0,1N, nhiệt độ của dung dịch được duy trì ở 30oC và

được khuấy liên tục trong suốt quá trình biến tính. Phản ứng được dừng bằng cách

thêm natri hiđrosunfit dư (NaHSO3)và pH được điều chỉnh ở mức 6,5-7,0 và mẫu được

lấy ra ở các thời điểm khác nhau sau 0 11 giờ, sản phẩm được lọc hút trên phễu lọc

Buchner, rửa kỹ bằng nước cho đến khi dịch lọc cho phản ứng âm tính với dung dịch

AgNO3, sau đó được tiến hành rửa lại trong etanol và sấy trong tủ sấy chân không ở

50oC đến khối lượng không đổi [30].

*Mức độ oxi hóa của tinh bột:được xác định thông qua việc đo khối lượng phân tử

và xác định chỉ số cacboxyl.

*Khối lượng phân tử trung bình: của các mẫu tinh bột được xác định bằng phương

pháp đo độ nhớt dung dịch tinh bột trong KOH 0,5N sử dụng nhớt kế Ubbelohde và

được tính theo phương trình Mark- Houwink:η = 8,5.10-3

.[M]0,76

(2.5)

*Xác định hàm lượng nhóm cacboxyl: Mẫu tinh bột (2g) được phân tán trong 25ml

dung dịch HCl 0,1N và khuấy đều trong 30 phút trên máy khuấy từ. Huyền phù tinh

bột được lọc hút chân không và rửa bằng 400ml nước cất. Bánh lọc tinh bột được

chuyển vào cốc thuỷ tinh 500ml và thêm nước cất đến thể tích 300ml. Huyền phù tinh

bột được gia nhiệt trong bể điều nhiệt và khuấy liên tục trong 15 phút để hồ hoá hoàn

toàn. Dung dịch hồ tinh bột nóng được điều chỉnh đến thể tích 450ml bằng nước cất và

chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn NaOH 0,01N tới pH 8,3 với chỉ thị phenolphtalein.

Mẫu trắng được thực hiện đối với tinh bột không biến tính. Hàm lượng nhóm cacboxyl

được tính toán như sau:

Mili đương lượng axit/100g tinh bột = [(Mẫu - mẫu trắng)ml x mol đương luợng/l

của NaOH x 100]/khối lượng mẫu (g, khối lượng khô).

Hàm lượng nhóm cacboxyl (mmol/100g) = [mili đương lượng axit/100g tinh bột]

1.4.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởngcủa thời gian biến tính tinh bột đến độ bền lõi phân

Để đánh giá ảnh hưởng của thời gian biến tính đến độ bền của lõi phân chúng

tôi tiến hành đánh giá độ bền của lõi phân ure nhả chậm. Tiến hành chế tạocác lõi phân

ure nhả chậm với cùng điều kiện: hàm lượng ure 90%, bentonit 7% và 3% tinh bột

biến tính (với thời gian biến tính từ 0-11 giờ). Các hạt ure cùng với bentonit được cân

riêng và trộn đều với dung dịch tinh bột biến tính. Hỗn hợp sau đó được đùn thành sợi

và cắt thành viên hình trụ có đường kính trung bình 3 mm, dài 5mm. Các viên hình trụ

52

này được vo thành viên có đường kính trung bình 3-4mm trên thiết bị vo viên dạng

chảo nghiêng, sau đó được làm khô trong tủ sấy ở 800C trong 8 giờ (hình 2.1). Sau đó

tiến hành xác định độ rã và độ cứng của lõi phân có kích thước đồng nhất ở 250C.

Hình 2.1. Sơ đồ chế tạo lõi phân bón nhả chậm

2.4.1.3. Nghiên cứu lựa chọn chất kết dính

a. Nghiên cứu lựa chọn chất kết dính cho phân bón ure nhả chậm

Qua nghiên cứu tài liệu chúng tôi sử dụng chất kết dính là các polyme: PVAc,

PVA, tinh bột và tinh bột biến tính để nghiên cứu lựa chọn chất kết dính thích hợp cho

phân bón nhả chậm.

Khảo sát được tiến hành như sau: các hạt ure cùng với chất mang bentonit được

cân riêng, sau đó thêm một lượng dung dịch chất kết dính polyme (PVAc, PVA, tinh

bột và tinh bột biến tính) đã được chuẩn bị rồi trộn đều. Hỗn hợp sau đó được đùn

thành sợi và vo thành viên tròn theo qui trình 1.4.1.2. Sau đó tiến hành xác định độ

cứng và độ rã của lõi phân có kích thước đồng nhất ở 250C.

Thành phần nguyên liệu tổng hợp phân bón ure (tính cho 100g) được thống kê

trong bảng 2.1

Viên phân chưa phủ

(lõi phân nhả chậm)

Chất kết dính

Đùn tạo viên

Bentonit Phân đơn

(N,P, K)

Trộn hỗn hợp

nguyên liệu

Vo viên

53

Bảng 2.1. Thành phần nguyên liệu tổng hợp lõi phân ure nhả chậm (tính cho 100g)

STT Ure (g) Bentonit (g) Polyme (g) % Polyme

1 90,0 10,0 0,0 0,0

2 90,0 9,0 1,0 1,0

3 90,0 8,5 1,5 1,5

4 90,0 8,0 2,0 2,0

5 90,0 7,5 2,5 2,5

6 90,0 7,0 3,0 3,0

7 90,0 6,5 3,5 3,5

8 90,0 6,0 4,0 4,0

9 90,0 5,0 5,0 5,0

b. Nghiên cứu lựa chọn chất kết dính cho phân bón NPK nhả chậm

Để lựa chọn chất kết dính cho phân bón NPK (16:16:16) và NPK (30:10:10),

các hạt ure, KCl, (NH4)2HPO4 cùng với chất mang bentonit được cân riêng, trộn theo

một tỉ lệ xác định, sau đó thêm một lượng dung dịch chất kết dính polyme đã được

chuẩn bị rồi trộn đều, tiến hành tạo viên theo qui trình 1.4.1.2. Sau đó tiến hành xác

định độ cứng và độ rã của lõi phân có kích thước đồng nhất ở 250C.

Thành phần nguyên liệu tổng hợp phân bón NPK (tính cho 100g) được thống

kê trong bảng 2.2 và 2.3.

Bảng 2.2. Thành phần nguyên liệu tổng hợp lõi phân bón NPK (16:16:16)

STT Ure

(g)

(NH4)2HPO4

(g)

KCl

(g)

Bentonit

(g)

Polyme

(g) %Polyme

1 20,76 29,75 26,67 22,82 0,00 0,0

2 20,76 29,75 26,67 20,82 2,00 2,0

3 20,76 29,75 26,67 19,82 3,00 3,0

4 20,76 29,75 26,67 18,82 4,00 4,0

5 20,76 29,75 26,67 17,82 5,00 5,0

6 20,76 29,75 26,67 16,82 6,00 6,0

7 20,76 29,75 26,67 15,82 7,00 7,0

8 20,76 29,75 26,67 14,82 8,00 8.0

9 20,76 29,75 26,67 12,82 10,00 10,0

54

Bảng 2.3. Thành phần nguyên liệu tổng hợp lõi phân bón NPK (30:10:10)

STT Ure (g) (NH4)2HPO4

(g) KCl (g)

Bentonit

(g)

Polyme

(g) %Polyme

1 55,80 18,59 16,67 8,94 0,00 0,0

2 55,80 18,59 16,67 7,94 1,00 1,0

3 55,80 18,59 16,67 7,44 1,50 1,5

4 55,80 18,59 16,67 6,94 2,00 2,0

5 55,80 18,59 16,67 6,44 2,50 2,5

6 55,80 18,59 16,67 5,94 3,00 3,0

7 55,80 18,59 16,67 5,44 3,50 3,5

8 55,80 18,59 16,67 4,94 4,00 4,0

9 55,80 18,59 16,67 3,94 5,00 5,0

2.4.2. Nghiên cứu chế tạo vỏ bọc cho phân bón nhả chậm

2.4.2.1. Quá trình tạo vỏ bọc cho phân bón

Lõi phân bón dạng viên tròn sau khi được chế tạo với điều kiện tối ưu được đưa

vào thiết bị trống quay, gia nhiệt đến 50-70oC. Dung dịch tạo vỏ bọc bao gồm

polyurethan một thành phần (có hoặc không có sáp parafin) trong dung môi butyl

axetat được phun đều lên bề mặt hạt phân bón trong trống quay và để đóng rắn trong

30 phút. Sau khi phun một lượng nhất định dung dịch PU với tốc độ 850ml/phút, sản

phẩm được làm nguội xuống nhiệt độ phòng và bảo quản trong bình hút ẩm. Sơ đồ chế

tạo vỏ bọc cho phân bón được trình bày ở hình 2.2.

Các viên phân bón sau khi được phủ lớp polyurethan được cắt đôi, cho vào cốc

nước cất. Sau khi các chất dinh dưỡng được hòa tan, loại bỏ phần không tan còn lại

lớp vỏ polyurethan. Các lớp vỏ đượcl àm sạch trong nước cất, sau đó sấy khô ở35℃

trong 10giờ rồi đem phân tích các đặc trưng lí hóa bằng các phương pháp: phân tích

phổ hồng ngoại (IR), phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) và kính hiển vi điện tử quét

(SEM).

55

Hình 2.2. Sơ đồ chế tạo vỏ phân bón nhả chậm

2.4.2.2. Ảnh hưởng của sáp parafin đến quá trình tạo vỏ bọc

Trong quá trình chế tạo lớp vỏ bọc cho phân bón trong trống quay đã xảy ra quá

trình ma sát, va chạm giữa các viên phân, giữa các viên phân với thiết bị nên bề mặt

lớp vỏ có thể xuất hiện các vết nứt, lỗ hổng. Để khắc phục điều này chúng tôi sử dụng

sáp paraffin để bôi trơn, giảm ma sát, tram vào các vết nứt và lỗ hổng [103].

Ảnh hưởng của sáp parafin được tiến hành như sau: dung dịch tạo màng phủ

bao gồm polyurethan một thành phần có 0;5;7; 10% khối lượng sáp parafin trong dung

môi butyl axetat được phun đều lên bề mặt hạt phân bón ure trong trống quay và để

đóng rắn trong 30 phút. Sau khi phun một lượng nhất định dung dịch phủ, sản phẩm

được làm nguội xuống nhiệt độ phòng và bảo quản trong bình hút ẩm. Ảnh hưởng của

sáp parafin được đánh giábằng kính hiển vi điện tử quét ảnh (SEM) và %N nhả trong

nước của phân ure nhả chậm với thời gian 28 ngày.

Làm khô

Lõi phân (viên

phân chưa phủ)

Phân bón nhả

chậm bọc polyme

Phun polyme tạo

vỏ bọc

Polyurethan Sáp parafin

Đóng gói, bảo

quản

56

2.4.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng polyurethan đến độ dày và tỉ lệ bọc lớp vỏ.

Ảnh hưởng của hàm lượng polyurethan đến độ dày lớp phủ: Tiến hành tạo lớp

vỏ cho phân bón bằng cách phun dung dịch polyurethan một thành phần (có chứa

parafin) với các hàm lượng khác nhau: 3,5;10;15; 20; 25%,trongdung môi butyl axetat

với tốc độ phun 850ml/phút trong trống quay.

Xác định độ dày lớp phủ bằng kính hiển vi điện tử quét. Tỉ lệ bọc lớp phủ được

xác định bằng công thức

ỉ ệ ọ ố ượ ớ ủ

ố ượ ê â (2.6)

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 (1, 3, 5, 7, 10, 14, 28 ngày), 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. Hàm lượng N, P

và K trong mẫu được xác định tương tự như phân tích N, P, và K tổng số [67].

Tất cả các mẫu đều được thực hiện lặp lại 3 lần, giá trị trung bình được coi là

nồng độ dinh dưỡng (N, P, K) của mỗi mẫu. Thời gian nhả dinh dưỡng (N,P,K) của

phân nhả chậm được coi là thời gian mà quá trình nhả tích lũy đạt tới 80% tổng lượng

dinh dưỡng (N, P, K).

* Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhả phân bón

- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Tiến hành nghiên cứu khả năng nhả phân bón ở

100C, 20

0C, 30

0C, 40

0C.

- Ảnh hưởng của pH: Tiến hành nghiên cứu khả năng nhả phân bón ở các giá trị

pH lần lượt là: 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0.

2.4.3.2. Động học quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân bón

Nghiên cứu động học quá trình nhả chất dinh dưỡng cho phép xác định các

tham số động học quá trình nhả dinh dưỡng theo thời gian. Tuy nhiên, các tham số

động học thực rất khó xác định, vì quá trình nhả chất dinh dưỡng là phức tạp, bị ảnh

hưởng nhiều yếu tố: tốc độ khuếch tán các chất dinh dưỡng từ phân bón, tốc độ xâm

57

nhập của nước qua lớp màng, độ trương nở, độ đồng nhất của màng… Do đó, hiện nay

người ta thường ứng dụng các phương trình động học hình thức để xác định các hằng

số tốc độ biểu kiến.Trong luận án này ba phương trình động học biểu kiến được áp

dụng để mô tả động học của quá trình nhả chất dinh dưỡng là phương trình động học

biểu kiến bậc 0, bậc 1 và bậc 2 [63],[114].

* Phương trình động học biểu kiến bậc 0 : Ct = k0.t (2.7)

* Phương trình động học biểu kiến bậc 1 : ln(Cb-Ct)= -k1.t –ln(Cb-Ci) (2.8)

* Phương trình động học biểu kiến bậc 2 : 2.11

tkCCCC ibtb

(2.9)

Trong đó:

Cb: nồng độ chất dinh dưỡng ở thời điểm cân bằng (mg/l)

Ct: nồng độ chất dinh dưỡng ở thời điểm t (mg/l)

Ci : nồng độ chất dinh dưỡng ở thời điểm đầu, t=0

k0: hằng số tốc độ nhả bậc 0 biểu kiến

k1: hằng số tốc độ nhả bậc nhất biểu kiến (ngày-1

)

k2: hằng số tốc độ nhả bậc hai biểu kiến (l.mg-1.ngày

-1)

Từ các giá trị thực nghiệm xác định được các giá trị Ct(mg/l) tại thời điểm t

(ngày) và Cb (mg/l) khi quá trình nhả đạt cân bằng. Dựa vào các phương trình đó,

chúng ta có thể xác định được k0, k1 và k2. Để đánh giá sự phù hợp của các phương

trình động học nhả chất dinh dưỡng người ta thường dựa vào các hệ số tương quan R2.

2.4.3.3. Nghiên cứu quá trình nhả phân bón trong đất

Chuẩn bị ống PVC có đường kính 80mm, dài 30cm, dưới đáy ống có van xả,

đầu trên có nắp đậy. Một hỗn hợp gồm 1,8 kg đất và một lượng phân đủ để nhả ra

450mg dinh dưỡng (N,P,K) được cho vào ống PVC. Thêm 180 ml axit xitric 0,01% để

ổn định pH, sau đó thêm 500ml nước cất vào trong ống và đậy nắp lại. Sau mỗi

khoảng thời gian xác định (7, 14,28,35, 42, 49, 56 ...ngày), nước trong ống được hút ra

khỏi ống PVC bằng máy hút chân không rồi thay 500ml nước cất mới. Lấy một lượng

xác định dung dịch thu được đem phân tích hàm lượng dinh dưỡng tương tự như phân

tích N, P, và K tổng số [67].

58

Hình 2.3.Ống PVC chứa đất, nước và phân nhả chậm

2.4.3.4. Nghiên cứu khả năng phân hủy sinh học của lớp vỏ

Khả năng phân hủy sinh học của lớp vỏ phân bón được đánh giá qua độ giảm

khối lượng và sự thay đổi hình thái cấu trúc bề mặt của lớp vỏ khi chôn trong đất.

Để đánh giá độ giảm khối lượng của mẫu (vỏ phân bón), chọn mẫu có kích

thước xác định đem chôn ủ trong đất. Sau những khoảng thời gian nhất định, lấy mẫu ,

rửa sạch, sấy khô ở 800C trong 24 giờ, cân mẫu trên cân phân tích. Độ giảm khối

lượng của mẫu được tính theo công thức:

Độ giảm khối lượng

(2.10)

Trong đó: m1 là khối lượng mẫu ban đầu (g)

m2 là khối lượng mẫu sau khi lấy ra khỏi môi trường phân hủy (g)

2.4.4. Ứng dụng thử nghiệm phân bón nhả chậm cho một số cây trồng

2.4.4.1. Ứng dụng thử nghiệm phân bón nhả chậm cho cây bí xanh

a. Đặc điểm chung của cây bí xanh.

Bí xanh (Benincasa hispida), còn gọi là bí đao, bí phấn, là cây trồng thuộc họ

bầu bí (Cucurbitaceae). Thân lá phát triển mạnh, nhiều nhánh, phân nhánh đến cấp 4-

5. Rễ rất phát triển và thường ăn rộng ra chung quanh. Trên các đốt thân có thể ra rễ

bất định. Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng là 20 – 30°C, ưa ánh sáng mạnh. Bí xanh

có thể trồng ở đất thịt vừa, hơi nặng, song tốt nhất trên đất thịt nhẹ và phù sa với pH

thích hợp 6,5-8,0. Do có lớp vỏ dày cứng nên bí xanh có khả năng bảo quản, vận

chuyển tốt, dùng làm thực phẩm, nguyên liệu cho công nghiệp bánh kẹo (làm mứt,

nhân bánh…), nước giải khát và là loại rau dự trữ cho giáp vụ và các vùng thiếu rau.

Trong bí xanh chứa nhiều nước, không có chất béo, hàm lượng natri thấp nên có tác

59

dụng trị liệu tốt đối với những bệnh xơ cứng động mạch, cao huyết áp, béo phì, viêm

thận…, ngoài ra còn có tác dụng giải độc cá nóc, tôm, rượu.

Ở Việt Nam, bí xanh được trồng phổ biến ở nhiều nơi, gồm nhiều chủng loại

khác nhau. Những năm gần đây, bên cạnh các giống truyền thống, việc áp dụng các

tiến bộ khoa học, kỹ thuật đã tạo ra nhiều giống mới có hiệu quả cao. Trong đó, giống

bí xanh số 1 do Viện cây lương thực và cây thực phẩm lai tạo, được công nhận là

giống mới năm 2008, có khả năng sinh trưởng và phát triển khoẻ, cho hiệu quả kinh tế

cao với thời gian sinh trưởng từ 100 -120 ngày, có thể trồng được cả vụ xuân - hè và

thu – đông. Dạng quả đồng đều, chiều dài quả 45 - 65 cm, đường kính quả 10 - 12 cm,

vỏ quả xanh đậm, khi chín phủ lớp phấn trắng, cùi dày, đặc ruột, ít hạt, ăn không chua.

Bí xanh số 1, chống chịu bệnh héo xanh, phấn trắng khá; có năng suất trung bình 45 -

55 tấn/ha ở vụ xuân hè và 40 - 45 tấn/ha ở vụ thu đông, khi quả non khối lượng quả

1,0 - 1,5 kg, quả già khối lượng 2,0 - 3,0 kg. Bí xanh số 1 cho nguồn thu cao gấp 4-6

lần so với trồng lúa nên hiện nay nhiều địa phương đã mở rộng diện tích thâm canh bí

xanh như các tỉnh phía Bắc, miền Trung Nam Bộ [1],[28].

Thái Nguyên là địa bàn tiềm năng để phát triển sản xuất rau an toàn theo hướng

hàng hóa, trong đó cây bí xanh mới được đưa vào trồng thử nghiệm nhưng bước đầu

cho thấy ưu điểm nổi bật, hiệu quả kinh tế cao. Qua khảo nghiệm tại thành phố Sông

Công, Thái Nguyên năm 2012, giống bí xanh số 1 cho hiệu quả kinh tế cao gấp 3 lần

so với các cây trồng truyền thống khác như lạc, đỗ...

b.Ứng dụng phân bón nhả chậm cho cây bí xanh

- Địa điểm và thời gian: Thí nghiệm được tiến hành tại xóm Na Chùa, xã Bá

Xuyên, thành phố Sông Công, tỉnh Thái Nguyên từ 1/7/2015 đến 30/10/2015.

- Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo phương pháp ngẫu nhiên hoàn

chỉnh gồm 05 công thức, 03 lần lặp lại.

- Diện tích ô thí nghiệm là 200m2. Mật độ trồng 1,9 vạn cây/ha. Trồng cắm dàn,

luống rộng 1,8 - 2,0m, lên cao 25 - 30 cm. Mặt luống rộng khoảng 1,5 - 1,6m, rãnh

luống rộng khoảng 25 - 30cm.

- Cách gieo trồng. Lượng hạt dùng cho 1 ha cần khoảng 0,8 - 1,0 kg. Hạt giống

được gieo trong khay bầu, gieo 1 hạt/bầu, khoảng cách giữa các cây 4 - 5cm. Tưới giữ

60

ẩm 70-80% đến khi cây mọc đều. Sau 15 - 20 ngày, cây cao khoảng 8 - 10 cm, có 1 - 2

lá thật, thân cứng, không sâu, bệnh hại, ta đem trồng.

Qua nghiên cứu các tài liệu về qui trình kĩ thuật, chăm sóc cây bí xanh tác giả

thấy rằng cây bí xanh sinh trưởng và phát triển tốt khi liều lượng phân bón cho 1 ha/vụ

là: 10 tấn phân hữu cơ vi sinh + 120 kg N + 120 kg P2O5 + 120 kg K2O, tương đương

với 10 tấn phân hữu cơ vi sinh + 750kg NPK (16:16:16) [1]. Phân NPK (16:16:16)

chứa 16%N, 16% P2O5 và 16% K2O.

Xuất phát từ nhu cầu phân bón của cây bí xanh, tác giả đã xây dựng các công

thức bón phân nhả chậm cho cây bí xanh cụ thể như sau:

- Mô hình ứng dụng phân bón ure nhả chậm cho cây bí xanh được thiết kế với

các công thức (CT) như sau:

+ CT1: (ĐC) phân ure thông thường, 120kg N/ha

+ CT2: phân bón ure nhả chậm, 120 kg N/ha

+ CT3: phân bón ure nhả chậm, 96 kg N/ha (80% so với CT2)



Thí nghiệm có nền phân (120 kg P2O5 + 120 kg K2O + 10 tấn phân hữu cơ vi

sinh)/ha, tương đương (10 tấn phân hữu cơ vi sinh + 260 kg đạm urê + 600 kg lân supe

+ 240 kg Kali clorua)/ha.

- Mô hình ứng dụng phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm cho cây bí xanh được

thiết kế với các công thức như sau:

+ CT1: (ĐC) theo qui trình hộ gia đình, phân đơn 120kg N/ha; 120kg P2O5/ha;

120kg K2O/ha

+ CT2: bón 750kg NPK nhả chậm/ha

+ CT3: bón 600kg NPK nhả chậm/ha (80% so với CT2)



Thí nghiệm có nền phân là 10 tấn phân hữu cơ vi sinh/ha

- Cách bón phân

+ Bón lót: rạch hốc và bón toàn bộ phân hữu cơ vi sinh, phân lân được đảo đều

với đất, lấp đất trước khi trồng 2 - 3 ngày.

61

+ Phân ure và kali clorua thông thường: được chia làm 3 lần bón thúc theo qui

trình chăm sóc bí xanh [24]. Bón thúc lần 1: sau trồng 10 - 12 ngày. Bón thúc lần 2:

sau trồng 25 - 30 ngày. Bón thúc lần 3: khi cây ra hoa và đậu quả rộ.

+ Phân ure nhả chậm và NPK (16:16:16) nhả chậm được bón 1 lần khi đem

trồng, vãi cách gốc 10 -15 cm.

- Cách chăm sóc: sau trồng cần tưới nước để duy trì độ ẩm cho cây sinh trưởng

phát triển bình thường. Cắm dàn chữ A với cây dóc dài > 2,5 m. Sau trồng 20 - 25 ngày

tiến hành tỉa bỏ 1 - 2 nhánh gốc và để 2 - 3 nhánh sau đó. Nếu thu bí non thì mỗi nhánh

để 2 - 3 quả, nếu thu bí già thì mỗi nhánh chỉ nên để 1 quả. Cần vệ sinh đồng ruộng, làm

sạch cỏ và chỉ sử dụng thuốc bảo vệ thực vật khi sâu bệnh hại đến ngưỡng phòng trừ.

c. Các chỉ tiêu theo dõi cây bí xanh

Các chỉ tiêu theo dõi đối với cây bí xanh số 1 gồm có:

- Thời gian các giai đoạn sinh trưởng (ngày);

- Các chỉ tiêu về sinh trưởng phát triển: chiều dài thân chính (cm), số lá trên

thân chính (lá), số hoa đực, hoa cái trên cây (hoa/cây), số quả trên cây (quả), tỷ lệ đậu

quả (%).

- Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất.

- Tình hình sâu bệnh hại.

- Các chỉ tiêu lý hóa của đất (OM, CEC, pH)

- Số liệu được tổng hợp và xử lý thống kê bằng phần mềm Excel và SAS

2.4.4.2. Ứng dụng thử nghiệm phân bón nhả chậm cho cây chè

a. Giới thiệu chung về cây chè.

Cây chè (Camellia sinensis O.Kuntze) là cây công nghiệp dài ngày, mang lại

hiệu quả kinh tế cao và ổn định. Cây chè có nguồn gốc nhiệt đới, á nhiệt đới, sinh

trưởng và phát triển trong điều kiện nóng ẩm, tập chung chủ yếu ở các nước Châu Á,

Châu Phi. Hiện nay trên Thế Giới có khoảng 60 nước ở khắp các châu lục phát triển

trồng và sản xuất chè với diện tích và sản lượng lớn. Chè chứa nhiều tanin, ancaloit,

axit amin, vitamin A, B1, B2, B6 , PP nên chè là nguyên liệu dùng để chế biến các loại

sản phẩm trà uống có tác dụng bổ dưỡng, thanh nhiệt và có nhiều giá trị về dược liệu.

62

Việt Nam là một trong những nước có diện tích và sản lượng chè tương đối lớn

so với các nước trong khu vực. Chè được trồng chủ yếu ở các vùng trung du và miền

núi như: Lâm Đồng, Thái Nguyên, Tuyên Quang, Hà Giang, Phú Thọ, Yên Bái….

Thái Nguyên là một trong những tỉnh có diện tích và sản lượng chè lớn của

cả nước, chỉ đứng sau tỉnh Lâm Đồng. Từ lâu, Thái Nguyên đã nổi tiếng với

vùng chè Tân Cương nằm ở phía Tây thành phố Thái Nguyên, làng chè Trại Cài ở xã

Minh Lập (Đồng Hỷ) và làng chè La Bằng (Đại Từ). Nghề trồng và chế biến chè đã

đem lại hiệu quả lớn về kinh tế, xã hội trên địa bàn tỉnh. Chè thật sự là cây xóa đói,

giảm nghèo và làm giàu của nông dân Thái Nguyên [22],[24].

b. Ứng dụng phân bón nhả chậm cho cây chè

- Địa điểm và thời gian: Thí nghiệm được tiến hành tại xóm Phúc Thành, xã Hoá

Trung, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên từ 10/3/2015 đến 15/12/2015.

- Đối tượng: Cây chè kinh doanh giống LDP1 7 năm tuổi. Được trồng hàng

cách hàng 1,2 - 1,3 m, cây cách cây 0,3 - 0,4 m. Đây là giống chè có năng suất cao, lai

giữa cây mẹ Đại Bạch Trà (Trung Quốc) với cây bố PH1 (Ấn Độ) do Viện nghiên cứu

chè chọn lọc theo phương pháp chọn dòng.

- Diện tích ô thí nghiệm là 200m2.

- Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo phương pháp ngẫu nhiên hoàn

chỉnh gồm 05 công thức, 03 lần lặp lại.

Qua nghiên cứu các tài liệu về qui trình kĩ thuật, chăm sóc cây chè tại địa

phương tác giả thấy rằng cây chè kinh doanh có năng suất từ 8-12 tấn/ha, sinh trưởng

và phát triển tốt khi liều lượng phân bón cho 1 ha/năm là: 20 tấn phân hữu cơ vi sinh

+ 300 kg N + 100 kg P2O5 + 100 kg K2O, tương đương với 20 tấn phân hữu cơ vi sinh

+ 1000kg NPK (30:10:10) [22],[24]. Phân NPK (30:10:10) chứa 30%N, 10% P2O5 và

10% K2O.

Xuất phát từ năng suất và nhu cầu phân bón của cây chè tại địa phương, tác giả

đã xây dựng các công thức bón phân nhả chậm cho cây chè cụ thể như sau:

- Mô hình ứng dụng phân bón ure nhả chậm cho cây chè được thiết kế với các

công thức (CT) như sau:

CT1 (đối chứng): phân đơn 300kg N/ha

CT2: phân ure nhả chậm, 300kgN/ha

63

CT3: phân ure nhả chậm, 240kgN/ha (80% so với CT2)

CT4: phân ure nhả chậm, 180kgN/ha (60% so với CT2)

CT5: phân ure nhả chậm, chứa 120kg N/ha (40% so với CT2)

Thí nghiệm có nền 100kg P2O5/ha, 100 kg K2O/ha và 20 tấn phân hữu cơ vi sinh/ha.

- Mô hình ứng dụng phân bón NPK (30:10:10) nhả chậm cho cây chè được thiết

kế với các công thức (CT) như sau:

CT1 (đối chứng): phân đơn 300kg N/ha,100kg P2O5/ha, 100 kg K2O/ha

CT2: phân NPK nhả chậm, 300kgN/ha,100kgP2O5/ha,100kgK2O/ha

CT3: phân NPK nhả chậm, 240kgN/ha, 80kg P2O5/ha, 80 kg K2O/ha (80% so

với CT2)

CT4: phân NPK nhả chậm, 180kgN/ha, 60kg P2O5/ha, 60 kg K2O/ha (60% so

với CT2)

CT5: phân NPK nhả chậm, chứa 120kg N/ha,40kg P2O5/ha, 40 kg K2O/ha (40%

so với CT2)

Thí nghiệm có nền 20 tấn phân hữu cơ vi sinh/ha.

- Cách bón phân: phân được bón sâu 6-8 cm, giữa 2 hàng và lấp đất kín.

+ Phân đơn được trộn đều bón 1 lần/lứa, sau khi hái 10 ngày.

+ Phân NPK nhả chậm được bón 1 lần/7 lứa,tính từ thời gian sinh trưởng của

lứa đầu tiên (ngày 10/3/2015).

- Cách thu hái: hái từng lứa sau 35-40 ngày sinh trưởng.

* Các chỉ tiêu theo dõi

Các chỉ tiêu theo dõi về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của cây chè:

- Mật độ búp (búp/m2): Sử dụng khung 25 x 25cm, đặt trên tán chè đại diện

cho thí nghiệm theo phương pháp đường chéo 5 điểm sau đó đếm số búp đủ tiêu chuẩn

hái.

- Khối lượng búp 1 tôm 2 lá (g/búp): theo dõi theo phương pháp đường chéo 5

điểm. Mỗi điểm hái 100g. Chỉ hái những búp theo yêu cầu của các thí nghiệm. Toàn

bộ lượng búp ở các điểm trộn đều với nhau, cân 100g, đếm tổng số búp có trong 100g

đó. Khối lượng búp được tính bằng tỷ số 100/tổng số búp có trong 100g búp.

- Chiều dài búp (cm): Mỗi công thức thí nghiệm lấy 150g mẫu ở cả 3 lần nhắc

sau đó trộn đều. Đo chiều dài từ cuộng hái đến đỉnh tôm của 15 búp được lấy ngẫu

nhiên, thực hiện 3 lần. Chiều dài búp hái là bình quân chiều dài một búp của các lần

64

nhắc.

- Tỷ lệ búp mù xòe (%): Búp mù xòe là loại búp không có tôm hoặc tôm không

rõ, đỉnh sinh trưởng đang ở trạng thái ngủ nghỉ. Xác định bằng cách cân ngẫu nhiên

100g búp chè tươi, đếm tổng số búp, số búp có tôm và số búp không có tôm rồi quy ra

phần trăm số búp theo mỗi lứa hái.

- Năng suất búp tươi thực thu trong mỗi lứa hái (tấn/ha): là lượng búp thu hái

được thực tế trên 1 ha.

- Các chỉ tiêu lý hóa của đất (OM, CEC, pH)

65

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Chế tạo lõi phân bón 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

Mục đích của quá trình oxi hóa tinh bột là cắt ngắn mạch tinh bột ban đầu, giảm

khối lượng phân tử, độ nhớt và tăng độ phân cực của tinh bột, qua đó làm tăng khả

năng kết dính của tinh bột.

Tinh bột sắn được biến tính bởi dung dịch NaClO (với nồng độ clo hoạt động là

3% so với tinh bột) trong thời gian từ 3-11 giờ. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời

gian biến tính tinh bột đến khối lượng phân tử trung bình (KLPTTB) và chỉ số

cacboxyl của tinh bột biến tính được trình bày ở bảng 3.1.

Bảng 3.1. Ảnh hưởng của thời gian biến tính tới tính chất của tinh bột

Thời gian (giờ) 3 5 7 9 11

KLPTTB (g/mol) x 104 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

Kết quả bảng 3.1 cho thấy khi tăng thời gian biến tính thì KLPTTB của tinh bột

giảm và các chỉ số cacboxyl và cacboxyl đều tăng. Điều này được giải thích làtrong

quá trình oxi hóa đã xảy ra quá trình cắt mạch đại phân tử của tinh bột nên KLPTTB

giảm, và trên sản phẩm tinh bột biến tính xuất hiện nhóm chức cacboxyl [30]. Khi tăng

thời gian biến tính thì mạch đại phân tử của tinh bột càng bị cắt ngắn nên KLPTTB

giảm, do đó tùy vào mục đích sử dụng để lựa chọn thời gian biến tính thích hợp.

3.1.1.2. Ảnh hưởngcủa thời gian biến tính tinh bột đến độ bền lõi phân

Để đánh giá ảnh hưởng của thời gian biến tính đến độ bền lõi phân với cùng

điều kiện chế tạo là: hàm lượng ure 90%, bentonit 7% và 3% tinh bột biến tính (với

thời gian biến tính thay đổi từ 0-11 giờ). Kết quả xác định độ rã và độ cứng lõi phân

được trình bày ở hình 3.1 và 3.2

66

Hình 3.1. Ảnh hưởng của thời gian biến tính tinh bột đến độ rã

Hình 3.2. Ảnh hưởng của thời gian biến tính tinh bột đến độ cứng

Kết quả từ hình 3.1. và 3.2 cho thấy, 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. Điều này được giải thích là khi tăng thời gian biến tính thì hàm lượng

nhóm cacboxyl trong tinh bột tăng do đó làm tăng khả năng kêt dính với phân bón và

khoáng sét. Khi thời gian biến tính tinh bột >7 giờ thì độ bền viên phân giảm nên độ rã

của viên phân bón tăng lên, độ cứng viên phân giảm. Điều này có thể giải thích là do

mạch phân tử tinh bột biến tính bị cắt nhỏ, khối lượng phân tử của tinh bột thấp lên rất

dễ tan vào nước làm giảm khả năng kết dính. Kết quả trên cho thấy, tinh bột biến tính

trong 7 giờ có khả năng kết dính tốt nhất được sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo.

0

5

10

15

20

25

0 2 4 6 8 10 12

Độ

rã

(%

)

Thời gian biến tính (giờ)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 2 4 6 8 10 12

Độ

cứ

ng

(k

g/c

m2)

Thời gian biến tính (giờ)

67

3.1.1.3.Phổ IR của tinh bột và tinh bột biến tính

Kết quả chụp phổ IR của tinh bột và tinh bột biến tính ở điều kiện tối ưu được

trình bày ở hình 3.3 và 3.4.

Hình 3.3. Phổ IR của tinh bột

Hình 3.4. Phổ IR của tinh bột biến tính

68

Kết quả hình 3.3 và 3.4 cho thấy, phổ hồng ngoại của tinh bột biến tính và tinh

bột thường đều xuất hiện các pic dao động đặc trưng tương tự nhau: giải hấp thụ có tần

số 3000-3500 cm-1

đặc trưng cho dao động hóa trị của các nhóm -OH liên hợp, tuy

nhiên tinh bột biến tính cho dạng pic bầu (-COOH) khác biệt so với dạng pic nhọn của

nhóm nhóm -OH (ancol) của tinh bột chưa biến tính, dải hấp thụ ở 2924 cm-1 đặc trưng

cho dao động hóa trị của nhóm -CH2 no,dải hấp thụ 1463 cm-1 đặc trưng cho dao động

biến dạng của nhóm –CH2 no, dải hấp thụ 1168 cm-1đặc trưng cho dao động hóa trị

củanhóm C-O, dao động hóa trị của nhóm C-O-C gây xuất hiện dải hấp thụ ở 1078

cm1, dạng khung vòng pyranose của tinh bột gây xuất hiện dải hấp thụ tại 528 cm

-1.

Dải hấp thụtại 1648 cm-1

là do nước bị hấp thụ vào vùng vô định hình của tinh bột.

Trên phổ tinh bột biến tính xuất hiện dải hấp thụở 1735 cm-1 đặc trưng cho dao động

hóa trị của nhóm C=O. Điều này là do sự oxi hóa phân tử tinh bột hình thành nhóm

chức cacboxyl.

Quá trình oxi hóa tinh bột bởi tác nhân oxi hóa NaClO đã hình thành các nhóm

cacboxyl trên mạch phân tử của tinh bột, kèm theo đó là quá trình ngắt mạch làm giảm

trọng lượng phân tử. Cơ chế của quá trình này được đề xuất như sau:

+ Oxi hóa nhóm andehit khử cuối mạch thành nhóm cacboxyl tạo các nhóm axit

aldonic cuối mạch, thường được gọi là nhóm cuối axit gluconic.

+ Oxi hoá nhóm metylol ở vị trí C6 thành nhóm cacboxyl:

3.1.2. Lựa chọn chất kết dính cho phân bón ure nhả chậm

Các lõi phân ure có đường kính trung bình 3-4mm, chứa 90% ure và 0-5% chất

kết dính polyme (PVAc, PVA, tinh bột, tinh bột biến tính), còn lại là bentonit, sau khi

được chế tạo đem xác định độ cứng và độ rã để so sánh ảnh hưởng của loại chất kết

dính đến độ bền viên phân. Kết quả được trình bày ở hình 3.5 và 3.6.

69

Hình 3.5. Ảnh hưởng của loại chất kết dính đến độ rã lõi phân bón ure

Hình 3.6. Ảnh hưởng của loại chất kết dính đến độ cứng lõi phân bón ure

Kết quả nghiên cứu cho thấy với cùng hàm lượng polyme từ 1,0-3,0% ( tương

ứng với 1,0-3,0g) 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. Điều này có thể được giải thích là với các polyme có

khối lượng phân tử càng lớn thì kết dinh nội tăng nhưng kết dính ngoại giảm, nên tinh

bột có khả năng kết dính kém hơn cả. Tinh bột biến tính có khả năng kết dính tốt hơn

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6

Độ

rã

(%

)

Hàm lƣợng polyme (%)

PVAc

PVA

Tinh bột

Tinh bột biến tính

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 1 2 3 4 5 6

Độ

cứ

ng

lõ

i p

hâ

n (

kg

/cm

2)

Hàm lƣợng polyme (%)

PVAc

PVA

Tinh bột

Tinh bột biến tính

70

cả, do tinh bột sau khi biến tính có mạch ngắn hơn, khối lượng phân tử giảm, xuất hiện

nhóm chức cacboxyl (-COOH) nên đã làm tăng độ phân cực cũng như khả năng kết

dính của tinh bột với phân bón và chất mang. PVA có khối lượng phân tử lớn hơn

PVAc nhưng do trong phân tử PVA bão hòa các nhóm –OH, sức hút tương hỗ giữa

các phân tử tăng lên làm tăng độ cứng của mạnh và mật độ bó kết polyme nên tính kết

dính giảm so với PVAc. Trong khi PVAc có lượng nhóm –OH (tạo ra do PVAc thủy

phân một phần) nhỏ hơn PVA nên có khả năng kết dính cao hơn PVA [14]. Từ kết quả

thực nghiệm trên, trong luận án này chúng tôi chọn tinh bột biến tính làm chất kết dính

cho lõi phân bón và các nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả trên cũng cho thấy khi tăng khối lượng tinh bột biến tính đến 3g (tương

đương 3,0%), khả năng kết dính giữa phân bón và chất mang tăng dẫn đến tăng độ

cứng của viên phân và khối lượng bị rã giảm. Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng hàm lượng

tinh bột biến tính >3,0%, cả giá trị độ cứng và độ bền rã của viên phân đều giảm (khối

lượng bị rã tăng lên). Điều này có thể giải thích là do hàm lượng tinh bột biến tính cao

khiến cho độ nhớt của dung dịch tăng, làm giảm khả năng phân tán của các hạt phân

bón và chất mang dẫn đến giảm khả năng kết dính, ảnh hưởng đến độ bền của viên

phân. Ngoài ra, khi hàm lượng tinh bột cao biến tính cao, trong phân tử tinh bột có

chứa nhiều nhóm ưa nước hiđroxyl (-OH) và cacboxyl (-COOH) chưa được liên kết,

các nhóm chức này là cầu nối cho nước khuếch tán tốt vào trong cấu trúc lõi phân và

làm giảm độ bền lõi phân.

Qua nghiên cứu trên,hàm lượng tinh bột biến tính tối ưu chế tạo lõi phân ure

nhả chậm là 3,0%.

3.1.3. Lựa chọn chất kết dính cho phân bón NPK nhả chậm

Sau khi chế tạo lõi phân NPK (16:16:16) với hàm lượng tinh bột biến tính từ 2-

10% và lõi phân NPK (30:10:10) với hàm lượng tinh bột biến tính từ 1-5%,đem xác

định độ cứng và độ rã của lõi phân.

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chất kết dính tinh bột biến tính đến độ

cứng và độ rã của lõi phân NPK (16:16:16) và NPK (30:10:10) được trình bày ở

hình 3.7-3.10

71

Hình 3.7. Ảnh hưởng của chất kết dính đến độ rã lõi phân bón NPK (16:16:16)

Hình 3.8. Ảnh hưởng của chất kết dính đến độ cứng lõi phân bón NPK (16:16:16)

Hình 3.9. Ảnh hưởng của chất kết dính đến độ rã lõi phân bón NPK (30:10:10)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 2 4 6 8 10 12

Độ

rã

(%

)

Hàm lƣợng tinh bột biến tính (%)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 2 4 6 8 10 12

Độ

cứ

ng

(k

g/c

m2)


0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6

Độ

rã

(%

)


72

Hình 3.10. Ảnh hưởng của chất kết dính đến độ cứng lõi phân bón NPK (30:10:10)

Kết quả ở hình 3.7-3.10 cho thấy,khi tăng hàm lượng tinh bột biến tính đến giá

trị xác định: 2,5% đối với NPK (30:10:10) và 6% đối với NPK (16:16:16) thì khả năng

kết dính giữa phân bón và chất mang tăng dẫn đến tăng độ cứng của viên phân và khối

lượng bị rã giảm. Tuy nhiên, nếu hàm lượng tinh bột lớn hơn giá trị xác định trên thì

cả giá trị độ cứng và độ bền rã của viên phân đều giảm (khối lượng bị rã tăng lên).

Điều này có thể giải thích là do hàm lượng tinh bột cao khiến cho độ nhớt của dung

dịch tăng, làm giảm khả năng phân tán của các hạt phân bón và chất mang dẫn đến

giảm khả năng kết dính, ảnh hưởng đến độ bền của viên phân. Ngoài ra, khi hàm

lượng tinh bột biến tính cao, trong phân tử tinh bột có chứa nhiều nhóm ưa nước

hiđroxyl (-OH) và cacboxyl (-COOH) chưa được liên kết, các nhóm chức này là cầu

nối cho nước khuếch tán tốt vào trong cấu trúc lõi phân và làm giảm độ bền lõi phân.

*Kết luận tiểu mục chế tạo lõi phân bón nhả chậm

- Tinh bột biến tính trong thời gian 7 giờ là thích hợp nhất để làm chất kết dính

cho phân nhả chậm.

- Hàm lượng tối ưu chế tạo lõi phân ure là: ure90%; bentonit 7,0% và tinh bột

biến tính là 3,0%.

- Hàm lượng tối ưu chế tạo lõi phân NPK (16:16:16) là: ure 20,76%;

(NH4)2HPO4 29,75%; KCl 26,67%; bentonit 16,82% và tinh bột biến tính là 6,00%.

- Hàm lượng tối ưu chế tạo lõi phân NPK (30:10:10) là: ure 55,80%;

(NH4)2HPO4 18,59%; KCl 16,67%; bentonit 6,44% và tinh bột là 2,50%.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 1 2 3 4 5 6

Độ

cứ

ng

(k

g/c

m2)


73

3.2. Chế tạo vỏ bọc cho phân bón nhả chậm

Sau khi chế tạo được lõi phân ure và phân NPK, chúng tôi tiến hành tạo vỏ bọc

cho phân bón, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo vỏ bọc.

3.2.1. Đặc trưng vật liệu của lớp vỏ bọc

Lớp vỏ bọc của viên phân bón thu được bằng cách cắt viên phân bón, loại bỏ

phần lõi trong nước cất, rửa sạch, sấy khô, sau đó phân tích các đặc trưng lí hóa.

a. Phổ hồng ngoại (IR)

Phổ IR của lớp vỏ bọc PU được trình bày trên hình 3.11.

Hình 3.11. Phổ IR của lớp vỏ PU

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 N-H trong nhóm isoxynat;

các pic hấp thụ trong khoảng 2846 đến 2956cm-1

được gán cho dao động kéo của C-H

trong các nhóm metyl và metylen; dải hấp thụ ở 1531cm-1

đặc trưng cho dao động kéo

của các nhóm amit bậc 2 δN-H và νC-N; 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 isoxyanat. Sự có mặt của các pic đặc trưng này

chứng tỏ lõi phân bón ure hay NPK đã được bọc thành công bởi lớp phủ PU.

74

b. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)

Giản đồ phân tích nhiệt TGA của lớp phủ PU được trình bày trên hình 3.12.

Kết quả ở hình 3.12 cho thấy rằng lớp phủ PU bị phân hủy trong khoảng nhiệt

độ từ trên 200oC đến 700

oC với tổn hao trọng lượng tổng số là 89,85%. Tuy nhiên,

ngoài các pic phân hủy không rõ nét ở 231oC (tổn hao trọng lượng <5%), 409 và

548oC (có thể là quá trình phân hủy của phần PU khâu mạch), chỉ xuất hiện một pic

phân hủy rõ rệt ở 331oC. Kết quả này phù hợp với các tài liệu đã công bố về độ bền

nhiệt của các polyurethan thông thường, chứng tỏ phân bón ure nhả chậm bọc PU có

độ bền nhiệt khá tốt [103].

Hình 3.12. Giản đồ TGA của lớp vỏ PU

3.2.4.2. Ảnh hưởng của hàm lượng parafin đến lớp phủ polyurethan

Hình thái học của lớp phủpolyurethan trên bề mặt hạt phân bón nhả chậm và

được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM). Kết quả được trình bày trong

hình 3.13.

Quan sát hình 3.13 thấy rằng khi không có parafin, có nhiều lỗ hổng và vết nứt

xuất hiện trên bề mặt lớp phủ polyurethan (hình 3.13a). Các khuyết tật này là do ma

sát cũng như va đập trong quá trình tổng hợp mẫu. Do đó nước có thể xâm nhập vào

bên trong lõi phân bón nhanh hơn qua các lỗ hổng và vết nứt này. Để loại bỏ khuyết

tật, cần bổ sung các chất bôi trơn và trám vào các vết nứt, lỗ hổng đó. Hình 3.13b;

3.13c và 3.13d cho thấy lớp vỏ PU hoàn thiện sau khi bổ sung 5%; 7% và 10% parafin

Furnace temperature /°C0 100 200 300 400 500 600 700

TG/%

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

HeatFlow/µV

-30

-10

10

d TG/% /min

-25

-20

-15

-10

-5

Mass variation: -89.85 %

Peak :331.84 °C

Peak :231.93 °C

Peak :409.01 °C

Peak :548.20 °C

Figure:

16/03/2016 Mass (mg): 15.08

Crucible:PT 100 µl Atmosphere:ArExperiment:Vo PUP2

Procedure: RT ----> 800C (10 C.min-1) (Zone 2)Labsys TG

Exo

75

so với khối lượng lớp phủ được tạo thành trên bề mặt lõi phân bón bón với cấu trúc

chắc, đặc, không còn quan sát thấy khuyết tật. Cấu trúc chắc, đặc này là rào chắn ngăn

các phân tử nước thấm vào ure, dẫn đến quá trình nhả chậm.

(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 3.14. Ảnh hưởng của sáp parafin đến đặc tính nhả N của phân ure nhả chậm

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30

% N

nh

ả

Thời gian (ngày)

Mẫu chứa 0% parafin

Mẫu chứa 5%parafin

Mẫu chứa 7%parafin

Mẫu chứa 10% parafin

76

Kết quả trên hình 3.14 cho thấy sau 24 giờ ngâm trong nước ở 25oC, tỷ lệ nhả N

của mẫu phân bón không bổ sung parafin khoảng 33% trong khi tỷ lệ này ở mẫu phân

bón bổ sung 5-10% parafin (so với khối lượng lớp phủ) chỉ khoảng 6-7%. Sau 28

ngày, khoảng 65-67% N trong mẫu phân bón chứa parafin được giải phóng. Mẫu phân

bón không chứa parafin được coi là có thời gian nhả N 14 ngày khi tỷ lệ nhả N tại thời

điểm này đạt giá trị khoảng 81%. Kết quả này một lần nữa khẳng định vai trò quan

trọng của sáp parafin trong việc ngăn nước thấm vào lớp vỏ PU. Tuy nhiên khi các

chất bôi trơn đã trám hết các lỗ hổng và các vết nứt thì lượng parafin dư thừa sẽ bám

trên bề mặt lớp phủ (hình 3.13d), ngoài ra chúng còn chiếm một khoảng không gian

xác định trong hỗn hợp 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 và tỉ lệ bọc của lớp vỏ.

Các viên phân có đường kính trung bình 3-4 mm được đưa vào trống quay, gia

nhiệt đến 50-700C. Dung dịch polyurethan một thành phần (chứa 5% sáp parafin) với

hàm lượng PU thay đổi từ trong dung môi butyl axetat được phun đều lên bề mặt hạt

phân bón với tốc độ 850ml/phút trong trống quay và để đóng rắn trong 30 phút. Các

viên phân thu được đem cắt ra loại bỏ phần lõi trong nước, còn lại lớp vỏ polyurethan

đem rửa sạch, sấy khô và xác định độ dày lớp vỏ, tỉ lệ bọc. Kết quả xác định ảnh

hưởng của hàm lượng polyurethan đến tỉ lệ bọc và độ dày lớp vỏ được trình bày ở

bảng 3.2 và hình 3.15

Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng PU đến độ dày lớp vỏ và tỉ lệ bọc

STT Hàm lƣợng PU (%) Độ dày lớp vỏ (µm) Tỉ lệ bọc (%)

1 3,0 15-20 1,0

2 5,0 25-30 2,0

3 10,0 40-50 3,0

4 15,0 70-80 5,0

5 20,0 90-100 7,0

6 25,0 110-120 10,0

77

(a) Độ dày lớp vỏ chứa 5% PU (b) Độ dày lớp vỏ chứa 5% PU

(c) Độ dày lớp vỏ chứa 10% PU (d) Độ dày lớp vỏ chứa 10% PU

(e) Độ dày lớp vỏ chứa 15% PU (f) Độ dày lớp vỏ chứa 15% PU

Hình 3.15. Ảnh SEM của lớp vỏ với các độ dày khác nhau

Từ kết quả bảng 3.2 cho thấy khi tăng hàm lượng polyurethan thì độ dày và tỉ lệ

bọc viên phân được tăng lên. Với phân bón nhả chậm có vỏ bọc thì độ dày lớp vỏ là

yếu tố quyết định tốc độ nhả chất dinh dưỡng và tuổi thọ của sản phẩm. Lớp vỏ càng

dày thì quá trình nhả chất dinh dưỡng càng chậm và thời gian nhả chất dinh dưỡng

càng dài, có nghĩa là khả năng duy trì hiệu lực của phân bón trong đất càng lâu. Một số

công trình nghiên cứu đã khẳng định rằng có 2 kiểu nhả chất dinh dưỡng đối với phân

bón nhả chậm dạng viên bọc polyme (đối với các nguyên tố dinh dưỡng dạng tan).

24,8 µm 31,5 µm

40,5 µm 50,0 µm

69,0 µm 76,1 µm

78

Kiểu thứ nhất là nhả tương đối nhanh và tức thời qua các lỗ hoặc vi lỗ vốn xuất hiện

ban đầu trên bề mặt lớp vỏ (có thể do ma sát cũng như va đập trong quá trình tổng hợp

phân bón) và kiểu thứ hai là nhả ít trong một khoảng thời gian dài. Bởi vậy, việc điều

chỉnh chiều dày lớp vỏ có thể giúp kiểm soát tốc độ nhả chất dinh dưỡng phù hợp với

nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng. Trong luận án này chúng tôi chọn hàm lượng PU là

5,0; 10,0 và 15% tương ứng với 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

Đặc tính nhả N của các mẫu phân bón ure nhả chậm với các độ dày 30, 50, 70

µmtrong nước theo thời gian được trình bày trong hình 3.16.

Hình 3.16. Đặc tính nhả N của các mẫu phân ure nhả chậm trong nước

Kết quả cho thấy rằng, trong môi trường 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 bình70µm là 80,31% sau 77 ngày. Mẫu phân bón ure

nhả chậm trong nước với chiều dày lớp vỏ khác nhau có đặc tính nhả dinh dưỡng

tương tự nhau, chỉ khác nhau về giá trị và thời gian nhả, lớp vỏ càng dày thì thời gian

nhả chất dinh dưỡng càng dài và ngược lại.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

% N

nh

ả

Thời gian (ngày)

Ure-30

Ure-50

Ure-70

79

Có nhiều mô hình được xây dựng để mô tả quá trình nhả chất dinh dưỡng của

phân bón, kết nối cơ chế nhả dinh dưỡng với tính chất tan rã của phân bón. Sau khi

nghiên cứu đặc tính nhả dinh dưỡng trong nước, chúng tôi sử dụng các kết quả thu

được để mô tả động học của quá trình nhả chất dinh dưỡng theo phương trình động

học biểu kiến bậc 0, bậc 1 và bậc 2 để tìm ra mô hình thích hợp mô tả quá trình nhả

dinh dưỡng cho các loại phân bón chế tạo được.

Kết quả mô tả động học quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân ure nhả chậm

được trình bày ở bảng 3.3-3.5 và hình 3.17-3.19.

Hình 3.17. Mô tả sự nhả N của phân ure bằng dạng tuyến tính

của phương trình biểu kiến bậc 0



y = 108.28x + 286.47

R² = 0.9068

y = 61.426x + 916.95

R² = 0.8162

y = 39.264x + 470.98

R² = 0.887

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 20 40 60 80

Ct (mg/l)

Thời gian (ngày)

N-30

N-50

N-70

y = -0.2243x + 8.1952

R² = 0.9686 y = -0.0833x + 8.0415

R² = 0.992

y = -0.0506x + 8.0792

R² = 0.9916

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

0 20 40 60 80

Ln(Cb – Ct)

Thời gian (ngày)

N-30

N-50

N-70

80



Bảng 3.3. Mô hình động học của phân ure nhả chậm với độ dày 25-30 µm

Bậc phản ứng

Phân ure với độ dày lớp vỏ 25-30 µm

Phương trình động học biểu kiến Hằng số nhả R2

Bậc 0 Ct=108,28.t +286,47 108,28 0,907

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,2243.t +8,1952 0,2243 ngày-1

0,969

Bậc 2 1/(Cb-Ct)=5.10-4

.t– 0,0008 5.10-4

g.l-1.ngày

-1 0,814

Bảng 3.4 .Mô hình động học của phân ure nhả chậm với độ dày 40-50 µm

Bậc phản ứng



Bậc 0 Ct=61,426.t + 916,95 61,426 0,816

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,0833.t +8,0415 0,0833 ngày-1

0,992

Bậc 2 1/(Cb-Ct)= 2.10-4

.t – 0,0003 2.10-4

g.l-1.ngày

-1 0,819

Bảng 3.5. Mô hình động học của phân ure nhả chậm với độ dày 70-80 µm

Bậc phản ứng



Bậc 0 Ct=39,264.t + 470,98 39,264 0,887

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)= -0,0506.t +8,0792 0,0506 ngày-1

0,992

Bậc 2 1/(Cb-Ct)= 9.10-5

.t– 0,0003 9.10-5

g.l-1.ngày

-1 0,849

y = 0.0005x - 0.0008

R² = 0.8144

y = 0.0002x - 0.0003

R² = 0.8188

y = 9E-05x - 0.0003

R² = 0.8494

0

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

0,008

-10 10 30 50 70

1/(Cb – Ct)

Thời gian (ngày)

N-30

N-50

N-70

81

Để đánh giá sự phù hợp của các phương trình động học nhả biểu kiến của phân

bón người ta thường căn cứ vào hệ số tương quan R2. Từ giá trị các tham số của phương

trình động học biểu kiến cho thấy với cùng độ dày lớp vỏ, hệ số tương quan R2 của

phương trình động học biểu kiến bậc 1 luôn đạt giá trị lớn nhất (từ 0,969-0,992) so với

các phương trình động học biểu kiến bậc 0, bậc 2 (từ 0,814-0,907). Vì thế phương trình

động học biểu kiến bậc 0 và bậc 2 không phù hợp để mô tả quá trình nhả chất dinh

dưỡng của phân ure nhả chậm. 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). Như

vậy sự nhả N của phân ure nhả chậm tuân theo phương trình động học biểu kiến bậc 1.

3.3.1.2. Đặc tính nhả dinh dưỡng của phân bón NPK nhả chậm

a. Phân bón NPK (30:10:10)

Đặc tính nhả dinh dưỡng trong nước của các mẫu phân bón NPK (30:10:10)

nhả chậm được trình bày trong hình 3.20 - 3.21

Hình 3.20. Đặc tính nhả N của các mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm trong nước

Hình 3.21. Đặc tính nhả P của các mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm trong nước

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% N

nh

ả

Thời gian (ngày)

N-30

N-50

N-70

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% P

nh

ả

Thời gian (ngày)

N-30

N-50

N-70

82

Hình 3.22. Đặc tính nhả K của các mẫu phân NPK (30:10:10) nhả chậm trong nước

Tỷ lệ nhả chất dinh dưỡng của phân bón NPK nhả chậm phụ thuộc vào cấu trúc

lớp vỏ và được kiểm soát bởi chiều dày của lớp vỏ. Kết quả cho thấy rằng khả năng

nhả N, P, K ở mẫu phân bón NPK nhả chậm có độ dày lớp vỏ 30µm nhanh, sau 2 tuần

ngâm trong nước viên phân bị mềm do phần lõi đã bị hòa tan. Ở các mẫu có chiều dày

lớp vỏ lớn hơn (50µm và 70µm) khả năng nhả N, P, K chậm hơn. Đối với phân bón

NPK có chiều dày lớp vỏ 30µm có tỉ lệ nhả dinh dưỡng là 81,72% N, 83,62% P và

83,61% K sau 21 ngày. Phân bón NPK có chiều dày lớp vỏ 50µm có tỉ lệ nhả dinh

dưỡng là 82,06% N, 83,81% P và 83,60% K sau 56 ngày (8 tuần) và phân bón NPK

nhả chậm có chiều dày lớp vỏ 70µm có tỉ lệ nhả chất dinh dưỡng là 81,33% N, 83,17%

P và 83,55% K sau 84 ngày (12 tuần). Đối với mỗi mẫu phân có cùng chiều dày lớp

vỏ, tỉ lệ nhả dinh dưỡng chậm nhất là N rồi đến K sau đó là P ở cùng điều kiện ngâm

trong nước.

b. Phân bón NPK (16:16:16)

Đặc tính nhả dinh dưỡng trong nước của các mẫu phân bón NPK (16:16:16)

nhả chậm được trình bày trong hình 3.23 - 3.25

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100%

K n

hả

Thời gian (ngày)

N-30

N-50

N-70

83

Hình 3.23. Đặc tính nhả N của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm

Hình3.24. Đặc tính nhả P của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm

Hình 3.25. Đặc tính nhả K của phân bón NPK (16:16:16) nhả chậm

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% N

nh

ả

Thời gian (ngày)

N-30

N-50

N-70

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% P

nh

ả

Thời gian (ngày)

P-30

P-50

P-70

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% K

nh

ả

Thời gian (ngày)

K-30

K-50

K-70

84

Tỷ lệ nhả chất dinh dưỡng của phân bón NPK nhả chậm phụ thuộc vào cấu trúc

lớp vỏ và được kiểm soát bởi chiều dày của lớp vỏ. Kết quả cho thấy rằng khả năng

nhả N, P, K ở mẫu phân bón NPK nhả chậm có độ dày trung bình lớp vỏ 30µm nhanh,

sau 2 tuần ngâm trong nước, viên phân bị mềm do phần lõi đã bị hòa tan. Ở các mẫu

có chiều dày lớp vỏ lớn hơn (50µm và 70µm) khả năng nhả N, P, K chậm hơn. Đối với

phân bón NPK có chiều dày lớp vỏ30µm có tỉ lệ nhả dinh dưỡng là 80,12% N, 82,21%

P và 82,60% K sau 21 ngày. Phân bón NPK có chiều dày lớp vỏ50µm có tỉ lệ nhả dinh

dưỡng là 82,36% N, 83,75% P và 83,61% K sau 56 ngày (8 tuần) và phân bón NPK

nhả chậm có chiều dày lớp vỏ 70µm có tỉ lệ nhả chất dinh dưỡng là 81,13% N, 83,15%

P và 83,55% K sau 84 ngày (12 tuần). Đối với mỗi mẫu phân có cùng chiều dày lớp

vỏ, tỉ lệ nhả dinh dưỡng chậm nhất là N rồi đến K sau đó là P ở cùng điều kiện ngâm

trong nước.

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 phân bón với vỏ bọc polyurethan,khả năng nhả dinh dưỡng phụ

thuộc vào độ dày lớp vỏ.

* Động học quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân NPK (30 :10 :10) .

- Kết quả mô tả động học quá trình nhả N của phân NPK (30 :10 :10) nhả chậm

được trình bày ở bảng 3.6.-3.9 và hình 3.27-3.28

Hình 3.26. Mô tả sự nhả N của phân NPK (30:10:10) bằng dạng tuyến tính


y = 70.28x + 480.4

R² = 0.836

y = 61.84x + 605.5

R² = 0.850 y = 30.99x + 345.5

R² = 0.900

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 20 40 60 80 100

N-30

N-50

N-70

85

Hình 3.27. Mô tả sự nhả N của phân NPK (30:10:10) bằng dạng tuyến tính


Hình 3.28.Mô tả sự nhả N của phân NPK (30:10:10) bằng dạng tuyến tính của phương

trình biểu kiến bậc 2

Bảng 3.6.Các tham số động học và phương trình động họcnhả N của phân NPK

(30:10:10) với độ dày 25-30 µm

Bậc phản ứng

N của phân NPK (30:10:10)với độ dày lớp vỏ 25-30 µm

Phương trình động học biểu kiến Hằng số nhả (k) R2

Bậc 0 Ct=70,285t +480,42 70,285 0,836

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,2289.t +7,9699 0,2289 ngày-1

0,981

Bậc 2 1/(Cb-Ct)= 0,0007.t– 0,0011 0,0007 g.l-1.ngày

-1 0,823

y = -0.228x + 7.969 R² = 0.981

y = -0.076x + 7.851 R² = 0.995

y = -0.045x + 7.924 R² = 0.993

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 20 40 60 80 100

N-30

N-50

N-70

y = 0.0007x - 0.0011 R² = 0.823

y = 0.0001x - 0.0001 R² = 0.875

y = 0.0001x - 0.0006 R² = 0.797

0,0004

0,0024

0,0044

0,0064

0,0084

0,0104

0 20 40 60 80 100

N-30

N-50

N-70

86

Bảng 3.7.Các tham số động học và phương trình động học nhả N của phânNPK

(30:10:10) với độ dày 40-50 µm

Bậc phản ứng

N của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 40-50 µm


Bậc 0 Ct=61,843.t +605,51 61,843 0,851

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,0767.t +7,851 0,0767 ngày-1

0,995

Bậc 2 1/(Cb-Ct)=0,0001.t– 0,0001 0,0001g.l-1.ngày

-1 0,875

Bảng 3.8.Các tham số động học và phương trình động học nhả N của phânNPK

(30:10:10) với độ dày 70-80 µm

Bậc phản ứng



Bậc 0 Ct=30994.t +345,58 30,994 0,901

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,0459.t +7,9247 0,0459 ngày-1

0,993

Bậc 2 1/(Cb-Ct)=0,0001.t– 0,0006 0,0001g.l-1.ngày

-1 0,797

Từ giá trị các tham số của phương trình động học biểu kiến nhả N cho thấy với

cùng độ dày lớp vỏ, hệ số tương quan R2 của phương trình động học biểu kiến bậc 1

luôn đạt giá trị lớn nhất (từ 0,981-0,995) so với các phương trình động học biểu kiến

bậc 0, bậc 2 (từ 0,797-0,901). Vì thế phương trình động học biểu kiến bậc 0 và bậc 2

không phù hợp để mô tả quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân ure nhả chậm. Các

kết quả tính toán cho thấy phương trình động học biểu kiến bậc 1 mô tả khá tốt quá

trình nhả N của phân bón (R2 1). Như vậy sự nhả N của phân NPK (30:10:10) nhả

chậm tuân theo phương trình động học biểu kiến bậc 1.

- Kết quả mô tả động học quá trình nhả P của phân NPK (30 :10 :10) nhả

chậm được trình bày ở bảng 3.9 - 3.11 và hình 3.29-3.31.

87







y = 11.89x + 111.5 R² = 0.730

y = 7.334x + 68.20 R² = 0.880

y = 4.585x + 48.44 R² = 0.902

0

100

200

300

400

500

600

0 20 40 60 80 100

P-30

P-50

P-70

y = -0.236x + 6.021 R² = 0.990

y = -0.073x + 5.903 R² = 0.993

y = -0.045x + 6.023 R² = 0.985

0

1

2

3

4

5

6

0 20 40 60 80 100

P-30

P-50

P-70

y = 0.0051x - 0.008

R² = 0.8345 y = 0.0009x - 0.0006

R² = 0.8237

y = 0.0007x - 0.0047 R² = 0.6969

0,0025

0,0125

0,0225

0,0325

0,0425

0,0525

0,0625

0,0725

0,0825

0,0925

0 20 40 60 80 100

P-30

P-50

P-70

88

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 P của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 25-30 µm


Bậc 0 Ct=11,897.t + 111,57 11,897 0,7302

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)== -0,2368.t + 6.0212 0.2368t ngày-1

0.9903

Bậc 2 1/(Cb-Ct)= 0.0051.t - 0.008 0.0051 g.l-1.ngày

-1 0,835


(30:10:10) với độ dày 40-50 µm



Bậc 0 Ct=7.334.t + 68.205 7.334 0,880

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,0738.t +5,9031 0,0738 ngày-1

0,994

Bậc 2 1/(Cb-Ct)=0,0009.t– 0,0006 0,0009g.l-1.ngày

-1 0,824


(30:10:10) với độ dày 70-80 µm

Bậc phản ứng

P của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 70-80 µm


Bậc 0 Ct=4,5857.t +48,444 4,5857 0,903

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,045.t +6,0235 0,045 ngày-1

0,985

Bậc 2 1/(Cb-Ct)=0,0007.t– 0,0047 0,0007 g.l-1.ngày

-1 0,697

Từ giá trị các tham số của phương trình động học biểu kiến nhả P cho thấy với




không phù hợp để mô tả quá trình nhả P của phân NPK (30:10:10) nhả chậm. Các kết

quả tính toán cho thấy phương trình động học biểu kiến bậc 1 mô tả khá tốt quá trình

nhả P của phân bón (R2 1). Như vậy sự nhả P của phân NPK (30:10:10) nhả chậm

tuân theo phương trình động học biểu kiến bậc 1.

89

- Kết quả mô tả động học quá trình nhả K của phân NPK (30 :10 :10) nhả

chậm được trình bày ở bảng 3.12- 3.14 và hình 3.32-3.34

Hình 3.32. Mô tả sự nhả K của phân NPK (30:10:10) bằng dạng tuyến tính của

phương trình biểu kiến bậc 0



y = 22.25x + 219.9

R² = 0.713 y = 13.85x + 129.7

R² = 0.884

y = 8.648x + 100.1 R² = 0.887

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 20 40 60 80 100

K-30

K-50

K-70

y = -0.268x + 6.713

R² = 0.983 y = -0.077x + 6.559

R² = 0.986

y = -0.043x + 6.626

R² = 0.989

1

2

3

4

5

6

7

8

0 20 40 60 80 100

K-30

K-50

K-70

90



Bảng 3.12.Các tham số động học và phương trình động học nhả K của phân NPK

(30:10:10) với độ dày 25-30 µm

Bậc phản ứng

K của phân NPK (30:10:10) với độ dày lớp vỏ 25-30 µm


Bậc 0 Ct=22,251.t + 219,93 22,251 0,714

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)= = -0,2685.t + 6.713 0.2685 t ngày-1

0.9833

Bậc 2 1/(Cb-Ct)= 0.0043.t - 0.0082 0.0043 g.l-1.ngày

-1 0,808


(30:10:10) với độ dày 40-50 µm

Bậc phản ứng



Bậc 0 Ct=13,852.t + 129,72 13,852 0,884

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,0774.t +6,5597 0,0774 ngày-1

0,986

Bậc 2 1/(Cb-Ct)=0,0004.t– 0,0018 0,0004 g.l-1.ngày

-1 0,769

y = 0.0043x - 0.0082

R² = 0.808

y = 0.0004x - 0.00018

R² = 0.769

y = 0.0004x - 0.0018

R² = 0.717 0,0014

0,0114

0,0214

0,0314

0,0414

0,0514

0,0614

-5 15 35 55 75

K-30

K-50

K-70

91


(30:10:10) với độ dày 70-80 µm

Bậc phản ứng



Bậc 0 Ct=8,6482.t +100,14 8,6482 0,887

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,0438.t +6,6269 0,0438 ngày-1

0,989

Bậc 2 1/(Cb-Ct)=0,0004.t– 0,0018 0,0004 g.l-1.ngày

-1 0,717

Từ giá trị các tham số của phương trình động học biểu kiến nhả K cho thấy với




không phù hợp để mô tả quá trình nhả K của phân NPK (30:10:10) nhả chậm. Các kết


nhả K của phân bón (R2 1). Như vậy sự nhả K của phân NPK (30:10:10) nhả chậm


* Động học quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân NPK (16 :16 :16) .

- Kết quả mô tả động học quá trình nhả N của phân NPK (16:16:16) nhả chậm

được trình bày ở bảng 3.15-3.17 và hình 3.35-3.37



y = 37.02x + 272.6

R² = 0.831

y = 33.18x + 336.3

R² = 0.847

y = 16.69x + 185.2

R² = 0.902

0

500

1000

1500

2000

2500

0 20 40 60 80 100

N-30

N-50

N-70

92



Hình 3.37.Mô tả sự nhả N của phân NPK (16:16:16) bằng dạng tuyến tính của phương



(16:16:16) với độ dày 25-30 µm

Bậc phản ứng



Bậc 0 Ct=37,021.t +272,64 37,021 0,831

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,189.t +7,2313 0,189 ngày-1

0,998

Bậc 2 1/(Cb-Ct)= 0,0007.t– 0,0005 0,0007 g.l-1.ngày

-1 0,890

y = -0.189x + 7.231

R² = 0.997

y = -0.075x + 7.225

R² = 0.995

y = -0.045x + 7.304

R² = 0.993

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 20 40 60 80 100

N-30

N-50

N-70

y = 0.0007x - 0.0005

R² = 0.890

y = 0.0002x - 0.0001

R² = 0.894

y = 0.0002x - 0.001

R² = 0.830

0,0004

0,0024

0,0044

0,0064

0,0084

0,0104

0 20 40 60 80 100

N-30

N-50

N-70

93

Bảng 3.16.Các tham số động học và phương trình động học nhả N của phân NPK

(16:16:16) với độ dày 40-50 µm

Bậc phản ứng



Bậc 0 Ct=33,187t +336,38 33,187 0,848

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,0751.t +7,225 0,0751 ngày-1

0,996

Bậc 2 1/(Cb-Ct)=0,0002.t– 0,0001 0,0002 g.l-1.ngày

-1 0,894

Bảng 3.17.Các tham số động học và phương trình động học nhả N của phân NPK

(16:16:16) với độ dày 70-80 µm

Bậc phản ứng



Bậc 0 Ct=16,696.t +185,2 16,696 0,902

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,0455.t +7,304 0,0455 ngày-1

0,993

Bậc 2 1/(Cb-Ct)=0,0002.t– 0,0001 0,0002 g.l-1.ngày

-1 0,830

Từ giá trị các tham số của phương trình động học biểu kiến nhả N cho thấy với




không phù hợp để mô tả quá trình nhả N của phân NPK (16:16:16) nhả chậm. Các kết


nhả N của phân bón (R2 1). Như vậy sự nhả N của phân NPK (16:16:16) nhả chậm


- Kết quả mô tả động học quá trình nhả P của phân NPK (16:16:16) nhả chậm

được trình bày ở bảng 3.18- 3.20 và hình 3.38-3.40.

94



Hình 3.39.Mô tả sự nhả P của phân NPK (16:16:16) bằng dạng tuyến tính của phương




y = 19.09x + 176.0

R² = 0.739

y = 11.84x + 104.0

R² = 0.893

y = 7.416x + 72.39

R² = 0.912

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 20 40 60 80 100

P-30

P-50

P-70

y = -0.220x + 6.468

R² = 0.992 y = -0.068x + 6.370

R² = 0.994

y = -0.042x + 6.487

R² = 0.990

0

1

2

3

4

5

6

0 20 40 60 80 100

P-30

P-50

P-70

y = 0.002x - 0.003

R² = 0.846

y = 0.0005x + 0.0002

R² = 0.852

y = 0.0004x - 0.0017

R² = 0.751 0,0025

0,0125

0,0225

0,0325

0,0425

0,0525

0,0625

0,0725

0,0825

0,0925

0 20 40 60 80 100

P-30

P-50

P-70

95


(16:16:16) với độ dày 25-30 µm



Bậc 0 Ct=19,091.t +176,03 19,091 0,739

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,2206.t +6,4688 0,2206 ngày-1

0,993

Bậc 2 1/(Cb-Ct)= 0,0025.t– 0,0034 0,0025 g.l-1.ngày

-1 0,846


(16:16:16) với độ dày 40-50 µm



Bậc 0 Ct=11,841.t +104,02 11,841 0,893

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,0681.t +6,3707 0,0681 ngày-1

0,995

Bậc 2 1/(Cb-Ct)=0,0005.t+ 0,0002 0,0005 g.l-1.ngày

-1 0,852


(16:16:16) với độ dày 70-80 µm



Bậc 0 Ct=7,4163.t +72,391 7,4163 0,912

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,0421.t +6,4873 0,0421 ngày-1

0,990

Bậc 2 1/(Cb-Ct)=0,0004.t– 0,0017 0,0004 g.l-1.ngày

-1 0,751

Từ giá trị các tham số của phương trình động học biểu kiến nhả P cho thấy với




96

không phù hợp để mô tả quá trình nhả P của phân NPK (16:16:16) nhả chậm. Các kết


nhả P của phân bón (R2 1). Như vậy sự nhả P của phân NPK (16:16:16) nhả chậm


- Kết quả mô tả động học quá trình nhả K của phân NPK (16:16:16) nhả chậm

được trình bày ở bảng 3.21- 3.23 và hình 3.41-3.43.





y = 35.45x + 344.6

R² = 0.723 y = 22.21x + 208.2

R² = 0.883

y = 13.86x + 160.5

R² = 0.887

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 20 40 60 80 100

K-30

K-50

K-70

y = -0.252x + 7.147

R² = 0.985 y = -0.077x + 7.031

R² = 0.986

y = -0.043x + 7.098

R² = 0.989

1

2

3

4

5

6

7

8

0 20 40 60 80 100

K-30

K-50

K-70

97




(16:16:16) với độ dày 25-30 µm

Bậc phản ứng K của phân NPK (16:16:16) với độ dày lớp vỏ 25-30 µm


Bậc 0 Ct=35,452t +344,61 35,452 0,723

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,2521.t +7,1478 0,2521 ngày-1

0,986

Bậc 2 1/(Cb-Ct)= 0,0021.t– 0,0038 0,0021 g.l-1.ngày

-1 0,817


(16:16:16) với độ dày 40-50 µm



Bậc 0 Ct=22,212t +208,24 22,212 0,884

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,0774.t +7,0314 0,0774 ngày-1

0,987

Bậc 2 1/(Cb-Ct)=0,0004.t– 0,0005 0,0004 g.l-1.ngày

-1 0,771

y = 0.002x - 0.003

R² = 0.817

y = 0.0004x - 0.0005

R² = 0.771

y = 0.0002x - 0.0012

R² = 0.717 0,0014

0,0114

0,0214

0,0314

0,0414

0,0514

0,0614

-5 15 35 55 75

K-30

K-50

K-70

98


(16:16:16) với độ dày 70-80 µm



Bậc 0 Ct=13,86.t +160,5 13,86 0,887

Bậc 1 Ln(Cb-Ct)=-0,0438.t +7,0986 0,0438 ngày-1

0,989

Bậc 2 1/(Cb-Ct)=0,0002.t– 0,0012 0,0002 g.l-1.ngày

-1 0,717

Từ giá trị các tham số của phương trình động học biểu kiến nhả K cho thấy với




không phù hợp để mô tả quá trình nhả K của phân NPK (16:16:16) nhả chậm. Các kết


nhả K của phân bón (R2 1). Như vậy sự nhả K của phân NPK (16:16:16) nhả chậm


3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng nhả dinh dưỡng của phân bón

Phân bón ure và NPK (16:16:16) có độ dày lớp vỏ trung bình 30µm được sử

dụng để nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng nhả dinh dưỡng của phân

bón trong thời gian 28 ngày. Kết quả nghiên cứu được trình bày ở hình 3.44-3.47.

Hình 3.44. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình nhả N của phân ure nhả chậm

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30

% N

nh

ả

Thời gian (ngày)

10 độ C

20 độ C

30 độ C

40 độ C

99

Hình 3.45. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình nhả N của phân NPK (16:16:16)

nhả chậm

Hình 3.46. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình nhả P của phân NPK (16:16:16)

nhả chậm

Hình 3.47. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình nhả K của phân NPK (16:16:16)

nhả chậm

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30

% N

nh

ả

Thời gian (ngày)

10 độ C

20 độ C

30 độ C

40 độ C

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30

% P

nh

ả

Thời gian (ngày)

10 độ C

20 độ C

30 độ C

40 độ C

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30

% K

nh

ả

Thời gian (ngày)

10 độ C

20 độ C

30 độ C

40 độ C

100

Từ kết quả hình 3.44-3.47 cho thấy khi nhiệt độ tăng thì tốc độ nhả dinh dưỡng

của phân ure và phân NPK (16:16:16) tăng dần. Điều này có thể được giải thích là khi

tăng nhiệt độ thì chuyển động nhiệt tăng nên khả năng hòa tan chất dinh dưỡng của

phân bón tăng do đó % N, %P, %K nhả tăng lên.

3.3.3. Ảnh hưởng của pH đến khả năng nhả dinh dưỡng của phân bón

Phân bón ure và NPK (16:16:16) có độ dày lớp vỏ trung bình 30µm được sử

dụng để nghiên cứu sự ảnh hưởng của pH đến khả năng nhả dinh dưỡng của phân

bón trong thời gian 14 ngày. Kết quả nghiên cứu được trình bày ở hình 3.48-3.49.

Hình 3.48. Ảnh hưởng của pH đến quá trình nhả N của phân ure nhả chậm

Hình 3.49. Ảnh hưởng của pH đến quá trình nhả dinh dưỡng của phân NPK

(16:16:16) nhả chậm

72

74

76

78

80

82

84

3 4 5 6 7 8 9 10

%N

nh

ả

pH

70

72

74

76

78

80

82

84

4 5 6 7 8 9

% d

inh

dư

ỡn

g n

hả

pH

N

P

K

101

Từ kết quả hình 3.48-3.49 cho thấy trong môi trường axit (pH=4-6) và môi

trường kiềm (pH=8-9) tốc độ nhả dinh dưỡng tăng dần, tuy nhiên sự thay đổi này là

không lớn (<10%). Điều này có thể được giải thích là,môi trường axit đã làm tăng khả

năng thủy phân tinh bột biến tính, làm giảm độ bền lõi phân nên tốc độ nhả dinh

dưỡng của phân bón tăng. Còn môi trường kiềm đã làm giảm sự có mặt của nhóm

cacbxyl trong tinh bột biến tính nên làm giảm độ bền lõi phân, điều này góp phần làm

tăng khả năng nhả chất dinh dưỡng của phân bón.

3.3.4. Quá trình nhả phân bón trong đất

3.3.4.1. Đặc tính nhả dinh dưỡng của phân bón ure nhả chậm

Kết quả khảo sát khả năng nhả dinh dưỡng của các mẫu phân bón ure nhả chậm

trong đất được trình bày ở hình 3.50.

Hình 3.50. Đặc tính nhả N của các mẫu phân ure nhả chậm trong đất

Kết quả ở hình 3.50cho thấy, trong môi trường đất, tốc độ nhả N của phân bón

ure nhả chậm có chiều dày lớp vỏ trung bình 30µm, 50µm,70µm tương ứng lần lượt là

84,13% (sau 90 ngày), 81,25% (sau 180 ngày) và 80,84% (sau 270 ngày). Như vậy các

mẫu phân ure chế tạo được đều thỏa mãn yêu cầu của phân nhả chậm do Uỷ ban chuẩn

hóa châu Âu đề xuất [121]. Mẫu phân bón ure nhả chậm trong đất với chiều dày lớp vỏ

khác nhau có đặc tính nhả dinh dưỡng tương tự nhau, chỉ khác nhau về giá trị và thời

gian nhả, lớp vỏ càng dày thì thời gian nhả chất dinh dưỡng càng dài và ngược lại. Vì

vậy, tùy thuộc các loại cây trồng có thời gian sinh trưởng và nhu cầu dinh dưỡng khác

nhau mà có thể chế tạo các loại phân bón có chiều dày lớp vỏ khác nhau, đáp ứng nhu

cầu cây trồng.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270

% N

nh

ả

Thời gian (ngày)

30

50

70

102

3.3.4.2. Đặc tính nhả dinh dưỡng của phân bón NPK nhả chậm trong đất

Đặc tính nhả dinh dưỡng trong đất của các mẫu phân bón NPK (16:16:16) nhả

chậm được trình bày trong hình 3.51- 3.53

Hình 3.51. Đặc tính nhả N của phân bón NPK nhả chậm trong đất

Hình 3.52. Đặc tính nhả P của phân bón NPK nhả chậm trong đất

Hình 3.53. Đặc tính nhả dinh K phân bón NPK nhả châm trong đất

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300

% N

nh

ả

Thời gian (ngày)

N-30

N-50

N-70

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300

% P

nh

ả

Thời gian (ngày)

P-30

P-50

P-70

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330

% K

nh

ả

Thời gian (ngày)

K-30

K-50

K-70

103

Kết quả ở hình 3.51-3.53 cho thấy, trong môi trường đất, phân bón NPK

(16:16:16) nhả chậm có chiều dày lớp vỏ trung bình 30µm, 50µm,70µm có tốc độ nhả

N tương ứng là 79,63% (sau 90 ngày), 79,85% (sau 180 ngày) và80,64% (sau 270

ngày), tốc độ nhả P tương ứng là 80,54% (sau 90 ngày), 81,25% (sau 180 ngày)

và81,64% (sau 270 ngày), tốc độ nhả K tương ứng là 80,82% (sau 90 ngày), 81,65%

(sau 180 ngày) và 82,43% (sau 270 ngày). Như vậy các mẫu phân NPK chế tạo được

đều thỏa mãn yêu cầu của phân nhả chậm do Uỷ ban chuẩn hóa châu Âu đề xuất [121].

Chất dinh dưỡng của các mẫu phân NPK với độ dày lớp vỏ 30µm, 50µm,70µm, được

coi là nhả hết trong khoảng thời gian tương ứng là 90, 180 và 270 ngày.

3.3.5. Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của lớp vỏ phân bón

Khả năng phân hủy sinh học của lớp vỏ polyme được đánh giá qua độ giảm

khối lượng lớp vỏ và sự thay đổi cấu trúc và hình thái bề mặt lớp vỏ sau thời gian

chôntrong đất nhả vườn ông Trần Quốc Vụ ở, xã Hóa Trung, huyện Đồng Hỷ, tỉnh

Thái Nguyên.

Các vỏ phân bón với độ dày trung bình 30 µm sau mỗi thời gian chôn ủ trong

đất xác định được lấy ra rửa sạch, sấy khô, cân trên cân phân tích, xác định độ giảm

khối lượng của mẫu. Kết quả được trình bày ở hình 3.54

Hình 3.54. Độ giảm khối lượng vỏ phân nhả chậm trong đất

Kết quả ở hình 3.54 cho thấy trong 45 ngày đầu, khối lượng mẫu phân thay đổi

không đáng kể (giảm 1,1%). Từ ngày thứ 45 trở đi, tốc độ phân hủy tăng dần. Đến

ngày thứ 90, mẫu đã mất 11,3 % khối lượng.

0

2

4

6

8

10

12

0 20 40 60 80 100

Độ

giả

m k

hố

i lƣ

ợn

g (

%)

Thời gian (ngày)

104

Ảnh SEM của vỏ phân có độ dày trung bình 30,50 và 70µm sau thời gian

chôntrong đất được trình bày ở hình 3.55 -3.57

(a) bề mặt ban đầu (b) bề mặt sau 3 tháng

(c) bề mặt sau 3tháng (d) bề mặt sau 3 tháng

Hình 3.55. Ảnh SEM bề mặt vỏ viên phân có độ dày 30µm chôn trong đất

(a) bề mặt sau 6 tháng (b) bề mặt sau 6 tháng


Vi sinh vật

Vi sinh vật

105

(a) bề mặt sau 6 tháng (b) bề mặt sau 6 tháng

(c) bề mặt sau 9 tháng (d) bề mặt sau 9 tháng


Kết quả chụp 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 (hình 3.55b, 3.55c, 3.56a, 3.57a,

3.57c). Sự phân hủy sinh học này có thể do các vi sinh vật, nấm mốc (hình 3.55d,

3.56b, 3.57b, 3.57d) 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. Kết quả nghiên cứu này phù

hợp với các tài liệu đã công bố về khả năng phân hủy sinh học của PU [74],[100].

3.4. Ứng dụng phân bón nhả chậm cho một số cây trồng

Căn cứ vào thời gian sinh trưởng, nhu cầu dinh dưỡng của cây bí xanh và cây

chè chúng tôi chọn các loại phân nhả chậm có độ dày màng thích hợp cho các ứng

dụng thử nghiệm cho cây trồng. Cụ thể như sau:

- Ứng dụng phân bón ure và NPK (16:16:16) nhả chậm có độ dày lớp vỏtrung

bình 30 µm cho cây bí xanh.

Vi sinh vật

Vi sinh vật

Vi sinh vật

106

- Ứng dụng phân bón ure và NPK (30:10:10) nhả chậm có độ dày lớp vỏ trung

bình 70µm cho cây chè

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

Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến thời gian sinh trưởng của cây bí xanh số 1

được chỉ ra ở bảng 3.24

Bảng 3.24.Ảnh hưởng của phân bón ure nhả chậm đến thời gian sinh trưởng

Công thức

phân bón

Thời gian từ khi gieo đến... (ngày)

Xuất

hiện

tua

cuốn

Xuất

hiện

hoa đực

đầu tiên

Xuất

hiện

hoa cái

đầu tiên

Ra

quả

lần

đầu

Thu

quả

đợt

đầu

Thời

gian

thu

quả

Tổng

thời

gian

sinh

trƣởng

Ure

nhả

chậm

CT1 30 47 59 66 75 30 105

CT2 25 46 56 64 73 40 113

CT3 24 41 53 60 70 41 111

CT4 26 43 55 62 71 37 108

CT5 28 46 58 66 74 25 99

NPK

nhả

chậm

CT1 30 47 59 66 75 30 105

CT2 26 46 57 65 73 41 114

CT3 25 42 53 61 71 41 112

CT4 26 42 55 62 72 38 100

CT5 29 47 58 66 74 26 101

Kết quả cho thấy, ở các công thức bón phân nhả chậm với lượng cao hoặc thấp

hơn một chút, thời gian xuất hiện tua cuốn, xuất hiện hoa đực đầu tiên, xuất hiện hoa

cái đầu tiên, ra quả lần đầu và thu quả đợt đầu đều được rút ngắn so với đối chứng.

Tuy nhiên tổng thời gian sinh trưởng có xu hướng dài hơn so với công thức đối chứng.

Như vậy thời gian thu quả sẽ được kéo dài khi sử dụng phân nhả chậm. Ở công thức

CT5 với lượng 48kgN/ha, thời gian sinh trưởng của cây bí xanh rút ngắn lại do phải

hoàn thành chu kì sinh trưởng dưới điều kiện thiếu dinh dưỡng.

107

3.4.1.2. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến sinh trưởng và phát triển

Sự sinh trưởng và phát triển của cây bí xanh được tính từ khi hạt nảy mầm tới

khi cây ra hoa, hình thành quả và kết thúc thu hoạch. Quá trình này phụ thuộc vào bản

chất di truyền của giống, điều kiện ngoại cảnh và đặc biệt là điều kiện chăm sóc. Ảnh

hưởng của phân bón nhả chậm đến sinh trưởng và phát triển của cây bí xanh được

trình bày ở bảng 3.25.

Bảng 3.25. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến sinh trưởng

và phát triển của cây bí xanh

Công thức phân

bón

Chiều

dài thân

chính

(m)

Số lá

trên thân

chính

(lá)

Số hoa

đực/cây

(hoa)

Số hoa

cái/cây

(hoa)

Số

quả/cây

(quả)

Tỉ lệ

đậu

quả

(%)

Ure

nhả

chậm

CT1 3,21c

30,25c

8,40c

2,21d 1,31

b 79,25

d

CT2 3,67ª 33,42a

8,51b 2,40

c 1,33

b 80,60

c

CT3 3,50b

32,35ab

8,72a

2,57b

1,41a

82,87b

CT4 3,45b

31,65b

8,70a

2,77a

1,43a

84,72a

CT5 3,38b

28,52d

8,38c

2,20d

1,32b

82,12b

LSD0.05 0,15 1,26 0,10 0,13 0,05 0,98

CV% 0,45 2,16 0,68 2,91 3,53 1,66

NPK

nhả

chậm

CT1 3,21c

30,25d

8,40

2,21c 1,31

b 79,25

d

CT2 3,69a

33,47a

8,54b 2,45

b 1,35

b 82,46

c

CT3 3,51b

32,38b

8,73ab

2,60a 1,43

a 83,65

b

CT4 3,48b

31,68c

8,75a

2,79a

1,47a

85,12a

CT5 3,41b

28,57e

8,41b

2,24bc

1,34b

82,35c

LSD0.05 0,17 0,20 0,20 0,22 0,08 0,84

CV% 0,85 1,36 1,48 5,15 5,44 0,56

Ghi chú: LSD0,05 là khác biệt có ý nghĩa thống kê nhỏ nhất. CV% là hệ số biến

thiên. Các chữ cái a, b, c, d là khác biệt có ý nghĩa ở mức 95%.

108

Kết quả trong bảng 3.25 cho thấy ở các công thức bón phân nhả chậm, chiều dài

thân chính, số lá trên thân chính, số hoa đực/cây, số hoa cái/cây, tỉ lệ đậu quả cao hơn

công thức đối chứng (trừ CT5). Tuy nhiên sự khác biệt giữa các công thức này không

rõ rệt và không có sự khác nhau nhiều giữa công thức bón ure nhả chậm và NPK nhả

chậm tương ứng. Do kĩ thuật trồng bí xanh chỉ để lại từ 1-2 quả/cây để tập trung cho

phát triển kích thước và trọng lượng quả nên số quả /cây không có sự sai khác nhiều.

Với hai loại phân bón nhả chậm, các công thức CT3 và CT4 cho số quả/cây cao nhất,

cao hơn đối chứng ở mức có ý nghĩa thống kê.

3.4.1.3. Ảnh hưởng của lượng phân bón nhả chậm đến hình thái cấu trúc quả bí xanh

Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến hình thái cấu trúc quả bí xanh được

trình bày trong bảng 3.26.

Bảng 3.26. Ảnh hưởng của lượng phân bón nhả chậm đến hình thái cấu trúc quả bí xanh

Công thức

phân bón

Chiều dài quả

(cm)

Đƣờng kính quả

(cm)

Độ dày cùi

(cm)

Màu sắc

vỏ quả

Ure nhả

chậm

CT1 52,2 12,4 3,25 Xanh đậm

CT2 54,2 12,8 3,36 Xanh đậm

CT3 56,5 13,5 3,35 Xanh đậm

CT4 58,7 13,8 3,42 Xanh đậm

CT5 50,5 12,4 3,14 Xanh đậm

NPK

nhả

chậm

CT1 52,2 12,4 3,23 Xanh đậm

CT2 54,3 12,8 3,36 Xanh đậm

CT3 56,6 13,7 3,37 Xanh đậm

CT4 58,9 14,0 3,44 Xanh đậm

CT5 50,7 12,4 3,15 Xanh đậm

Kết quả cho thấy rằng, khi bón phân bón nhả chậm với các liều lượng khác

nhau đều ảnh hưởng đến đặc điểm cấu trúc của quả bí xanh. Ở các công thức bón phân

bón nhả chậm thì các chỉ tiêu chiều dài quả, đường kính quả, độ dày cùi đều cao hơn

so với công thức đối chứng và các chỉ tiêu này đều cho kết quả cao nhất ở CT4 đối với

cả 2 loại phân bón nhả chậm.

109

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

năng suất

Năng suất bí xanh được cấu thành bởi các yếu tố chủ yếu như số quả trên cây

và khối lượng quả. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của phân bón nhả chậm tới năng suất

và các yếu tố cấu thành năng suất bí xanh được trình bày ở bảng 3.27. Kết quả cho

thấy CT4 (bón 72kg N/ha hoặc 450kg NPK /ha) là công thức cho các yếu tố cấu thành

năng suất và năng suất bí xanh cao nhất so với công thức đối chứng đối với cả 2 loại

phân bón nhả chậm. Xử lí thống kê cho thấy, sự khác nhau này hoàn toàn có ý nghĩa ở

mức 95%.

Bảng 3.27. Ảnh hưởng của phân bón ure nhả chậm đến năng suấtvà các yếu tố cấu

thành năng suất

Công thức

phân bón

Số quả

TB/cây

(quả)

Khối

lƣợng TB

quả (kg)

Năng suất lí

thuyết

(tấn/ha)

Năng suất

thực thu

(tấn/ha)

% Năng

suất so với

đối chứng

Ure

nhả

chậm

CT1 1,31b

1,83c

45,55d

33,48d

100

CT2 1,33b

2,11b

53,33c

36,79c

109,9

CT3 1,41a

2,16b

57,87b

39,95b

119,3

CT4 1,43a

2,29a

62,22a

43,12a

128,8

CT5 1,32b

1,65d

40,85e

28,58e

85,5

LSD0.05 0,05 0,11 0,51 1,01

CV% 3,53 2,85 0,54 1,52

NPK

nhả

chậm

CT1 1,31b

1,83b

45,55d

33,48d

100

CT2 1,35ab

2,15ab

55,15c

38,05c

113,6

CT3 1,43a

2,17ab

58,96b

40,68b

121,5

CT4 1,47a

2,31a

64,52a

45,16a

134,9

CT5 1,34b

1,68c

42,77e

29,93e

89,4

LSD0.05 0,08 0,18 0,16 0,15

CV% 5,44 4,93 0,17 0,22



110

3.3.1.5. Đánh giá hiệu quả kinh tế thu được khi sử dụng phân bón nhả chậm cho cây

bí xanh.

Trên cơ sở tính toán tổng chi phí đầu tư và tổng thu nhập tính theo năng suất bí

xanh trên một đơn vị diện tích (ha), lãi thuần thu được từ các công thức phân bón được

trình bày ở bảng 3.28.

Kết quả tính toán cho thấy tại các công thức bón phân nhả chậm, lãi thuần thu

được đều cao hơn công thức đối chứng trừ công thức bón với lượng thấp nhất là CT5

(48kg N/ha hoặc 300kg NPK/ha). Công thức CT4 với mức bón phân nhả chậm bằng

60% so với CT2 mang lại lãi thuần cao nhất, 432,7 triệu đồng/ha ở mô hình phân bón

ure nhả chậm và 453,7 triệu đồng/ha ở mô hình phân bón NPK nhả chậm.

Bảng 3.28. Hiệu quả kinh tế thu được của mô hình ứng dụng phân bón nhả chậm

cho cây bí xanh

Công thức

phân bón

Tổng thu

(triệu đồng/ha)

Tổng chi


Lãi thuần


Ure

nhả

chậm

CT1 368,3 36,0 332,3

CT2 383,0 47,1 335,9

CT3 439,5 44,3 395,2

CT4 474,3 41,6 432,7

CT5 314,4 38,8 275,6

NPK

nhả

chậm

CT1 368,3 36,0 332,3

CT2 418,5 48,5 370,0

CT3 447,4 45,7 401,7

CT4 496,7 43,0 453,7

CT5 329,2 40,2 289,0

Chú : Giá bán bí xanh tại thời điểm thu hoạch vụ đông 2015 là 11.000 đồng/kg

111

3.3.1.6. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến tính chất lý hóa của đất

Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến tính chất lý hóa của đất được trình bày

trong bảng 3.29.

Bảng 3.29. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến tính chất lý – hóa của đất

Công thức

phân bón

pH CEC (me/100g đất) OM (%)

Trƣớc Sau Trƣớc Sau Trƣớc Sau

Ure

nhả

chậm

CT1 6,55 6,58 20,68 21,80 4,45 4,56

CT2 6,58 6,59 20,61 22,15 4,48 4,54

CT3 6,57 6,57 20,69 22,32 4,50 4,67

CT4 6,59 6,58 20,65 22,27 4,42 4,61

CT5 6,54 6,58 20,67 22,30 4,48 4,53

NPK

nhả

chậm

CT1 6,57 6,56 20,68 21,80 4,52 4,63

CT2 6,59 6,68 20,65 22,29 4,50 4,61

CT3 6,53 6,67 20,68 22,24 4,54 4,69

CT4 6,62 6,71 20,61 22,38 4,48 4,65

CT5 6,56 6,55 20,69 22,22 4,50 4,60

Kết quả phân tích cho thấy, pH của đất trước và sau khi bón phân nhả chậm

thay đổi không đáng kể, thích hợp cho sự phát triển cây bí xanh (pH từ 6,5-8,0). Hàm

lượng CEC và OM trong tất cả các mẫu đất sau khi bón phân nhả chậm đều cao hơn so

với đất nền. Điều này có thể do các ô thí nghiệm đều được bón lót một lượng phân hữu

cơ vi sinh. Như vậy, bón phân nhả chậm thân thiện với môi trường, không làm ảnh

hưởng xấu đến tính chất của đất.

112

(a) Hình ảnh phânnhả chậm (b) Ứng dụng phân ure nhả chậm cho

cây bí xanh

(c) Ứng dụng phân NPK nhả chậm cho

cây bí xanh

(d) Thu hoạch bí xanh

e. Ứng dụng phân ure nhả chậm cho cây

chè

f. Ứng dụng phân NPK nhả chậm cho

cây chè

Hình 3.58. Một số hình ảnh ứng dụng phân nhả chậm cho cây bí xanh, cây chè

113

3.4.2. Ứng dụng phân bón nhả chậm cho cây chè

3.4.2.1. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến các yếu tố cấu thành năng suất chè

Kết quả đánh giá ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến các yếu tố cấu thành năng

suất chè được trình bày ở bảng 3.30.

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

phân bón

Mật độ búp

(búp/m2)

Chiều dài

búp (cm)

Khối lƣợng

búp (g/búp)

Tỷ lệ búp

mù xòe (%)

Ure

nhả

chậm

CT1 776,00d

6,95c

0,45c 11,25

a

CT2 855,70c

7,02bc

0,49ab

9,20c

CT3 920,22b

7,08ab

0,51ab

8,68d

CT4 1010,27a

7,16a

0,52a 8,12

e

CT5 726,56e

6,82c

0,47bc

11,05b

LSD 0,05 6,02 0,14 0,07 0,06

CV% 0,38 1,07 5,25 0,38

NPK

nhả

chậm

CT1 776,36d 6,95

c 0,45

c 11,25

a

CT2 882,05c 7,03

bc 0,50

ab 9,92

c

CT3 956,62b 7,10

ab 0,51

ab 9,11

d

CT4 1023,73a 7,18

a 0,53

a 8,54

e

CT5 745,29e 6,90

c 0,47

bc 10,88

b

LSD 0,05 6,34 0,13 0,05 0,07

CV% 0,40 1,01 5,20 0,39



Kết quả cho thấy các công thức bón phân nhả chậm cho mật độ búp, chiều dài

búp,khối lượng búp đều cao hơn công thức đối chứng (trừ CT5). Trong đó CT4 là

công thức cho các yếu tố cấu thành năng suất cao nhất so với công thức đối chứng.

CT5 cho các yếu tố cấu thành năng suất tương đương hoặc thấp hơn một chút so với

công thức đối chứng do lượng dinh dưỡng cung cấp thấp hơn nhu cầu phát triển của

cây. Số liệu trong bảng 1 cũng cho thấy tỉ lệ búp mù xòe ở công thức đối chứng là cao

nhất và thấp nhất là ở CT4 (bón 60% lượng thông thường). Trong quá trình sinh

114

trưởng của cây, sự hình thành búp mù là do các vị trí trên cành chè có sự phát dục

khác nhau, cành phía trên hoặc trên ngọn cành thường có độ phát dục già. Vì vậy, sau

khi lá thật xuất hiện búp chè không phát triển tiếp mà ở trạng thái ngừng hoạt động trở

thành "búp mù xòe". Sự hình thành búp mù xòe do nhiều nguyên nhân như: đặc tính

giống, điều kiện đất đai, khí hậu... Điều này cho thấy phân nhả chậm đã tác động đến

quá trình sinh trưởng của cây chè, cụ thể là giảm sự phát dục già ở những vị trí như

cành phía trên hoặc ngọn cành. Xử lí thống kê cho thấy, sự khác biệt có ý nghĩa ở mức

tin cậy 95%.

3.4.2.2. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến năng suất chè

Năng suất thực thu của mô hình ứng dụng phân bón nhả chậm cho cây chè kinh

doanh trong 7 lứa hái được trình bày trong bảng 3.31.

Bảng 3.31. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến năng suất chè

(tính trung bình 7 lứa hái)

Công thức

phân bón

Năng suất thực

thu (tấn/ha)

Năng suất TB lứa

hái (tấn/ha)

% Năng suất so

với đối chứng

Ure nhả

chậm

CT1 59,50d

8,50d

100

CT2 63,21c

9,03c

106,24

CT3 67,34b

9,62b

113,18

CT4 72,52a

10,36a

121,88

CT5 49,70e

7,10e

83,53

LSD 0,05 1,13 0,04

CV% 2,3 0,25

NPK

nhả

chậm

CT1 59,50d

8,50d 100

CT2 64,96c

9,28c 109,18

CT3 69,51b

9,93b 116,82

CT4 76,33a

10,90a 128,23

CT5 50,57e

7,22e 84,94

LSD 0,05 1,15 0,05

CV% 2,4 0,29



115

Năng suất thực thu là yếu tố cuối cùng có vai trò quyết định trong việc đánh giá

sự tác động của các biện pháp kĩ thuật canh tác như cách bón phân, liều lượng phân

bón...Kết quả ở bảng 3.31 cho thấy các công thức bón phân nhả chậm cho năng suất

búp thực thu cao hơn công thức đối chứng trừ công thức bón với lượng dinh dưỡng

thấp như CT5. Trong đó CT4 là công thức cho năng suất cao nhất đối với cả 2 loại

phân bón nhả chậm so với đối chứng (bón 300kg N/ha, 100kg P2O5/ha, 100 kg

K2O/ha). Điều này chứng tỏ CT4 đã cung cấp chất dinh dưỡng cho cây chè một cách

cân đối, phù hợp, đặc biệt là công thức bón NPK (30:10:10) nhả chậm, giúp cây chè

phát triển tốt cho năng suất búp cao.

3.4.2.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế thu được khi sử dụng phân bón nhả chậm cho cây chè

Trên cơ sở tính toán tổng chi phí đầu tư và tổng thu nhập tính theo năng suất

chè trên một đơn vị diện tích (ha), lãi thuần thu được từ các công thức phân bón trong

7 lứa hái (9 tháng) được trình bày ở bảng 3.32.

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

phân bón

Tổng thu


Tổng chi


Lãi thuần


Ure nhả

chậm

CT1 297,50 136,67 160,83

CT2 316,05 190,55 125,50

CT3 336,70 174,58 162,12

CT4 362,60 159,56 203,04

CT5 248,50 119,33 129,17

NPK nhả

chậm

CT1 297,50 136,67 160,83

CT2 324,80 189,79 135,01

CT3 347,55 168,69 178,86

CT4 381,65 149,63 232,02

CT5 252,85 101,24 151,61

Chú : Giá bán chè xanh tại thời điểm thu hoạch là 5.000 đồng/kg

116

Kết quả tính toán cho thấy các công thức CT3 và CT4 cho lãi thuần thu được

cao hơn công thức đối chứng, trừ công thức CT2 (bón phân NPK nhả chậm ở mức

cao) và công thức CT5 (bón phân NPK nhả chậm ở mức thấp). Công thức CT4 với

lượng phân bón nhả chậm bằng 60% so với CT2 đối với cả 2 loại phân bón nhả chậm

mang lại lãi thuần cao nhất, ở mô hình phân bón ure nhả chậm là 203,04 triệu đồng/ha

ở mô hình phân bón NPK nhả chậm là 232,02 triệu đồng/ha. Đối với cây chè kinh

doanh cho thấy rằng bón phân NPK nhả chậm cho hiệu quả kinh tế cao hơn so với bón

phân ure nhả chậm.

3.4.2.4.Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến một số chỉ tiêu lý hóa của đất

Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến tính chất lý hóa của đất được trình bày

trong bảng 3.33.

Bảng 3.33. Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm đến tính chất lý – hóa của đất

Công thức

phân bón

pHKCl CEC (me/100g đất) OM (%)

Trước Sau Trước Sau Trước Sau

Ure

nhả

chậm

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

CT3 4,25 4,27 11,82 11,88 3,16 3,24

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

NPK

nhả

chậm

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

CT3 4,23 4,21 11,75 11,89 3,16 3,26

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

Kết quả phân tích cho thấy pH của đất thay đổi không đáng kể so với trước khi

bón phân nhả chậm, đất có tính axit thích hợp cho cây chè phát triển. Hàm lượng CEC

và OM trong tất cả các mẫu đất sau khi bón phân đều tương đối cao hơn so với nền

đất ban đầu.

117

* Kết luận tiểu mục ứng dụng phân bón nhả chậm cho một số cây trồng

- Phân ure nhả chậm và NPK (16:16:16) nhả chậm với độ dày lớp vỏtrung

bình30µm bón một lần trong cả vụ, thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây

bí xanh. Khi sử dụng phân ure nhả chậm với lượng (72kg N + 120kg P2O5 + 120 kg

K2O)/ha hay 450kg NPK (16:16:16) nhả chậm cho năng suất bí xanh tăng tương ứng

là 28,8% và 34,9%; hiệu quả kinh tế cao nhất với lãi thuần tương ứng là 432,7

triệu/ha và 453,7 triệu/ha.

- Phân ure nhả chậm và NPK (30:10:10) nhả chậm với độ dày lớp vỏtrung bình

70µm bón một lần trong 7 lứa (9 tháng), thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển

của cây chè. Khi sử dụng phân ure nhả chậm với lượng (180kg N + 100kg P2O5 + 100

kg K2O)/ha hay 600kg NPK (30:10:10) nhả chậm cho năng suất chè tăng tương ứng

là 21,88% và 28,23%; hiệu quả kinh tế cao nhất với lãi thuần tương ứng là 203,04

triệu/ha/7lứa và 232,02 triệu/ha/7lứa

- Phân nhả chậm không ảnh hưởng xấu đến các tính chất lý hóa của đất.

.

118

KẾT LUẬN

1. Tinh bột biến tính trong thời gian 7 giờ đãđược dùng làm chất kết dính cho

lõi phân nhả chậm.Lõi phân ure,NPK (30:10:10) và NPK (16:16:16) có hàm lượng

tinh bột biến tính tối ưu tương ứng là 3,0%; 2,5% và 6,0%.

2. Đã chế tạo thành công phân ure nhả chậm và NPKnhả chậm bằng kĩ thuật vê

viên và bọc màng bằng polyurethan. Bằng cách điều chỉnh hàm lượng polyurethan (từ

3-25%) đã tạo ra lớp vỏ có các chiều dày trung bình khác nhau (từ 20 đến 120µm).

3. Đã nghiên cứu khả năng nhả dinh dưỡng (N, P, K) của phân bón trong nước

và trong đất. Kết quả cho thấytốc độ nhả dinh dưỡng phụ thuộc chiều dày lớp vỏ. Ở

25oC trong nước, thời gian nhả chất dinh dưỡng của các mẫu phân bón nhả chậm là

khoảng 15, 40 và 75 ngày tương ứng với chiều dày lớp vỏ trung bình lần lượt là 30,

50 và 70µm. Trong đất, thời gian nhả chất dinh dưỡng của các mẫu phân bón nhả

chậm là khoảng 90, 180 và 270 ngày tương ứng với chiều dày lớp vỏ lần lượt là 30,

50 và 70µm.

4. Đã nghiên cứu động học quá trình nhả chất dinh dưỡng (N, P, K) của các

mẫu phân bón trong môi trường nước theo phương trình động học biểu kiến bậc 0,

biểu kiến bậc 1 và biểu kiến bậc 2. Kết quả cho thấy phương trình động học biểu kiến

bậc 1 là phù hợp hơn cả để mô tả quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân bón (R2 1).

5.Đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ, pH của môi trường đến khả năng

nhả chất dinh dưỡng của phân bón.Kết quả cho thấy tốc độ nhả dinh dưỡng tăng khi

tăng nhiệt độ. Trong môi trường axit (pH=4-6) và môi trường kiềm (pH=8-9) tốc độ

nhả dinh dưỡng tăng dần, tuy nhiên sự ảnh hưởng này là không lớn.

6. Bằng cách xác định độ giảm khối lượngvà quan sát sự thay đổi cấu trúc bề

mặt lớp vỏcho thấy, lớp vỏ phân bón sau thời gian chôn trong đất có khả năng phân

hủy sinh học.

7. Phân bón nhả chậm đã được ứng dụng thử nghiệm cho cây bí xanh và cây

chè với 5 công thức bón phân, giúp giảm số lần bón phân trong một vụ.Khi sử dụng

phân nhả chậm bằng 60% so với lượng phân bón thông thường đã cho năng suất, hiệu

quả kinh tế cao nhất. Phân nhả chậm không ảnh hưởng xấu đến tính chất của đất, thích

hợp cho sự phát triển của cây bí xanh và cây chè.

119

NHỮNG ĐIỂM MỚI VÀ ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN

1. Đã chế tạo được phân bón nhả chậm (ure và NPK) bằng kĩ thuật vê viên và

tạo màng bọc bằng polyurethan. Phân bón nhả chậm chế tạo được có khả năng điều

khiển chất dinh dưỡng phù hợp với sự phát triển của cây trồng.

2. Đã nghiên cứu một cách có hệ thống khả năng nhả dinh dưỡng của phân bón

trong môi trường nước, đất và chỉ ra mô hình động học nhả chất dinh dưỡng trong

nước của phân bón tuân theo phương trình động học biểu kiến bậc 1.

3. Lớp vỏ bọc của phân bón chế tạo được từ polyurethan có khả năng phân hủy

sinh học; phân bón nhả chậm không ảnh hưởng xấu đến tính chất lý hóa của đất.

4. Phân bón nhả chậm chế tạo được đã giúp cây bí xanh và cây chè sinh trưởng,

phát triển tốt, tiết kiệm chi phí phân bón và thời gian bón phân. Giảm được 40% lượng

phân bón so với phân bón thông thường mà vẫn cho năng suất cao.

120

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1. Trần Quốc Toàn, Nguyễn Trung Đức, Nguyễn Thu Hương, Nguyễn Văn

Khôi, Nguyễn Thanh Tùng, Phạm Thị Thu Hà, Trần Đại Lâm (2016), „‟Tổng

hợp và nghiên cứu tính chất của phân bón ure nhả chậm‟‟, Tạp chí Hoá học,

T54(5e1,2), tr.106-110.

2. Trần Quốc Toàn, Nguyễn Trung Đức, Nguyễn Thu Hương, Nguyễn Văn

Khôi, Nguyễn Thanh Tùng, Hoàng Thị Vân An, „‟Ảnh hưởng của chất kết

dính và chiều dày lớp phủ tới động thái nhả dinh dưỡng của phân bón ure nhả

chậm dạng viên‟‟, Đã chấp nhận đăng ở Tạp chí Hoá học.

3. Trần Quốc Toàn, Nguyễn Thanh Tùng, Nguyễn Trung Đức, Đỗ Công Hoan,

Nguyễn Thu Hương (2016), „‟Ảnh hưởng của phân bón nhả chậm tới năng

suất và hiệu quả kinh tế của cây chè kinh doanh tại huyện Đồng Hỷ, Thái

Nguyên‟‟, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thái Nguyên,T158(13), tr.67-71.

4. Trần Quốc Toàn, Nguyễn Văn Khôi, Nguyễn Thanh Tùng, Trần Đại Lâm,

Đinh Thúy Vân (2016), „‟Nghiên cứu tương tác giữa polivinyl ancol,

polivinyl axetat với ure và bentonit Bình Thuận‟‟, Tạp chí Khoa học và Công

nghệ Thái Nguyên, T159(14), tr.41-44.

5. Trần Quốc Toàn, Nguyễn Văn Khôi, Nguyễn Thanh Tùng, Nguyễn Trung

Đức, Đỗ Công Hoan, Nguyễn Thu Hương, „‟Ảnh hưởng của phân ure nhả

chậm đến sinh trưởng và năng suất của giống bí xanh số 1 tại Thái Nguyên‟‟,

Đã chấp nhận đăng ở Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thái Nguyên.

121

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾNG VIỆT

1. Đoàn Xuân Cảnh (2012), Báo cáo kết quả thực hiện đề tài: Nghiên cứu biện pháp kỹ

thuật tổng hợp theo Việt GAP để nâng cao năng suất và chất lượng một số chủng

loại rau họ bầu bí và rau ăn củ ở ĐBSH. Viện cây lương thực và cây thực phẩm.

2. Nghiêm Ngọc Dũng, Nguyễn Trung Hiếu, Nguyễn Văn Khôi, Nguyễn Thanh Tùng

(2005), “Tổng hợp và nghiên cứu ảnh hưởng của polyme siêu hấp thụ nước tới khả

năng lưu giữ phân bón của môi trường đất”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Tập

43(4), tr. 66-70.

3. Nguyễn Trung Dũng (2014), “Sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật trong

nông nghiệp ở Việt Nam – Thảo luận ở góc độ kinh tế sinh thái và bền vững”, Tạp

chí khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi trường, số 4, tr. 108-116

4. Cao Anh Dương (2015), “Phân bón phân chậm tan có kiểm soát (Controlled Release

Fertilizer – CRF) và triển vọng sử dụng cho cây mía”, online:

http://iasvn.org/tintuc/ Phân bón phân chậm tan có kiểm soát (Controlled Release

Fertilizer – CRF) và triển vọng sử dụng cho cây mía -6941.html

5. Phạm Quang Hà, Nguyễn Văn Bộ (2013), “Sử dụng phân bón trong mối quan hệ với

sản xuất lương thực, bảo vệ môi truờng và giảm phát thải khí nhà kính”, Tạp chí

Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tháng 3/2013

6. Bùi Thanh Hương, Lưu Cẩm Lộc (2010), “Nghiên cứu khả năng nhả chậm chất

khoáng N-P-K trong phân hữu cơ khoáng trên nền than bùn”, Tạp chí hóa học, tập

48(4C), tr. 420-424.

7. Hiệp hội phân bón Việt Nam (2006), Tuyển tập phân bón Việt Nam, tập 1, NXB

Đại học Nông Nghiệp.

8. Nguyễn Cửu Khoa, Trần Đức Phương, Nguyễn Công Trực (2009), “Điều chế phân

bón nhả chậm ure formandehyt (UF)", Tạp chí hóa học, Tập 47 (4A), 592-596.

9. Nguyễn Cửu Khoa, Lê Thị Hà, Phan Thị Thanh Hiền (2009), “Nghiên cứu điều chế

phân NPK trên nền tinh bột biến tính”, Tạp chí hóa học, Tập 47 (4A), tr. 601-605.

10. Nguyễn Cửu Khoa (2015), “Nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất phân ure và

NPK nhả chậm ứng dụng triển khai cho các cây trồng trên Tây Nguyên”, Báo cáo

tổng hợp kết quả đề tài Khoa học và Công nghệ, Mã số TN3/C04

http://iasvn.org/tin-tuc/Phan-bon-phan-cham-tan-co-kiem-soat-%28Controlled-Release-Fertilizer-%E2%80%93-CRF%29-va-trien-vong-su%CC%89-dung-cho-cay-mia-6941.html




122

11. Lê Văn Khoa (chủ biên), Nguyễn Xuân Cự, Bùi Thị Ngọc Dung, Lê Đức, Trần

khắc Hiệp, Cái Văn Tranh (2001), Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón,

cây trồng, Nhà xuất bản giáo dục.

12. Nguyễn Văn Khôi (2006), Keo dán Hóa học và Công nghệ, Nhà xuất bản Viện

Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

13. Nguyễn Văn Khôi (2007), Polyme ưa nước hóa học và ứng dụng, Nhà xuất bản

Khoa học tự nhiên và Công nghệ.

14. Nguyễn Hữu Niếu, Trần Vĩnh Diệu (2004), Hóa lý polyme, Nhà xuất bản Đại học

Quốc gia TPHCM.

15. Nguyễn Hữu La (2014), Kết quả nghiên cứu bón phân cho một số giống chè mới

giai đoạn 2000 – 2012. online:http://iasvn.org/chuyen-muc/Ket-qua-nghien-cuu-

bon-phan-cho-mot-so-giong-che-moi-giai-doan-2000-2012-4601.html

16. Phạm Hữu Lý, Đỗ Bích Thanh (2005), “Nghiên cứu tổng hợp phân ure nhả chậm

với polime nền gelatin”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Tập 43(3), tr. 67-71.

17. Phạm Đức Ngà, Trần Thị Đào, Nguyễn Tất Cảnh (2012), “Ảnh hưởng của việc

bón phân viên nén hữu cơ khoáng chậm tan theo thời gian sinh trưởng đến năng

suất ngô trên đất cát Quảng Bình”, Tạp chí Khoa học và Phát triển Trường ĐH

Nông Nghiệp Hà Nội, Tập 10(1), tr. 127-134.

18. Lê Quốc Phong (2012),“Sản xuất và tiêu thụ phân bón thế giới”, online:

http://iasvn.org/chuyen-muc/Sản xuất và tiêu thụ phân bón thế giới.

19. Nguyễn Văn Phú, Nguyễn Thế Hùng, Nguyễn Tất Cảnh, Đinh Thái Hoàng (2012),

“Ảnh hưởng của phân đạm chậm tan có vỏ bọc polime đến sinh trưởng và năng

suất ngô vụ xuân tại Gia Lâm-Hà Nội”, Tạp chí Khoa học và Phát triển Trường

ĐH Nông Nghiệp Hà Nội, Tập 10(2), tr. 256-262.

20. Nguyễn Thị Phương, Nguyễn Hoàng, Nguyễn Công Trực và cộng sự (2014), “Thử

nghiệm phân ure- NPK nhả chậm và chất giữ ẩm cho cây trồng tại Tây Nguyên”,

Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam, số 12, tr. 15-17.

21. Mai Văn Quyền, Bùi Huy Hiền, Đỗ Trung Bình (2014), “Đánh giá hiện trạng hiệu

quả sử dụng phân bón và đề xuất biện pháp để nâng cao hiệu suất sử dụng phân

bón cho cây trồng ở Việt Nam đến năm 2020”,online:http://iasvn.org/chuyen-

muc/Đánh giá hiện trạng hiệu quả sử dụng phân bón và đề xuất biện pháp để nâng

cao hiệu suất sử dụng phân bón cho cây trồng ở Việt Nam đến năm 2020.

http://iasvn.org/chuyen-muc

http://iasvn.org/chuyen-muc

http://iasvn.org/tin-tuc/Danh-gia-hien-trang-hieu-qua-su-dung-phan-bon-va-de-xuat-bien-phap-de-nang-cao-hieu-suat-su-dung-phan-bon-cho-cay-trong-o-Viet-Nam-den-nam-2020-4532.html

http://iasvn.org/tin-tuc/Danh-gia-hien-trang-hieu-qua-su-dung-phan-bon-va-de-xuat-bien-phap-de-nang-cao-hieu-suat-su-dung-phan-bon-cho-cay-trong-o-Viet-Nam-den-nam-2020-4532.html

123

22. Sở NN & PTNT Thái Nguyên (2011), Quy hoạch vùng nông nghiệp chè an toàn

tỉnh Thái Nguyên đến năm 2020.

23. Dương Thị Bé Thi, Trần Ngọc Quyển, Lê Thị Phương, Nguyễn Cửu Khoa (2015),

“Nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột/PVA cho phân NPK nhả chậm”, Tạp

chí Hóa học, Tập 53 (3), tr. 306 – 309.

24. TCN 446 – 2000, Qui trình kỹ thuật trồng, chăm sóc và thu hoạch chè, Bộ Nông

Nghiệp và Phát triển Nông thôn

25. TCVN 8557:2010, Phân bón- Phương pháp xác định nitơ tổng số

26. TCVN 8562:2010, Phân bón- Phương pháp xác định kali tổng số

27. TCVN 8563:2010, Phân bón- Phương pháp xác định photpho tổng số

28. Đào Xuân Thảng, Đoàn Xuân Cảnh, Đào Văn Hợi (2008), Kết quả chọn tạo giống

bí xanh số 1. Kết quả nghiên cứu Viện Cây lương thực và CTP 8/2008.

29. Bùi Văn Thắng (2011), Báo cáo kết đề tài KH & CN cấp bộ: ‘’Nghiên cứu tổng

hợp vật liệu bentonit biến tính ứng dụng hấp phụ photpho trong nước’’, Mã số:

B2010-20-23, Đại học Đồng Tháp

30. Nguyễn Thanh Tùng (2012), „‟Biến tính tinh bột bằng vinyl monomer và ứng

dụng‟‟, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam.

31. Trần Khắc Trung, Mai Hữu Khiêm (2002), “Phân bón nhả chậm được hấp thụ

100%”, Vnexpress.net.

32. Nguyễn Đình Triệu (2001), Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý - Tập 1,

NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

33. Vinachem (2015), “Triển vọng thị trường phân bón nhả chậm toàn cầu đến năm

2019”,Tạp chí CN hoá chất , số 6, tr. 3.

B. TIẾNG ANH

34. Anna Jarosiewicz, Maria Tomaszewska (2003), “Controlled-Release NPK

Fertilizer Encapsulated by Polymeric Membranes”, Journal of Agricultural and

Food Chemistry, Vol 51(2), pp. 413-417.

35. Anu Stella Mathews, Suresh Narine (2010), “Poly[N-Isopropyl acrylamide]-co-

Polyurethane Copolymers for Controlled Release of Urea”, Journal of Polymer

Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol 48(15), pp. 3236–3243.

36. Avi Shaviv (2001), “Advances in controlled-release fertilizers”, Advances in

Agronomy, Vol 71, pp. 1–49.

http://pubs.acs.org/author/Jarosiewicz%2C+Anna

http://pubs.acs.org/author/Tomaszewska%2C+Maria

124

37. A. Shaviv, S. Raban, E. Zaidel (2003), “Modeling controlled nutrient release from

polymer coated fertilizers: diffusion release from single granules”,Environmental

Science and Technology, Vol 37(10), pp. 2251–2256..

38. A. Manikandan, K. S. Subramanian (2014), “Fabrication and characterisation of

nanoporous zeolite based N fertilizer”, African Journal of Agricultural Research,

Vol 9(2), pp. 276-284

39. B.B.Basak, Sharmistha Pal, S.S. Data (2012), “Use of modified clays for retention

and supply of water and nutrients”, Current Science, Vol 102(9), pp. 1272-1278.

40. Babar Azeem, KuZilati KuShaari, Zakaria B. Man, Abdul Basit, Trinh H. Thanh

(2014), “Review on materials & methods to produce controlled release coated urea

fertilizer”, Journal of Controlled Release , Vol 181, pp. 11-21

41. Bansiwal AK, Rayalu SS, Labhasetwar NK, Juwarkar AA, Devotta S (2006),

“Surfactant-modified zeolite as a slow release fertilizer for phosphorus”, J Agric

Food Chem, Vol 54(13), pp. 4773-4779.

42. Bernard Gagnon,Noura Ziadi,Cynthia Grant (2012), “Urea fertilizer forms affect

grain corn yield and nitrogen use efficiency”, Canadian Journal of Soil Science,

Vol 92(2), pp. 341-351.

43. Boli Ni, Mingzhu Liu, Shaoyu Lü (2009), “Multifunctional slow-release urea

fertilizer from ethylcellulose and superabsorbent coated formulations”,Chemical

Engineering Journal, Vol155(3), pp. 892–898

44. Boli Ni, Mingzhu Liu, Shaoyu Lu, Lihua Xie, Yanfang Wang (2011),

“Environmentally Friendly Slow-Release Nitrogen Fertilizer”, Journal of

Agricultural and Food Chemistry, Vol 59(18), pp. 10169-10175.

45. Burwell RW, Beasley JS, Gaston LA, Borst SM, Sheffield RE, Strahan RE,

Munshaw GC(2011), “Losses of surface runoff, total solids, and nitrogen during

bermudagrass establishment on levee embankments”, J Environ Qual., Vol 40(4),

pp. 1241-1248.

46. B. Tyliszczak, J. Polaczek, K. Pielichowski (2009), “PAA-Based Hybrid Organic-

Inorganic Fertilizers with Controlled Release”, Polish J. of Environ. Stud., Vol

18(3), pp.475-479

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589470900597X



http://www.sciencedirect.com/science/journal/13858947


http://www.sciencedirect.com/science/journal/13858947/155/3

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Burwell%20RW%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Beasley%20JS%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Gaston%20LA%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Borst%20SM%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Sheffield%20RE%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Strahan%20RE%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Munshaw%20GC%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21712593

125

47. Carolina Medina (2006), Nutrient release patterns of coated fertilizers used for

citrus production and their effect on fruit yield and foliar nutrition, University of

Florida, Gainesville, Master‟s Thesis.

48. Chao Chen, Zideng Gao, Xiaoyun Qiu, Shuwen Hu (2013), “Enhancement of the

Controlled-Release Properties of Chitosan”, Molecules, Vol 18(6), pp. 7239-7252

49. Chao Song,Yu Guan, Dong Wang, Dinka Zewudie,Feng-Min (2014),

“Palygorskite-coated fertilizers with a timely release of nutrients increase potato

productivity in a rain-fed cropland”, Field Crops Research, Vol 166, pp. 10–17.

50. Ch. V . Subbarao, G . Kartheek, and D. Sirisha (2013), “Slow Release of Potash

Fertilizer Through Polymer Coating”, International Journal of Applied Science

and Engineering, Vol11(1), pp. 25-30.

51. Constantin Neamţu, Mariana Popescu, Ștefan-Ovidiu Dima (2015),“Leaching and

in vitro agrochemical screening for new slow release fertilizers containing N, P,

Ca, and Mg”, Academic Research Journal of Agricultural Science and Research,

Vol 3(3), pp. 45-53

52. Daniela Denisse Castro-Enríquez, Francisco Rodríguez-Félix , Benjamín Ramírez-

Wong, Patricia Isabel Torres-Chávez, María Mónica Castillo-Ortega, Dora Evelia

Rodríguez-Félix, Lorena Armenta-Villegas and Ana Irene Ledesma-Osuna (2012),

“Preparation, Characterization and Release of Urea fromWheat Gluten

Electrospun Membranes”, Materials, Vol 5(12), pp.2903-2916

53. Derrick M. Oosterhuis, Donald D. Howard (2008), “Evaluation of slow-release

nitrogen and potassium fertilizers for cotton production”, African Journal of

Agricultural Research, Vol 3(1), pp. 68-73.

54. Douglass F. Jacobs, K. Francis Salifu, John R. Seifert (2005), “Growth and

nutritional response of hardwood seedlings to controlled-release fertilization at

outplanting”, Forest Ecology and Management, Vol 214(1–3), pp. 28-39.

55. D. R. Lu, C. M. Xiao, S. J. Xu (2009), “Starch-based completely biodegradable

polymer materials”, Express Polymer Letters, Vol 3(6), pp. 366–375.

56. D.Kamalakar , L Nageswara Rao , J. L. Jayanthi & Dr M.Venkateswara

Rao(2011), “Zinc Sulfate Controlled Release Fertilizer with Fly Ash as Inert

Matrix”,Indian Streams Research Journal, Vol 1(1), pp. 12-26.







http://www.sciencedirect.com/science/journal/03784290/166/supp/C




126

57. Elaine I. Pereira, Fernando B. Minussi, Camila C. T. da Cruz, Alberto C. C.

Bernardi, and Caue Ribeiro (2012), “Urea−Montmorillonite-Extruded

Nanocomposites: A Novel SlowRelease Material”, Journal of Agricultural and

Food Chemistry, Vol 60(21), pp. 5267−5272.

58. E. Corradini, M. R. de Moura, L. H. C. Mattoso (2010), “A preliminary study of

the incorparation of NPK fertilizer into chitosan nanoparticle”, EXPRESS

Polymer Letters, Vol 4(8), pp. 509–515.

59. Falu Zhan, Mingzhu Liu, Mingyu Guo, Lan Wu (2004), “Preparation of

superabsorbent polymer with slow-release phosphate fertilizer”, Journal of

Applied Polymer Science,Vol 92(5), pp. 3417–3421.

60. F. Ramírez, V. González, M. Crespo, D. Meier, O. Faix, V. Zúñiga (1997),

“Ammoxidized kraft lignin as a slow-release fertilizer tested on Sorghum

vulgare”,Bioresource Technology, Vol 61(1), pp. 43-46.

61. Francisco G.E. Nogueira, Nayara T. do Prado, Luiz C.A. Oliveira, Ana R.R. Bastos,

João H. Lopes, Janice G. de Carvalho (2010), “Incorporation of mineral phosphorus

and potassium on leather waste (collagen): A new NcollagenPK-fertilizer with slow

liberation”, Journal of Hazardous Materials, Vol 176(1–3), pp. 374-380.

62. Guodong Liu, Lincoln Zotarelli, Yuncong Li, David Dinkins, Qingren Wang,

Monica Ozores-Hampton (2014), “Controlled-Release and Slow-Release

Fertilizers as Nutrient Management Tools1”, HS1225, IFAS Xtension, University

of Florida.

63. Guzine El Diwani, Nevine Motawie, Hassan H. Shaarawy, Marwa S. Shalaby

(2013), “Nitrogen Slow Release Biodegradable Polymer Based on Oxidized Starch

Prepared via Electrogenerated Mixed Oxidants”, Journal of Applied Sciences

Research, Vol 9(3), pp. 1931-1939.

64. G. Ayub, S. Rocha, A. Perrucci (2001), “Analysis of the surface quality of sulphur-

coated urea particles in a two-dimensional spouted bed”, Braz. J. Chem. Eng., Vol

18(1), pp. 13–22.

65. G. El Diwani, Sh. El Rafie, N.N. El Ibiari, H.I. El-Aila (2007), “Recovery of

ammonia nitrogen from industrial wastewater treatment as struvite slow releasing

fertilizer”, Desalination, Vol 214(1–3), pp. 200-214.






127

66. Guodong Liu, Lincoln Zotarelli, Yuncong Li, David Dinkins, Qingren Wang, and

Monica Ozores-Hampton (2014), Controlled-Release and Slow-Release Fertilizers

as Nutrient Management Tools, Horticultural Sciences Department, UF/IFAS

Extension

67. Henrique Mayer (2010), Nutrient release Patterns of controlled release fertilizers

used in the ornamental horticulture industry of South Florida, Master of Science,

University of Florida

68. Hongtao Zou, Yao Ling, Xiuli Dang, Na Yu, YuLing Zhang, YuLong Zhang,

Jianghui Dong (2015), “Solubility Characteristics and Slow-Release Mechanism

of Nitrogen from Organic-Inorganic Compound Coated Urea”, International

Journal of Photoenergy, Vol 2015(2), pp. 1-6.

69. Hu XF, Wang ZY, You Y, Li JC (2010), “Ammonia volatilization of slowrelease

compound fertilizer in different soils water conditions”, Huan Jing Ke Xue., Vol

31(8), pp. 1937-1943.

70. Hyatt, Charles R.Venterea, Rodney T.Rosen, Carl J.McNearney, Matthew Wilson,

Melissa L.Dolan, Michael S (2010), “Polymer-Coated Urea Maintains Potato

Yields and Reduces Nitrous Oxide Emissions in a Minnesota Loamy Sand”, Soil

Sci. Soc. Am. J., Vol 74, pp. 419-428.

71. International Fertilizer Industry Association (IFA) (2014), Review of Analytical

Methods for Slow- and Controlled-Release Fertilizers.

72. Jamnongkan, S. Kaewpirom (2010), “Controlled-Release Fertilizer Based on

Chitosan Hydrogel: Phosphorus Release Kinetics”, Sci. J. UBU, Vol 1(1), pp. 43-50.

73. Jiao X, Liang W, Chen L, Zhang H, Li Q, Wang P, Wen D. (2005), “Effects of

slow-release urea fertilizers on urease activity, microbial biomass, and nematode

communities in an aquic brown soil”, Sci China C Life Sci., Vol 48(1), pp 26-32.

74. Jingyan Jiang, Zhenghua Hu, Wenjuan Sun, Yao Huang (2010), “Nitrous oxide

emissions from Chinese cropland fertilized with a range of slow-release nitrogen

compounds”, Agriculture, Ecosystems & Environment, Vol 135(3), pp. 216-225.

75. Jinjie Ge, Rui Wu, Xinghai Shi, Hao Yu, Min Wang,Wenjun Li (2002),

“Biodegradable polyurethane materials from bark and starch. II. Coating material

for controlled-release fertilizer”, Journal of Applied Polymer Science, Vol 86(12),

pp. 2948–2952.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Hu%20XF%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Wang%20ZY%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22You%20Y%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Li%20JC%22%5BAuthor%5D





http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.v86:12/issuetoc

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.v86:12/issuetoc

128

76. John H. Detrick, Garrard L. Hargrove (2002), “Hargrove, Polymer-sulfur-polymer

coated fertilizers”, Google Patents

77. J. Oliet, R. Planelles, M.L. Segura, F. Artero, D.F. Jacobs (2004), “Mineral

nutrition and growth of containerized Pinus halepensis seedlings under controlled-

release fertilizer”, Scientia Horticulturae, Vol 103(1), pp. 113-129.

78. Krzysztof Lubkowski (2014), “Coating fertilizer granules with biodegradable

materials for controlledfertilizer release”, Environmental Engineering and

Management Journal, Vol 13(10), pp. 2573-2581.

79. Lan Wu, Mingzhu Liu, Rui Liang (2008),“Preparation and properties of a double-

coated slow-release NPK compound fertilizer with superabsorbent and water-

retention”, Bioresource Technology, Vol 99(3), pp. 547–554.

80. Liebner F, Pour G, de la Rosa Arranz JM, Hilscher A, Rosenau T, Knicker H

(2011), “Ammonoxidised lignins as slow nitrogen-releasing soil amendments and

CO₂-binding matrix”,Angew Chem Int Ed Engl, Vol 50(37), pp. 34-39.

81. Lihua Xie, Mingzhu Liu, , Boli Ni, Xu Zhang, Yanfang Wang (2011), “Slow-

release nitrogen and boron fertilizer from a functional superabsorbent formulation

based on wheat straw and attapulgite”, Chemical Engineering Journal, Vol

167(1), pp. 342–348.

82. Li D, Wu Z, Chen L, Liang C, Zhang L, Wang W, Yang D (2006), “Soil biological

activities at maize seedling stage under application of slow/controlled release

nitrogen fertilizers”, Ying Yong Sheng Tai Xue Bao., Vol 17(6), pp. 1055- 1059.

83. L. Carolina Medina, Jerry B. Sartain, Thomas A. Obreza (2009), “Estima tion of

Release Properties of Slow-release Fertilizer Materials”, HortTechnology,

Vol19(1), pp.13-15.

84. L. Guo (2007), “Doing Battle With the Green Monster of Taihu Lake”, Science,

Vol 317(5842), pp. 1166.

85. M. Choi, A. Meisen (1997), “Sulfur coating of urea in shallow spouted beds”,

Chem. Eng. Sci.Vol 52(7), pp. 1073–1086.

86. Man Park, Sridhar Komarneni (1997), “Occlusion of KNO3 and NH4NO3 in natural

zeolites”, Zeolites, Vol 18(2–3), pp. 171-175.

https://www.google.com/search?tbo=p&tbm=pts&hl=en&q=ininventor:%22John+H.+Detrick%22

https://www.google.com/search?tbo=p&tbm=pts&hl=en&q=ininventor:%22Garrard+L.+Hargrove%22





















129

87. Maria Tomaszewska, Anna Jarosiewicz, Krzysztof Karakulski (2002), “Physical

and chemical characteristics of polymer coatings in CRF formulation”,

Desalination, Vol 146(1–3), pp. 319-323.

88. Maria Tomaszewska and Anna Jarosiewicz (2002), “Use of Polysulfone in

Controlled-Release NPK Fertilizer Formulations”, J. Agric. Food Chem.Vol

50(16), pp. 4634−4639.

89. Marta W. Donida,Sandra C. S. Rocha (2002), “Coating of urea with an aqueous

polymeric suspension in a two-dimensional spouted bed”, Journal Drying

Technology, Vol 20(3), pp. 685-704.

90. Maria Tomaszewska, Anna Jarosiewicz (2004), “Polysulfone coating with starch

addition in CRF formulation”, Desalination, Vol163(1–3), pp. 247-252.

91. Mariana A. Melaj, Mar ta E. Daraio (2013), “Preparation and Characterization of

Potassium Nitrate Controlled-Release Fertilizers Based on Chitosan and Xanthan

Layered Tablets”, J. Appl. Polym. Sci., Vol 130(4), pp. 2422–2428.

92. Mingyu Guo, Mingzhu Liu,Zheng Hu,Falu Zhan,Lan Wu (2005), “Preparation

and properties of a slow release NP compound fertilizer with superabsorbent and

moisture preservation”, Journal of Applied Polymer Science, Vol 96(6), pp.

2132–2138.

93. Mingyu Guo, Mingzhu Liu, Falu Zhan, and Lan Wu (2005), “Preparation and

Properties of a Slow-Release Membrane-Encapsulated Urea Fertilizer with

Superabsorbent and Moisture Preservation”,Industrial and Engineering

Chemistry Research,Vol 44(12), pp 4206–4211.

94. Mingzhu Liu, Rui Liang, Falu Zhan,Zhen Liu,Aizhen Niu (2006), “Synthesis of a

slow-release and superabsorbent nitrogen fertilizer and its properties”, Polymers

for Advanced Technologies, Vol 17(6),pp. 430–438.

95. Morihiro Maeda, Bingzi Zhao, Yasuo Ozaki, Tadakatsu Yoneyama (2003),

“Nitrate leaching in an Andisol treated with different types of fertilizers”,

Environmental Pollution, Vol 121(3), pp. 477-487.

96. N.K. Brar, D.S.Benipal and B.S.Brar (2008), „‟Potassium Release kinetics in soils

of a Long-Term fertilizer Experiment‟‟, Indian Journal of Ecology, Vol 35(1),

pp. 9-15.

97. Newton Z. Lupwayi, Cynthia A. Grant, Yoong K. Soon, George W. Clayton,

Shabtai Bittman, Sukhdev S. Malhi, Bernie J. Zebarth (2010), “Soil microbial



http://www.tandfonline.com/author/Donida%2C+Marta+W

http://www.tandfonline.com/author/Donida%2C+Marta+W




130

community response to controlled-release urea fertilizer under zero tillage and

conventional tillage”, Applied Soil Ecology, Vol 45(3), pp. 254-261.

98. M. Ângelo Rodrigues, Helga Santos, Sérgio Ruivo, Margarida Arrobas (2010),

“Slow-release N fertilisers are not an alternative to urea for fertilisation of

autumn-grown tall cabbage”, European Journal of Agronomy, Vol 32(2), pp.

137–143.

99. M. Reháková , S. Čuvanová, M. Dzivák, J. Rimár, Z. Gaval‟ová (2004),

“Agricultural and agrochemical uses of natural zeolite of the clinoptilolite type”,

Current Opinion in Solid State and Materials Science, Vol 8(6), pp. 397–404.

100. Ni Xiaoyu, Wu Yuejin, Wu Zhengyan, Wu Lin, Qiu Guannan, Yu Lixiang

(2013), “A novel slow-release urea fertiliser: Physical and chemical analysis of

its structure and study of its release mechanism”, Biosystems Engineering, Vol

115(3), pp. 274 – 282.

101. Panfang Lu, Yanfei Zhang, Cong Jia, Chongji Wang, Xiao Li, and Min Zhang

(2015), “Polyurethane from Liquefed Wheat Straw as Coating Material for

Controlled Release Fertilizers”, BioResources, Vol 10(4), pp. 7877-7888.

102. Park M, Kim JS, Choi CL, Kim JE, Heo NH, Komarneni S, Choi J (2005),

“Characteristics of nitrogen release from synthetic zeolite Na-P1 occluding

NH4NO3”, Journal of Controlled Release, Vol 106(1-2), pp. 44-50.

103. Qingshan Li, Shu Wu, Tiejun Ru, Limin Wang, Guangzhong Xing,

Jinming Wang (2012), “Synthesis and Performance of Polyurethane Coated Urea

as Slow/controlled Release Fertilizer”, Journal of Wuhan University of

Technology-Mater. Sci. Ed,Vol 27(1), pp. 126–129.

104. Quiroga-Garza HM, Picchioni GA, Remmenga MD (2001), “Bermudagrass

fertilized with slow-release nitrogen sources. I. Nitrogen uptake and potential

leaching losses”, J Environ Qual., Vol 30(2), pp. 440-448.

105. Ramírez-Cano F, Ramos-Quirarte A, Faix O, Meier D, González-Alvarez V,

Zúñiga-Partida V. (2001), “Slow-release effect of N-functionalized kraft lignin

tested with Sorghum over two growth periods”, Bioresour Technol., Vol 76(1),

pp 71-73.














http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Park%20M%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Kim%20JS%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Choi%20CL%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Kim%20JE%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Heo%20NH%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Komarneni%20S%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Choi%20J%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Quiroga-Garza%20HM%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Picchioni%20GA%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Remmenga%20MD%22%5BAuthor%5D


http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Ram%C3%ADrez-Cano%20F%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Ramos-Quirarte%20A%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Faix%20O%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Meier%20D%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Gonz%C3%A1lez-Alvarez%20V%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Z%C3%BA%C3%B1iga-Partida%20V%22%5BAuthor%5D


131

106. R Fernández-Escobar, , M Benlloch, E Herrera, J.M Garc a-Novelo (2004), “Effect

of traditional and slow-release N fertilizers on growth of olive nursery plants and N

losses by leaching”, Scientia Horticulturae, Vol 101(1–2), pp. 39–49.

107. Rui Liang, Mingzhu Liu (2006),“Preparation and Properties of a Double-Coated

Slow-Release and Water-Retention Urea Fertilizer”, J. Agric. Food Chem, Vol

54 (4), pp. 1392–1398.

108. R. Jagadeeswaran, V. Murugappan, M. Govindaswamy (2005), “Effect of Slow

Release NPK Fertilizer Sources on the Nutrient use Efficiency in Turmeric

(Curcuma longa L.)”, World Journal of Agricultural Sciences, Vol 1(1), pp. 65-69

109. Shaohua Qin, Zhansheng Wu, Aamir Rasool, Chun L (2012), “Synthesis and

characterization of slow-release nitrogen fertilizer with water absorbency: Based

on poly(acrylic acid-acrylic amide)/Na-bentonite”, Journal of Applied Polymer

Science,Vol 126(5), pp. 1687–1697.

110. Sharma VK, Singh RP (2011), “Organic matrix based slow release fertilizer

enhances plant growth, nitrate assimilation and seed yield of Indian mustard

(Brassica juncea L.)”, Journal of Environmental Biology, Vol 32(5), pp. 619-624

111. Sharrock P, Fiallo M, Nzihou A, Chkir M (2009), “Hazardous animal waste

carcasses transformation into slowreleasefertilizers”, J Hazard Mater, Vol 167(1-

3), pp. 119-23.

112. Shengsen Wang, Ashok K. Alva, Yuncong Li, Min Zhang (2011), “A Rapid

Technique for Prediction of Nutrient Release from Polymer Coated Controlled

Release Fertilizers”, Open Journal of Soil Science, Vol 1(2), pp 40-44.

113. Selva Preetha, P., Subramanian K. S. and Sharmila Rahale C (2014), “Sorption

characteristics of nano zeolite based slow release sulphur fertilizer”, International

Journal of Development Research, Vol 4(2), pp. 225-228.

114. Siafu Ibahati Sempeho, Hee Taik Kim, Egid Mubofu, Askwar Hilonga (2014),

“Meticulous Overviewonthe Controlled Release Fertilizers”, Advances in

Chemistry, Vol 2014, Article ID 363071, 16 pages.

115. Solihin, Qiwu Zhang,William Tongamp (2011), “Mechanochemical synthesis of

kaolin–KH2PO4 and kaolin–NH4H2PO4 complexes for application as slow release

fertilizer”, Powder Technology, Vol 212(2), pp. 354–358.






http://pubs.acs.org/author/Liang%2C+Rui

http://pubs.acs.org/author/Liu%2C+Mingzhu

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Sharma%20VK%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=22319878

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Singh%20RP%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=22319878

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Sharrock%20P%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Fiallo%20M%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Nzihou%20A%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Chkir%20M%22%5BAuthor%5D







132

116. Suherman and Didi Dwi Anggoro (2011), “Producing Slow Release Urea by

Coating with Starch/Acrylic Acid in Fluid Bed Spraying”, International Journal

of Engineering & Technology, Vol 11(6), pp. 77-80.

117. Tang SH, Zhang FB, Huang X, Chen JS, Xu PZ. (2008), “Effects of

slow/controlled releasefertilizers on the growth and nutrient use efficiency of

pepper”, Ying Yong Sheng Tai Xue Bao.,Vol 19(5), pp. 986-991.

118. Tobias Emilsson, Justyna Czemiel Berndtsson, Jan Erik Mattsson, Kaj Rolf

(2007), “Effect of using conventional and controlled release fertiliser on nutrient

runoff from various vegetated roof systems”, Ecological Engineering, Vol 29(3),

pp. 260-271.

119. Tongsai Jamnongkan, Supranee Kaewpiro (2010), “Potassium Release Kinetics

and Water Retention of Controlled-Release Fertilizers Based on Chitosan

Hydrogels”, Journal of Polymers and the Environment, Vol 18(3), pp 413–421.

120. Thomas D. Landis, R. Kasten Dumroese (2009), “Using Polymer-coated

Controlled-release Fertilizers in the Nursery and After Outplanting”, Forest

Nursery Notes, pp. 5-12.

121. Trenkel, M. (2010), “Slow- and Controlled-Release and Stabilized Fertilizers. An

option for enhancing nutrient use efficiency in agriculture”. Paris: IFA.

122. Wanjie Li, Liqin Zhang, Chengcen Liu, Zhenhai Liang (2012), “Preparation and

Property of Poly (acrylamide-co-acrylic acid) Macromolecule Slow-releasing

Fertilizer”, Int. J. Electrochem. Sci., Vol 7(11), pp. 11470 – 11476.

123. Wen-Yan Han, Li-Feng Ma,Yuan-Zhi Shi,Jian-Yun Ruan, Sarah J Kemmitt

(2008), “Nitrogen release dynamics and transformation of slow release fertilizer

products and their effects on tea yield and quality”, J.Si.Food Agric, Vol 88(5),

pp. 839-846.

124. Wilson ML, Rosen CJ, Moncrief JF. (2010), “Effects of polymer-coated urea on

nitrate leaching and nitrogen uptake by potato”, J Environ Qual., Vol 39(2), pp.

492-499.

125. W.J. Mulder, R.J.A. Gosselink, M.H. Vingerhoeds, P.F.H. Harmsen, D. Eastham

(2011), “Lignin based controlled release coatings”, Industrial Crops and

Products, Vol34(1), pp. 915-920.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Tang%20SH%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Zhang%20FB%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Huang%20X%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Chen%20JS%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Xu%20PZ%22%5BAuthor%5D




http://link.springer.com/journal/10924

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Wilson%20ML%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=20176822

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Rosen%20CJ%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=20176822

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Moncrief%20JF%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=20176822



133

126. Xiaozhao Han, Sensen Chen, Xianguo Hu (2009), “Controlled-release fertilizer

encapsulated by starch/polyvinyl alcohol coating”, Journal of Agricultural and

Food Chemistry, Vol 240(1-3), pp. 21-26.

127. Xu-sheng He, Zong-wen Liao, Pei-zhao Huang, Ji-xian Duan, Ren-shan Ge,

Hong-bo LI, Zeng-chao Geng (2007), “Characteristics and Performance of Novel

Water-Absorbent Slow Release Nitrogen Fertilizers”, Agricultural Sciences in

China, Vol 6(3), pp. 338-346.

128. Yetilmezsoy K, Sapci-Zengin Z (2009), “Recovery of ammonium nitrogen from

the effluent of UASB treating poultry manure wastewater by MAP precipitation

as a slowrelease fertilizer”, J Hazard Mater.,Vol 166(1), pp. 260-269.

129. Yonghui Liu, Guanda Wang, Tingjie Wang, Chengyou Kan, Yong Jin (2011),

“Experimental modeling of polymer latex spray coating for producing controlled-

release urea Rui Lan”, Particuology, Vol 9(5), pp. 510–516.

130. Yoo JG, Jo YM (2003), “Utilization of coal fly ash as a slow-release granular

medium for soil improvement”, J Air Waste Manag Assoc, Vol 53(1), pp. 77-83.

131. Yue-chao Yang, Min Zhang, Yuncong Li, Xiao-hui Fan, Yu-qing Geng (2012),

“Improving the Quality of Polymer-Coated Urea with Recycled Plastic, Proper

Additives, and Large Tablets”, J. Agric. Food Chem., Vol 60(45), pp. 11229–11237

132. Zvomuya F, Rosen CJ, Russelle MP, Gupta SC (2003), “Nitrate leaching and

nitrogen recovery following application of polyolefin-coated urea to potato”,J

Environ Qual, Vol 32(2), pp. 480-489.

133. Z. Li (2003), “Use of surfactant-modified zeolite as fertilizer carriers to control

nitrate release”, Microporous and Mesoporous Materials, Vol 61(1–3), pp. 181–188.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Yetilmezsoy%20K%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Sapci-Zengin%20Z%22%5BAuthor%5D


http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Zvomuya%20F%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12708671

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Rosen%20CJ%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12708671

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Russelle%20MP%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12708671

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Gupta%20SC%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12708671



134

PHỤ LỤC 1

TÍNH CHẤT LÝ HÓA ĐẤT TRỒNG BÍ XANH

STT Chỉ tiêu phân tích Mẫu đất thử nghiệm

phân ure nhả chậm

Mẫu đất thử nghiệm

phân NPK nhả chậm

1 pH 6,55 6,57

2 CEC (me/100g đất) 20,68 20,68

3 OM (%) 4,45 4,52

4 N tổng (%) 0,52 0,54

5 P2O5 tổng (%) 0,67 0,70

6 K2O tổng (%) 0,053 0,056

7 B (mg/kg) 0,058 0,061

8 Mo (mg/kg) 0,85 0,89

9 Zn (mg/kg) 195 198

10 Cu (mg/kg) 28 31

11 Fe 3,28 3,32

135

PHỤ LỤC 2

TÍNH CHẤT LÝ HÓA ĐẤT TRỒNG CHÈ

STT Chỉ tiêu phân tích Mẫu đất thử nghiệm

phân ure nhả chậm

Mẫu đất thử nghiệm

phân NPK nhả chậm

1 pH 4,25 4,23

2 CEC (me/100g đất) 11,81 11,87

3 OM (%) 3,17 3,15

4 N tổng (%) 0,42 0,45

5 P2O5 tổng (%) 0,044 0,046

6 K2O tổng (%) 0,045 0,043

7 B (mg/kg) 0,098 0,096

8 Mo (mg/kg) 0,87 0,86

9 Zn (mg/kg) 185 187

10 Cu (mg/kg) 62 63

11 Fe (%) 3,45 3,46

H C VI N KHOA H - gust.vast.vngust.vast.vn/images/Tung/NCS_Tran_Quoc_Toan/Ton vn lu_n n.pdf ·...

Documents

Transcript of H C VI N KHOA H - gust.vast.vngust.vast.vn/images/Tung/NCS_Tran_Quoc_Toan/Ton vn lu_n n.pdf ·...