NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THAN SINH HỌC NÂNG CAO SỨC SẢN XUẤT CỦA ĐẤT - ẢNH HƯỞNG LOẠI VÀ LƯỢNG BÓN THAN SINH HỌC ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT LÚA Vũ Thắng, Nguyễn Hồng Sơn SUMMARY Research into biochar utilization for improvement of crop production ability of soil - Effects of different biochar types and aplication rate on rice growth and yield Biochar, the product of biomass pyrolysis in an anaerobic environment, can be used as soil additive to improve crop productivity while reducing atmospheric greenhouse gases. However, little is known about biochar utilization for crop production in Vietnam where there are plantiful supplies of agricultural organic wastes. We have conducted a pot - scale trial in IAE in 2010 - 2012 to assess effects of bamboo - stump, coconut - fiber and rice - husk biochars at application rates as 10, 20 and 30 g kg - 1 soils on crop production ability of low - fertility acrisols in Vietnam. Our results obtained in 2010 shown that all three biochars after added into the soils before transplanting had possitive effects on tillering, panicle number, biomass and yield of rice grown in acrisols supplied with fertilizers at the medium levels. However, the effect magnitude depend on each biochar type and its application rate. For instance, rice yield was significantly increased by 14% (p<0.05) with bamboo - stump biochar at the rate of 30 g kg - 1 while it by 9 - 10% (p<0.05) with coconut - fiber or rice - husk biochar at the rate of 10 g kg - 1 . The effect of biochars on rice yield resulted from its positive effects on tiller number in vegetative phase and, thus, panicle number in reproductive phase, rather than its effects on other yield components. Further studies should be done to clarify mechanism and potential of long - term effects of biochars, single or in combination, on different soils and crop types. Keywords: biochar, bamboo - stump, coconut - fiber, rice - husk, rice. 1. §Æt vÊn ®Ò Việt Nam mỗi năm có khoảng 100 - 200 triu tn ph ph phNm hu cơ thi ra t trng trt và chăn nuôi. Mt phn ph ph phNm nông nghip ã ưc tái s dng vi nhiu mc ích khác nhau em li nhng li ích nht nh. Tuy nhiên vn còn mt phn không nh chưa ưc qun lý tt, thi trc tip ra môi trưng sng, gây ô nhim môi trưng nghiêm trng  nhiu nơi. S phân hy các vt liu hu cơ không ưc qun lý này cũng ang góp phn làm gia tăng lưng khí nhà kính (KN K) phát thi vào khí quyn. Mt s nghiên cu trên th gii gn ây ch ra rng TSH có th ci to môi trưng t, nâng cao sc sn xut ca t qua vic làm gim tính chua, tăng dung tích hp thu và  phì nhiêu ca t, làm thay i các tính cht hóa lý t, nh hưng gián tip lên nm cng sinh r mycorrhizal qua nhng nh hưng lên các loài vi khuNn khác (Glaser, 2007; Steiner et al., 2007), tăng kh năng duy trì nưc ca t, gim mc  thm sâu ca các cht trong t (Lehmann et al., 2006). Tuy nhiên, mt s nghiên cu cũng ch ra rng i vi các loi t khác nhau thì nh hưng ca TSH cũng s khác nhau. Tryon (1948) ã ch ra rng than ci làm tăng  Nm hu hiu trong t cát, không nh hưng trong t mùn và làm gim  Nm hu hiu trong t sét. Kt qu này cho thy vic ưa TSH vào t có hàm lưng cp ht sét cao có th s không phù hp trong vic làm tăng kh năng gi Nm ca t. Ngược lại, TSH cú th s l mt cụng c chng li quỏ trỡnh xa mc húa cỏc vựng t cỏt. Vn t ra l s dng TSH nh th no, sn xut bng cụng ngh v loi vt liu hu c no c chp nhn c v mt kinh t v mụi trng. Xut phỏt t yờu cu thc tin trờn, ti Nghiờn cu s dng TSH ci thin hu c, nõng cao sc sn xut ca t c trin khai ti Vin Mụi trng Nụng nghip giai on 2010 - 2012 nhm ỏnh giỏ hiu qu ca vic s dng cỏc loi TSH to ra t gc lung, x da, tru lm cht ci to t xỏm bc mu (acrisols) cho cỏc cõy trng trong c cu lỳa xuõn - lỳa mựa - ngụ ụng. II. Vật liệu và phơng pháp nghiên cứu 1. Vt liu nghiờn cu Gm cỏc loi TSH to ra t v tru, gc lung v x da bng lũ t ym khớ (kớch thc bung t: 2m di x 2m rng x 3m cao); lỳa ging Khang dõn 18 trng v mựa 2010; t xỏm bc mu (acrisols) thu thp Hip Hũa, Bc Giang. 2. Phng phỏp nghiờn cu Phng phỏp b trớ thớ nghim quy mụ trong chu t ti khu thc nghim Vin Mụi trng Nụng nghip, T Liờm, H Ni. Cỏc vi sp xp kiu ụ li cho thớ nghim 2 nhõn t: Nhõn t chớnh tng ng vi 3 loi than v nhõn t ph tng ng vi 4 mc bún TSH 0, 10, 20 v 30 g/kg t vi 3 ln nhc li. Lỳa c cy 3 dnh/vi. Lng phõn (N, P, K) v thi k bún ỏp dng ging nh ang s dng ph bin ngoi sn xut. TSH c bún lút 100% vo cỏc vi trc khi cy. Cỏc ch tiờu theo dừi, phõn tớch gm chiu cao cõy, s nhỏnh, tng sinh khi v nng sut lỳa; tớnh cht than v tớnh cht t trc v sau mi v thu hoch. X lý thng kờ: theo kiu thớ nghim 2 yu t trong ú cỏc nh hng ca loi than, lng bún v tng tỏc ca 2 yu t n cỏc ch tiờu theo dừi c xỏc nh cỏc mc xỏc sut: p<0,01 (**), p <0,05 (*), p <0,1 (+) v coi khụng ý ngha p >=0,1 (ns). III. Kết quả và thảo luận Kt qu phõn tớch xỏc nh mt s tớnh cht c trng ca cỏc loi than s dng trong nghiờn cu ó cho thy ba loi than cú chua khỏc nhau, c th l than lung cú pH KCl cao nht mang tớnh cht hi kim, cũn than x da cú pH KCl thp nht mang tớnh chua cũn than tru mang tớnh cht hi chua (Bng 1). Cỏc loi than cng cha mt hm lng cỏc cht N, P, K, Ca, Mg nht nh. ỏng chỳ ý l hm lng K than x da v than lung khỏ cao, cao hn nhiu so vi K trong than tru. Bng 1. Hm lng cỏc cht (%) trong cỏc TSH s dng vo nghiờn cu Loi than pH KCl C N P K Ca Mg Than lung 7,43 54,207 0,593 0,583 2,176 0,083 0,212 Than x da 5,82 52,910 0,437 0,245 3,804 0,157 0,125 Than tru 6,35 42,474 0,565 0,142 0,561 0,173 0,082 T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 3 1. Ảnh hưởng loại và lượng TSH đến sự đẻ nhánh và sinh khối lúa Kt qu nghiên cu cho thy so vi lúa  công thc không ưc bón thêm TSH thì s nhánh lúa giai on 6 tun sau cy (thi kỳ  nhánh ti a) tăng lên rõ rt khi ưc bón thêm TSH và mc  tăng ph thuc vào loi than và lưng bón ( th 1). i vi công thc bón than lung, s nhánh tăng dn khi lưng bón tăng dn t 10 g/kg lên 20 g/kg và 30 g/kg, tương ng vi t l tăng là 21%, 25% và 75% so vi i chng không bón TSH (9,7, 10 và 14 so vi 8 nhánh/khóm). Tuy nhiên v mt thng kê s nhánh tăng có ý nghĩ ch  mc 30g/kg (p <0,05). i vi c công thc bón than xơ da và than tru, s nhánh tăng có nghĩa (p <0,05)  mc bón 10g/kg so vi i chng không bón TSH, tương ng mc tăng là 57% vi than da (13 so vi 8,3 nhánh/khóm) và 44% vi than tru (13 so vi 9 nhánh/khóm), và khi tăng lưng bón lên 20 g/kg và 30 g/kg thì s nhánh li gim so vi công thc bón 10g/kg ( th 1). 0 4 8 12 16 20 0 10 20 30 Số nhánh/ khóm Than luồng Than dừa Than trấu Lượng bón (g/kg đất) Loại: ns Lượng: ** Loại x Lượng: + Đồ thị 1. Số nhánh lúa giai đoạn 6 tuần sau cấy ở các công thức được bón loại than và lượng than khác nhau (Giá trị mô phỏng là trung bình của 3 lần nhắc) S tăng lên v s nhánh do bón TSH ã dn n s tăng lên tương ng v sinh khi. C th là sinh khi lúa khi thu hoch  các công thc bón than lung tăng 10%, 12% (p <0,1) và 21% (p <0,05) (28,59, 29,21 và 31,43 so vi 26,06 g/khóm) tương ng vi các mc bón 10, 20 và 30 g/kg so vi công thc không bón TSH ( th 2). i vi công thc bón than da và than tru, sinh khi lúa cũng tăng có ý nghĩa  công thc bón 10 g/kg, 21% (p <0,05) khi bón than da (32,26 so vi 26,72 g/khóm) và 12% (p <0,05) khi bón than tru (30,96 so vi 27,72 g/kg) và tăng lưng bón lên 20 và 30 g/kg sinh khi lúa có xu hưng gim so vi lưng bón 10 g/kg. Quan sát thc t cho thy giai on ngay sau cy 2 - 3 tun không có s khác bit rõ rt v chiu cao và s nhánh gia các công thc bón loi than hoc lưng bón khác nhau nhưng lúa  các công thc có bón thêm TSH biu hin lá xanh hơn trong sut giai on sinh trưng sinh dưng (t khi cy n khi làm òng) mc dù lưng bón phân khoáng  các công thc là như nhau. iu này có th do vic bón thêm TSH ã (1) làm tăng  xp ca t, thay i pH t to iu kin thun li cho s phát trin ca b r, (2) to môi trưng thun li cho các vi sinh T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 4 vt có ích hot ng quanh vùng r phát trin, (3) gi và duy trì các cht dinh dưng cung cp t phân bón ưc lâu hơn quanh vùng r giúp cho lúa hp thu ưc nhiu hơn, (4) cung cp thêm mt lưng dinh dưng nht nh có  trong than.  có bng chng khoa hc giúp cho vic gii thích v nguyên nhân, cơ ch nh hưng ca TSH n sinh trưng ca lúa thì cn có các s liu phân tích v  xp t, pH, vi sinh vt và hàm lưng dinh dưng trong t trưc và sau thí nghim. Tuy vy, vì ây là thí nghim tin hành trong vi vi lưng t có hn trong khi cn tin hành qua nhiu v trng liên tip mi có th ánh giá kh năng ci to t, nâng cao sc sn xut t ca than nên chúng tôi có k hoch phân tích, ánh giá t sau khi thu hoch cây trng  v th 5 (n năm 2012), không tin hành ngay sau v lúa mùa 2010. Hy vng trong nhng bài vit sau có th gii thích rõ hơn v cơ ch nh hưng ca TSH n sinh trưng lúa. 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 Sinh khối (g/khóm) Than luồng Than dừa Than trấu Lượng bón (g /kg đất) Loại: ns Lượng: ** Loại x Lượng: + Đồ thị 2. Sinh khối lúa thời kỳ thu hoạch ở các công thức bón loại than và lượng than khác nhau (Giá trị mô phỏng là trung bình của 3 lần nhắc). 0 4 8 12 16 20 0 10 20 30 Số bông/khóm Than luồng Than dừa Than trấu Lượng bón (g /kg đất) Loại: ns Lượng: ** Loại x Lượng: * Đồ thị 3. Số bông lúa thời kỳ thu hoạch ở các công thức bón loại than và lượng than khác nhau (Giá trị mô phỏng là trung bình của 3 lần nhắc). T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 5 2. Ảnh hưởng của loại và lượng bón TSH đến số bông và năng suất lúa Trùng hp vi s tăng lên v s nhánh, s bông và năng sut lúa  công thc ưc bón TSH cũng tăng so vi lúa không ưc bón TSH và mc  tăng cũng ph thuc vào loi than và lưng bón ( th 3). C th là s bông  các công thc bón than lung tăng 8%, 12% và 30% (9, 9,3 và 10,7 so vi 8,3 bông/khóm) tương ng vi các mc bón 10, 20 và 30 g/kg khi so vi i chng không bón TSH và ch mc tăng 30%  công thc bón 30g/kg là có ý nghĩa v mt thng kê (p <0,05). i vi các công thc bón than xơ da và tru, bón 10g/kg làm tăng s bông tương ng là 30% (10,7 so vi 8,3 bông/khóm, p <0,05) và 15% (10,3 so vi 8,7 bông/khóm, p <0,05) và gim dn khi tăng lưng bón t 10 g/kg lên 20 và 30 g/kg. 0 4 8 12 16 20 24 28 0 10 20 30 Năng suất (g/khóm) Than luồng Than dừa Than trấu Lượng bón (g /kg đất) Loại: ns Lượng: + Loại x Lượng: + Đồ thị 4. ăng suất lúa ở các công thức bón loại than và lượng than khác nhau (Giá trị mô phỏng là trung bình của 3 lần nhắc). Ngoài chỉ tiêu số bông thì các yếu tố cầu thành năng suất khác như số hạt/bông, tỷ lệ % số hạt chắc và khối lượng 1000 hạt ở các công thức bón TSH không có sự thay đổi đáng kể so với đối chứng không bón TSH. Chính vì vậy sự tăng lên về số bông do bón TSH đã dẫn đến sự tăng lên tương ứng về năng suất lúa. Cụ thể là năng suất tăng 14% ở công thức bón 30 g than luồng/kg (14,1 so với 12,38 g/khóm, p <0,05), tăng 10% ở công thức bón 10 g/kg than xơ dừa (13,83 so với 12,56 g/khóm, p <0,1) và 9,1% ở công thức bón 10 g/kg than trấu (13,7 so với 12,56 g/khóm, p <0,1) so với đối chứng không bón. Khi tăng lượng bón than dừa hoặc than trấu từ mức 10 g/kg lên mức 20 và 30 g/kg thì năng suất lúa bắt đầu có xu hướng giảm so với lượng bón 10 g/kg (Đồ thị 4). IV. KÕT LUËN Việc đưa TSH sản xuất từ gốc luồng, xơ dừa hay vỏ trấu vào đất xám bạc màu trồng lúa được bón phân khoáng (N, P, K) ở mức trung bình đã có ảnh hưởng tích cực đến khả năng đẻ nhánh, số bông, sinh khối và năng suất lúa. Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào loại và lượng bón TSH. Ảnh hưởng tích cực của than luồng đến sinh trưởng và năng suất lúa tăng dần khi mức bón tăng từ 10 đến 30 g than/kg đất, trong khi than xơ dừa và than trấu chỉ có ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng và năng suất lúa ở lượng bón 10 g/kg đất. Để đánh giá đầy đủ về hiệu quả ứng dụng TSH làm chất cải tạo môi trường đất, nâng cao năng suất cây trồng cũng như có những bằng chứng khoa học để giải thích cơ chế ảnh hưởng của T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 6 TSH đến môi trường đất và cây trồng, chúng ta cần tiếp tục nghiên cứu để đánh giá ảnh hưởng lâu dài của các loại TSH đơn lẻ hay phối trộn với các vật liệu khác trên các đối tượng đất và cây trồng khác nhau. Đồng thời cần quan tâm nghiên cứu đến công nghệ sản xuất than vì đây là một trong những khâu quyết định đến hiệu quả kinh tế và môi trường của việc ứng dụng TSH. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Chan K.Y. et al., 2008. Using poultry litter biochars as soil amendments, Australian Journal of Soil Research. 2. Glaser B., 2007. “Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty - first century”, Philosophical Transactions of the Royal Society - Biological Sciences, 362: 1478. 3. Lehmann J., Gaunt J. and Rondon M., 2006. “Bio - char sequestration in terrestrial ecosystems - a review”, Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 11, 403 - 427. 4. Steiner C. et al., 2007. “Long term effects of manure, charcoal and mineral fertilization on crop production and fertility on a highly weathered Central Amazonian upland soil”, Plant and Soil 291: 1 - 2. Người phản biện GS. TSKH. Trần Duy Quý . NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THAN SINH HỌC NÂNG CAO SỨC SẢN XUẤT CỦA ĐẤT - ẢNH HƯỞNG LOẠI VÀ LƯỢNG BÓN THAN SINH HỌC ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT LÚA Vũ. ảnh hưởng tích cực đến khả năng đẻ nhánh, số bông, sinh khối và năng suất lúa. Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào loại và lượng bón TSH. Ảnh hưởng