BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN CƠ SỞ NGÀNH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ AMONIUM
TRONG ĐẤT TRỒNG CÀ PHÊ TẠI TỈNH GIA LAI

Giảng viên hướng dẫn :Th Nguyễn Văn Phương
Sinh viên thực hiện

:

Họ và tên
Nguyễn Hoàng Thuận
Nguyễn Quý Tường
Nguyễn Văn Nam
Nguyễn Chí Thành
Hồ Đức Linh

MSSV
1410597
1
1407768
1
1406051
1
1410524
1
1411115

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ AMONIUM
TRONG ĐẤT TRỒNG CÀ PHÊ TẠI TỈNH GIA LAI
2. Nhiệm vụ:
a. Tìm hiểu tổng quan lý thuyết về quy trình xác định dung lượng hấp phụ.
b. Xây dựng phương pháp thực nghiệm xác định cân bằng hấp phụ.
c. Tính dung lượng hấp phụ tối đa

3. Ngày giao đồ án cơ sở ngành:

4. Ngày nộp đồ án cơ sở ngành:

5. Giáo viên hướng dẫn: Th.Nguyễn Văn Phương.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 2 năm 2016.
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

4


MỤC LỤA:Mục lục

5


DANH SÁCH BẢNG BIỂU

6


DANH SÁCH HÌNH VE

Các nghiên cứu và tình hình sản xuất cà phê ở ngoài nước.

1.1.1. Vai trò của đạm và những nghiên cứu về liều lượng và cách
bón đối với cây cà phê.
Đạm tham gia vào thành phần của rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng quyết định các
hoạt động sinh lý, sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây trồng như: axit nucleic,
các axit amin, protein, tham gia vào cấu trúc nguyên sinh chất, một số gốc hữu cơ
khác. Đây là những thành phần cơ bản cấu tạo nên tế bào, tạo nên bộ máy quang hợp.
Đạm có mặt trong chất kích thích sinh trưởng (auxin, cytokinin) nên phân đạm có khả
năng kích thích sinh trưởng thân, cành, lá, tạo nên bộ khung tán giúp cho quá trình
quang hợp mạnh, tạo nên chất hữu cơ tích luỹ vào hạt, tăng năng suất cà phê. Theo
(Srivastava, 1980) thì đạm là một thành phần quan trọng trong diệp lục quyết định đến
hoạt động quang hợp của cây và là một trong những nguyên tố quan trọng để hình
thành nên những cơ quan chủ yếu của thực vật nói chung và cây cà phê nói riêng.
Các kết quả nghiên cứu ở trong và ngoài nước đều cho thấy khả năng sinh trưởng, phát
triển và năng suất của cây cà phê luôn có phản ứng thuận và rất rõ đối với nguyên tố
đạm. Cây cà phê cần đạm nhiều nhất vào giai đoạn mùa mưa để nuôi quả và tạo cành
lá mới dự trữ cho năm sau, thiếu đạm sẽ gây ra hiện tượng có màu hơi vàng xuất hiện
từ lá non, cây sinh trưởng và phát triển chậm, các lóng phát triển kém, ít cành hữu hiệu
cho quả dẫn đến năng suất kém. Trong cây cà phê, đạm có thể di chuyển từ lá già đến
lá non nhưng không có sự di chuyển ngược lại từ lá non đến lá già, do vậy nếu thiếu
đạm thì lá sẽ có màu vàng và lá già sẽ rụng sớm. Triệu chứng vàng lá này thường xuất
hiện ở những vườn cà phê cho năng suất cao, sai quả, thiếu hệ thống cây che bóng,
phân bón không đủ hoặc ngay cả những vườn bón đầy đủ phân bón nhưng vẫn có biểu
hiện thiếu đạm tạm thời (hiện tượng khô cành khô quả), những vườn cà phê bị hiện
tượng này thường rất khó phục hồi và cho năng suất rất kém trong năm sau.

10



(Đoàn Triệu Nhạn, 1982);
Theo Nguyễn Tri Chiêm, cho rằng nếu hàm lượng đạm trong lá của cây cà phê vối ở
giai đoạn kinh doanh đạt từ 2,8% đến 3,5% vào đầu mùa mưa thì năng suất cà phê có
thể đạt 4 tấn nhân/ha, nhưng ngược lại nếu hàm lượng đạm trong lá quá cao lại làm
giảm năng suất cà phê (Nguyễn Tri Chiêm, 1993).
Tương tự, kết quả điều tra trên các vườn cà phê ở Buôn Ma Thuột, Đắk Lắk của
Nguyễn Văn Sanh cho thấy: Những vườn cà phê được bón quá nhiều đạm so với kali
11


theo tỉ lệ N/K20 từ 3,5 đến 5 thì cây cà phê phát triển mạnh về cành và lá, lá có màu
xanh đậm nhưng năng suất cà phê nhân lại thấp (Nguyễn Văn Sanh, 1991).
Theo (Lương Đức Loan, 1997) việc bón từ 45 kg đến 135 kg N/ha đã làm tăng 25% số
cặp cành và tăng 16% khối lượng rễ cây cà phê con.Nhiều công trình nghiên cứu về
phân bón cho cây cà phê đã được Viện Khoa học Kỹ thuật Nông lâm nghiệp Tây
Nguyên, Trung tâm Nghiên cứu đất Tây Nguyên công bố.
Theo (Tôn Nữ Tuấn Nam và Trương Hồng, 1999) khuyến cáo lượng phân bón cho 1
ha cà phê vối trồng trên đất bazan Tây Nguyên đạt năng suất 3 tấn nhân là 220 - 250kg
N, 80 - 100 kg P2O5, 200 - 230 kg K2O. Trường hợp năng suất vượt trên 3 tấn nhân
phải bón lượng bổ sung là 70kg N, 20 kg P 205 và 70 kg K2O cho 1 tấn nhân tăng thêm.
Hồ Công Trực và cộng tác viên (2005) đề xuất lượng phân bón hàng năm cho cà phê
đạt mức năng suất khoảng 4 tấn/ha là: 220 - 230 kg N, 75 - 80 Kg P 205, 230 - 240 kg
K20 bón kèm 5 tấn phân chuồng, ngoài ra còn nên bổ sung thêm 60-70 kg Ca và 30-40
kg Mg.
Theo (Tôn Nữ Tuấn Nam, 1993) thì bón phân sulphat cho cây cà phê có thể cải thiện
được kích cỡ hạt hơn so với khi bón urê, song nếu bón liên tục trong nhiều năm có thể
làm cho đất chua.
Tại Gia Lai diện tích cà phê của Gia Lai theo thống kê năm 2014 là 78.030ha, Theo
đánh giá của Phòng Nông nghiệp thuộc Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Gia
Lai, năng suất và sản lượng chung của cà phê, “Năng suất trung bình niên vụ cà phê

đảm bảo để cạnh tranh trên thị trường trong nước và trên thế giới. Nguyên nhân
của thực trạng trên là do một số yếu tố khách quan và chủ quan ảnh hưởng đến
quá trình sản xuất cà phê. Việc quản lý kỹ thuật vườn cây như tạo hình, tưới
nước, bón phân, phòng trừ sâu bệnh hại, ... chưa đả bảo kỹ thuật. Đặc biệt là
việc bón phân chưa hợp lý thừa đạm sẽ bị rửa rôi và lượng phân bón lại không

13


bù lại vào lượng dinh dưỡng cho cây trồng lấy đi dẫn đến sự thoái hóa môi
trường đất.
•

Cà phê là cây lâu năm, sinh khối cành lá rất lớn, cho rất nhiều quả, năng suất
cao, hàng năm cây lấy đi một lượng lớn chất dinh dưỡng từ đất. Trong đất nitơ
là yếu tố quan trọng nâng cao năng suất cây trồng đặc biệt là cây cà phê. Nhiều
nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy đạm có nguồn gốc từ sự khoáng hóa
nitơ hữu cơ, đất là nguồn nitơ mà cây trồng hấp thu. Cây trồng chỉ sử dụng
chúng dưới dạng N – khoáng (NH4+, NO3-). Đây là nitơ dễ tiêu trực tiếp nhưng
thường có hàm lượng nhỏ trong đất. Nếu thiếu đạm cây cà phê có biểu hiện sinh
trưởng phát triển kém, cây thấp không cân xứng, ít cành, ít chồi mới, lá nhỏ,
mép lá chuyển vàng trắng rồi tới vàng úa, bắt đầu từ lá già đến lá non. Thiếu
đạm đầu cành bị khô, lá già sẽ rụng dần để lại cành trơ trụi, quả dễ rụng. Tuy
nhiên nếu bón thừa đạm cũng không tốt, thừa đạm sẽ làm cho cây cà phê sinh
trưởng thái quá, gây vóng, chồi non phát triển quá mạnh, nhiều chồi mọc
ngược, cành vươn dài, song rất nhỏ, yếu, đốt thưa; bộ lá quá rậm rạp và có màu
xanh tối, lá to nhưng lá mỏng, dễ rách, gãy; chùm quả thưa, tỷ lệ đậu quả thấp,
tỷ lệ rụng quả cao. Thừa đạm dẫn tới thiếu lưu huỳnh, kẽm, mangan.... năng
suất thấp . Quá trình nhiều năm canh tác liên tục chất dinh dưỡng trong đất
ngày càng giảm mạnh; Mặt khác khi bón phân vào đất, cây cà phê cũng không


•

Vẽ đường cong đẳng nhiệt hấp phụ N của các mẫu đất.

•

Xác định dung lượng hấp phụ tối đa của đất.

1.5.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

•

Mẫu đất cây trồng cà phê được lấy tại 2 xã Iasao và Iakrung thuộc tỉnh Gia Lai.

•

Thời gian thực hiện tháng 2/2016

1.6.

Ý nghĩa nghiên cứu
Căn cứ vào nghiên cứu để có giải pháp bón phân hợp lý nhằm duy trì độ phí của
đất và tránh gây ô nhiễm do bón dư hay do quá trình rửa trôi khi bón phân hóa
học chưa hợp lý.

15



2.1.3. Hấp phụ sinh học :
Là khả năng sinh vật (thực vật, vi sinh vật) hút và giữ lại các chất dinh dưỡng từ dung
dịch đất, chủ yếu là cây xanh và vi sinh vật. Những ion dễ di chuyển trong đất được rễ
cây và vi sinh vật hút biến thành những chất hữu cơ không bị nước cuốn trôi. Rễ cây,
thân cây sau lúc chết đi sẽ tích luỹ xác hữu cơ trong đất. Vi sinh vật phân giải xác hữu
cơ này, do đó có quá trình hấp phụ sinh học. Vi sinh vật cố định đạm cũng là một hình
thức hấp phụ sinh vật.Sự trao đổi cation giữa đất và rễ cây đã được nghiên cứu nhiều
trong những năm gần đây. Nhiều thí nghiệm khẳng định rằng, ngoài hiện tượng cây
hút thức ăn dưới dạng ion từ dung dịch đất, cation và anion có thể đi từ đất vào cây
theo quá trình trao đổi ion. Do rễ cây hô hấp thải ra CO 2. CO2 kết hợp với H2O trong
đất tạo thành H2CO3.
Axit này phân li: H2CO3 = H+ + HCO3-.
H+ khuếch tán đến keo đất và tại đó nó trao đổi với Ca 2+, Mg2+, K+ và cation khác hấp
phụ ở keo đất. Còn các anion HCO3- trao đổi với NO3-, SO42-, và PO43-. H2CO3 còn có
tác dụng hoà tan các muối khoáng khác (phosphat, sulfat...) có trong đất giúp cho cây
có thể hút được các ion này

2.1.4. Hấp phụ lý học (hâp phụ phân tử):
Là khả năng giữ lại những hạt có kích thước nhỏ, những phân tử, nguyên tử chất lỏng
hoặc khí trên bề mặt keo đất.
•

Hấp phụ lý học phụ thuộc nhiều vào thành phần cơ giới.

•

Nếu đất nào có thành phần cơ giới nặng thì có khả năng lượng bề mặt lớn do đó
khả năng hấp phụ lý học cũng càng lớn.


2.1.5. Hấp phụ cơ học:
Là khả năng giữ lại các hạt tương đối thô trong các khe, lỗ hổng, ví dụ: những hạt sét,
xác hữu cơ, vi sinh vật... Ðây là dạng hấp phụ phổ biến trong đất. Hiện tượng này thấy
rõ nhất khi mưa, nước mưa đục do lẫn cát, sét... nhưng khi thấm sâu xuống các tầng
đất dưới, nước mạch chảy vào giếng, nước trở nên trong, vì khi thấm qua các tầng đất,
các chất lơ lửng trong nước đã bị hấp phụ cơ học.
•

Đất là một vật thể xốp, chứa nhiều lỗ hổng có kích thước khác nhau nên có khả
năng giữ lại một cách cơ học những hạt có kích thước lớn hơn kích thước của lỗ
hổng, hoặc những chỗ uốn cong của các mao quản.

•

Do vậy, nước đục chảy qua lớp đẩ sẽ trở nên trong và nước ngầm thì có chất
lượng ổn định.

18


Nguyên nhân của hấp phụ cơ học do kích thước khe hở trong đất bé hơn kích thước
các vật chất hoặc bờ khe hở gồ ghề làm cản trở sự di chuyển các hạt hoặc các vật chất
mang điện trái dấu với bờ khe hở nên bị hút giữ lại.
Có trường hợp hấp phụ cơ học không lợi cho quá trình hình thành đất như làm xuất
hiện trong đất những lớp quá nhiều keo sét, đất trở lên chặt do đó lý tính xấu. Nhưng
mặt khác, nhờ tính hấp phụ này mà các phần tử đất không bị rửa trôi xuống sâu.

2.1.6. Hấp phụ lý - hóa học (Hấp phụ trao đổi):
•


bằng hấp phụ.
Trạng thái cân bằng hấp phụ là thuộc tính cơ bản nhất, mà một số nghiên cứu

•

đã được thực hiện là xác định:
1. Số lượng loại hấp phụ dưới một tập hợp các điều kiện (nồng độ và nhiệt độ)
2. Làm thế nào hấp phụ chọn lọc diễn ra khi hai hay nhiều thành phần chất bị hấp

phụ cùng tồn tại.

2.1.8. Phương trình đẳng nhiệt Langmuir:
Mối quan hệ hấp phụ đẳng nhiệt (q) và (C) có thể được mô tả bằng toán học. Điều này
đã được thực hiện từ đấu những năm 1900 của langmuir và Freundlic dựa trên nghiên
cứu hoạt động tính hấp thụ carbon. Năm 1932, Langmuir đã được trao giải Nobel về
hóa học cho khám phá và nghiên cứu của mình trong lĩnh vực hóa học bề mặt.
Phương trình đẳng nhiệt langmuir như sau:
q=q0.bC1+bC
Phương trình có thể là đường thẳng khi vẽ 1/q theo 1/C và b=1/KL :
1/qi=1q0.KL(1/C)+1/q0

;

y=ax+b

Nếu gọi C0 và C là nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu và ở trạng thái cân bằng (cuối
cùng).
q0 : tổng dung lượng hâp phụ qi,
b : là hằng số langmuir,
KL : hằng số hấp phụ.

phạm vi nồng độ thấp đến trung bình. Tuy nhiên, nó là dễ dàng xử lý toán học hơn
trong các tính toán phức tạp (ví vụ như trong mô hình cột động). Mô hình Freundlich
có thể tuyến tính bằng cách vẽ nó theo dạng (log – log).

2.1.10.Quan hệ giữa khả năng hấp phụ của đất với chế độ bón
phân và cải tạo đất.
–

Với chế độ bón phân

Chế độ bón phân cho các loại đất khác nhau tuỳ thuộc vào khả năng hấp phụ của đất:
•

Ðối với đất có khả năng hấp phụ cao, khi bón phân có thể tập trung bón lót, bón
lượng phân lớn, còn đất có khả năng hấp phụ nhỏ không nên bón lót ít, cần bón
thúc vào các giai đoạn sinh trưởng cây cần nhiều dinh dưỡng để tăng hiệu quả
của phân bón.

21


•

Bón phân khoáng không kèm theo bón vôi làm độ chua của đất tăng lên rất
nhanh, làm giảm mức độ bão hoà bazơ của đất, tăng hàm lượng H +, Al3+ đôi khi
cả K+ trong thành phần cation trao đổi của đất.

•

Khi sử dụng phân đạm có chứa gốc NO 3-, nên hạn chế bón cho các cây trồng

2.1.11.Biện pháp duy trì và nâng cao khả năng hấp phụ của đất.
•

Như các phần trên đã trình bày, phức hệ keo ảnh hưởng lớn tới thành phần và
nồng độ dung dịch đất, tính chất lý học, hoá học, chế độ nước và khí của đất,
điều kiện phát triển của vi sinh vật... Vì vậy muốn bảo vệ và nâng cao độ phì
đất cần tìm cách duy trì, tăng cường và thay đổi thành phần, số lượng keo đất.

•

Ðất cát chứa rất ít keo, khả năng hấp phụ kém, tính giữ phân kém. Vì vậy đối
với loại đất này cần tăng keo bằng cách bón đất sét kết hợp với phân hữu cơ để
tăng phức hệ hấp phụ cho đất, tăng độ dính hạt kết làm cho nó trở nên bền. Ở
22


Hungari cải tạo đất cát bằng cách trộn đất sét với phân hữu cơ làm thành lớp
dày 2 - 3 cm đem ủ rồi bón cho đất cát. Ðó là phức hệ keo sét mùn có khả năng
tạo cho đất nhiều đặc tính tốt mà riêng phân chuồng không thể có được. Dĩ
nhiên, không phải đất sét nào cũng bón được cho đất nhẹ, ví dụ đất sét mặn
không cải tạo được đất cát, ở miền Bắc nước ta việc dùng bùn ao hoặc cầy sâu
lật sét dưới sâu lên kết hợp với phân hữu cơ để cải tạo đất thành phần cơ giới
nhẹ như đất bạc màu.
•

Phù sa các sông lớn chứa nhiều keo có thể dùng tưới cho ruộng nhiều cát, đó
cũng là biện pháp tăng lượng keo đất.

•


năm cho 1 ha cà phê chè là: 200 - 300 kg N, 50 kg P 2O5 và 200 - 300 kg K2O;
lượng phân bón trên được chia làm 3 - 4 lần bón trong mùa mưa. Tác giả cho
rằng, nhu cầu các chất dinh dưỡng của cây cà phê tăng lên qua từng năm và
tăng cao nhất vào năm thứ 3 và 4, đặc biệt là đạm và kali. Như vậy, có thể thấy
N và K2O là 2 nguyên tố được cây cà phê dùng nhiều nhất cho nhu cầu sinh
trưởng và phát triển, đặc biệt là trong thời kỳ mang quả.
•

Tại Ấn Độ, nghiên cứu của Ramaiah P. K, (1985) về phân bón cho cà phê giai
đoạn kinh doanh kết luận: Để đạt năng suất trên 1 tấn cà phê nhân/ha/năm,
người ta bón cho cà phê lượng phân bón 160 kg N, 120 kg P 2O5 và 160 kg K2O;
Trường hợp năng suất cà phê dưới 1 tấn nhân/ha số lượng phân bón cần thiết là
140 kg N, 90 kg P2O5 và 120 kg K2O.

•

Theo tính toán của (Iyengar and Awatramani, 1975) về sử dụng phân bóncho cà
phê cho thấy: Yêu cầu dinh dưỡng của cây cà phê chè cần 375 kg N + 37,5 kg
P2O5 + 450 kg K2O/ha/năm trên cơ sở tốc độ tăng khối lượng chất khô hàng
năm là 5kg/cây thì hàm lượng dinh dưỡng trung bình của cành, lá, quả khi phân
tích tương ứng là: 2,5% N, 0,11% P2O5 và 2,49% K2O.

•

Nghiên cứu của (De Geus, J. G, 1973) kết luận: cây cà phê non (thời kỳ
kiếnthiết cơ bản), tỉ lệ bón phân N : P : K thích hợp nhất là 1: 2 : 1 có nghĩa là
cần chú ý đến lân nhiều hơn đạm và kali. Đối với cà phê sinh trưởng và phát
triển bình thường trong giai đoạn kinh doanh hàng năm lấy đi từ đất ít nhất là
145 kg K20; Kali là nguyên tố cây cà phê cần nhiều nhất trong thời kỳ phát triển
của quả, đặc biệt vào giai đoạn thành thục và quả chín.

theo quyết định số 273 /QĐ - TT - CCN ngày 3/7/2013 của Cục trưởng Cục
Trồng trọt lượng phân bón trên đất bazan cho cà phê vối giai đoạn kinh doanh
trên nền phân hữu cơ 10 tấn phân chuồng hoai mục bón 2 năm bón một lần với
mục tiêu năng suất 3 tấn nhân/ha là 260 kg N + 95 kg P2O5 + 240 kg K2O.

•

Nghiên cứu của Tôn Nữ Tuấn Nam và Trương Hồng, cho rằngđối với cà phê ở
giai đoạn kinh doanh đối với đất tốt cần bón 2 - 3 năm bón một lần từ 10 - 15
tấn phân chuồng hoai mục, khi vườn cây đã ổn định muốn đạt năng suất 3 tấn
nhân/ha trên đất bazan cần bón từ 220 - 250 kg N, 80 - 100 kg P 2O5 và 200 230 kg K2O và trường hợp năng suất vượt ngưỡng thì cứ một tấn cà phê bội thu
cần bón thêm 70 kg N, 20 kg P2O5 và 70 kg K2O. (Tôn Nữ Tuấn Nam và
Trương Hồng, 1999)

•

(Y Kanin H'Dơk và Trình Công Tư, 2007) cho rằng mức bón phân N, P 2O5 và
K2O cho cà phê vối giai đoạn kinh doanh đạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao
nhất so với không bón lần lượt là: bón 300 kg N/ha (tăng 59,5% năng suất, lãi
13,37 triệu đồng), bón 150 kg P2O5 kg/ha (tăng 50% năng suất, lãi 13,47 triệu
đồng) và bón 400 kg K2O/ha (tăng 62,5% năng suất, lãi 16,32 triệu đồng).

25