Nghiên cứu khả năng phân giải và khoáng hóa than bùn ở Vườn Quốc gia U Minh Thượng
Vườn Quốc gia U Minh Thượng (VQGUMT) có trữ lượng than bùn trên đất ngập nước theo mùa còn sót lại ở đồng bằng sông Cửu Long, là tàn dư xác thực vật được tích lũy qua một quá trình phát triển và chết đi qua lượng vật rụng và bị vùi lấp không phân hủy với độ ẩm cao và yếm khí. Trong than bùn hàm lượng hữu cơ cao từ 25% trở lên; đất than bùn có cấu trúc mềm đến cứng, giàu chất hữu cơ nên rất dễ cháy và tỏa ra năng lượng cao tùy thuộc vào cấu trúc của than bùn. Để hiểu rõ các thành phần khoáng hóa của than bùn, đã thu thập mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm của Trường Đại học Kiên Giang. Kết quả phân tích cho thấy độ phân giải than bùn trung bình ở độ dày 20 cm là 94,68%, ở 40 cm là 94,47%, ở 60 cm là 89,57%, ở 80 cm là 87,7%. Thành phần hóa học đất than bùn như sau: pH từ 2,9 đến 6,8, axit humic từ 2,76% đến 14,25%, chất hữu cơ từ 18,92% đến 46,33%, NH4+ từ 8,78 đến 27,01 mg/100g, nitơ tổng số (NTS) từ 0,41% tới 0,94%, P2O5 từ 0,03 mg/100g đến 0,09 mg/100g, K2O từ 0,27 mg/ 100g đến 0,84 mg/100g, độ ẩm từ 31,8% đến 66,77%. Kết quả nghiên cứu này đã khái quát hóa tính chất hóa học và khả năng khoáng hóa của đất than bùn VQGUMT nhằm có được các biện pháp bảo tồn và sử dụng hợp lý lâu dài và bền vững ở đồng bằng sông Cửu Long
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Tóm tắt nội dung tài liệu: Nghiên cứu khả năng phân giải và khoáng hóa than bùn ở Vườn Quốc gia U Minh Thượng
n giải trong mẫu đất than bùn Bảng 1. Kết quả phân tích độ phân giải của đất than bùn (Đơn vị: %) Độ sâu NT 20 cm 40 cm 60 cm 80 cm Lần 1 93,53 92,41 89,29 85,05 Lần 2 96,56 90,53 88,36 88,50 Lần 3 93,94 94,47 89,57 89,56 Trung bình 94,68 92,47 89,07 87,70 Kết quả phân tích mẫu đất than bùn ở các vị trí ở bảng 1 cho thấy: Độ phân giải bình quân ở 20 cm là 94,68%, ở 40 cm là 94,47%, ở 60 cm là 89,07%, ở 80 cm là 87,7%; mức độ tan rã, phân huỷ các thành phần khoáng hoá và hoá học trong đất than bùn ở độ sâu là khá cao. Đánh giá độ phân giải than bùn ở các độ sâu khác nhau có thể cho thấy: + Điều kiện để hình thành than bùn: Sự tích lũy chất hữu cơ: Quá trình phát triển của quần xã thực vật là phóng thích các nhân tố già cỗi mất đi, trả cho đất rừng thông qua lượng vật rụng và hình thành sự tích lũy chất hữu cơ, sau đó là sự phân hủy chất hữu cơ do điều kiện thoáng khí với nhiệt độ, ẩm độ, lượng mưa, ánh sáng, không khí, vi sinh vật. Biểu thị cường độ phân hủy chất hữu cơ chính là tốc độ phân hủy chất hữu cơ và tỉ lệ nghịch so với sự phóng thích chất hữu cơ từ thực vật. Sự phân hủy chất hữu cơ hình thành mùn hữu cơ: Tốc độ phân hủy chất hữu cơ mạnh do điều kiện thoáng khí sẽ hình thành mùn, chính lượng mùn là tiềm năng cung cấp độ phì nhiêu cho đất than bùn tầng mặt. Sự hình thành than bùn: Khi có điều kiện yếm khí, tốc độ phân hủy chất hữu cơ yếu trong trường hợp mực nước ngập thường xuyên nên không có sự phân hủy chất hữu cơ. Chất hữu cơ không bị phân hủy hoặc phân hủy chậm trong điều kiện yếm khí do mực nước ngập thường xuyên tạo thành lớp hữu cơ tương đối chặt, là thành phần cơ bản của than bùn. Như vậy, việc hình thành than bùn là do (+) quá trình tích lũy chất hữu cơ lâu dài thành một kho chứa các bon, (+) phải có quá trình yếm khí trong điều kiện ẩm ướt thường xuyên, không diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ. + Mối liên hệ các vấn đề hệ sinh thái: Than bùn, rừng, thủy văn, con người và lửa rừng. Mối quan hệ giữa than bùn và thảm thực vật rừng: Muốn cho than bùn được duy trì và phát triển thì phải có nguồn hữu cơ cung cấp lâu dài và liên tục; do vậy thảm thực vật rừng trên đất than bùn đóng một vai trò hết sức quan trọng. Mối quan hệ giữa thủy văn và than bùn: Quản lý bảo vệ than bùn chính là bảo vệ chế độ thủy văn trong đất than bùn không để xảy ra quá trình phân hủy đất than bùn, nếu quá trình phân hủy xảy ra thì sẽ làm suy thoái đất than bùn, ngược lại nếu bảo vệ chế độ ẩm ướt đất than bùn sẽ duy trì được hệ sinh thái. Liên hệ giữa than bùn và con người: Nhu cầu sử dụng của cộng đồng với than bùn là rất lớn như: làm chất đốt, phân than bùn; ngoài ra con người còn có nhu cầu chuyển đổi mục đích sử dụng đất than bùn sang canh tác nông, lâm, ngư nghiệp nên dẫn đến thu hẹp dần diện tích than bùn, làm phá vỡ hệ sinh thái than bùn. Than bùn và lửa rừng: Đối với một số loại than bùn phân bố lộ thiên trên mặt đất thì lửa rừng là mối đe dọa trực tiếp, khi có lửa rừng thì ban đầu là cháy lan trên mặt đất, sau đó chuyển sang cháy ngún và cuối cùng là cháy ngầm; với các loại cháy trên thì than bùn bị tiêu hủy nhanh chóng. Phân tích kiểm định LSD giữa các mẫu đất tại 4 độ sâu than bùn khác nhau cho thấy độ phân giải của đất than bùn chỉ có sự khác biệt thống kê khi lấy mẫu đất ở các vị trí có độ cao lớp than bùn khác nhau: 20 cm, 40 cm, 60 cm, 80 cm. Kiểm định LSD với các vị trí so với vị trí 80 cm (Sig. = 0,026) < 0,05, chứng tỏ rằng độ phân giải của mẫu đất ở vị trí 80 cm có sự chênh lệch đáng kể. Độ phân giải ở các vị trí còn lại khi kiểm định LSD với nhau thì không có sự khác biệt về mặt thống kê. Phân tích phương sai của các mẫu đất tại các vị trí cho thấy độ phân giải than bùn ở các vị trí ít có ý nghĩa thống kê (P = 0,06) > 0,05, chứng tỏ độ phân giải ở các vị trí không có sự chênh lệch đáng kể. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 11/2020 115 3.2. Kết quả phân tích hóa tính than bùn Bảng 2. Kết quả phân tích hóa tính than bùn trong Vườn Quốc gia U Minh Thượng Chỉ tiêu Giá trị thấp nhất Giá trị cao nhất Trung bình pHH2O 2,91 6,84 4,87 Axit humic (%) 2,76 14,25 8,51 Chất hữu cơ (%) 18,92 46,33 32,63 NH4 + (mg/ 100 g) 8,78 27,01 17,90 N tổng số (%) 0,41 0,94 0,67 P2O5 tổng số (%) 0,03 0,09 0,06 K2O tổng số (%) 0,27 0,84 0,55 Độ ẩm (%) 31,80 66,77 49,29 Ghi chú: Al3+: me/100g than bùn khô; NH4 +: mg/100g than bùn khô; độ ẩm (%) = (lượng nước mất sau khi sấy/lượng đất khô còn lại sau khi sấy) * 100 Các kết quả phân tích hóa tính đều cho thấy than bùn có pHH2O thay đổi từ 2,91- 6,84, trung bình 4,87. Qua đây cho thấy than bùn trong VQGUMT không phải ở nơi nào cũng đều có độ chua trung tính, nó phụ thuộc vào tính chất lập địa nơi lấy mẫu, nếu ở nơi lấy mẫu tầng than bùn bị nhiễm phèn thì nó chua và pHH2O ở đó thấp; nếu nơi lấy mẫu đất chưa bị phèn hóa thì tầng than bùn chưa bị nhiễm phèn. Như vậy, than bùn có độ chua từ rất chua đến trung tính. Hàm lượng axit humic từ 2,76% đến 14,25%, bình quân là 8,51%, lớn hơn hàm lượng biên của axit humic (≥5%). Trong sản xuất nông nghiệp người ta quan tâm nhiều đến chỉ tiêu này vì nó cung cấp cho cây trồng lượng axit humic giúp cho các cây non sinh trưởng nhanh, có nhiều chồi; thường trong phân bón hữu cơ hàm lượng axit humic lớn hơn 5% và có thể được sử dụng làm phân bón hữu cơ sinh học, hữu cơ vi sinh. Chất hữu cơ thay đổi 18,92 - 46,33%, trung bình 32,63%, lớn hơn hàm lượng biên tối thiểu của chất hữu cơ (≥20%). Chất hữu cơ là thành phần quan trọng trong đất vì nó có khả năng cải thiện tính chất vật lý đất. Việc than đất bùn có hàm lượng hữu cơ cao hơn 25% nên có thể sử dụng làm phân bón hữu cơ vi sinh, giúp cải tạo đất trồng. Hàm lượng NH4 + từ 8,78 đến 27,01 mg/100g, trung bình 17,9 mg/100g; hàm lượng nitơ tổng số thay đổi 0,41-0,94%, trung bình 0,67%, lớn hơn chỉ tiêu công nghiệp tối thiểu của nitơ (0,25%). Việc nghiên cứu hàm lượng nitơ tổng số là thành phần quan trọng để có thể biết hàm lượng này có thể sử dụng làm phân bón cho cây trồng. Thông thường phân bón hữu cơ phải có hàm lượng ni tơ tổng số từ 3% đến 5%. P2O5 tổng số thay đổi 0,03 đến 0,09%, trung bình 0,06%, lớn hơn hàm lượng biên tối thiểu của P2O5 (0,01%); hàm lượng lân ở trong than bùn là rất thấp, như vậy nếu chỉ sử dụng than bùn đơn thuần để làm phân bón thì không có hiệu quả. Vì vậy việc sử dụng than bùn làm phân bón phải bổ sung hàm lượng lân sao cho đạt từ 3% đến 4% thì mới phát huy được hiệu lực phân bón cho cây trồng. Hàm lượng K2O tổng số dao động 0,27-0,84%, trung bình 0,55%, lớn hơn hàm lượng biên tối thiểu của K2O (0,077%). Hàm lượng kali trong than bùn đạt ở mức tương đối cao nên khi sử dụng than bùn làm phân bón chỉ bổ sung một lượng khá thấp hoặc có thể không cần bổ sung thì phân bón từ than bùn cũng đã có đủ hàm lượng K2O tổng số. Độ ẩm thay đổi 31,80%-66,77%, trung bình 49,29%, trong than bùn hàm lượng giữ ẩm thường khá cao, vì vậy việc sử dụng than bùn làm phân bón có khả năng giữ ẩm để chống lại điều kiện khô hạn, giúp cho cây trồng hạn chế bớt điều kiện khắc nghiệt. 3.3. Kết quả phân tích thành phần khoáng kim loại và không kim loại bằng quang phổ Thành phần của các nhóm kim loại và không kim loại có mặt trong đất than bùn theo phân loại khoáng sản như sau: - Nhóm kim loại quí: Ag; - Nhóm kim loại hiếm: Co, Mo, Nb; - Nhóm kim loại màu: Pb, Ni, Cu, Zn, Sn, Ga, Zr; - Nhóm kim loại nhẹ: Al, Li, Mg, Be; - Nhóm kim loại đen: Fe, Ti, Cr, Mn, V, Y; - Nhóm kim loại phóng xạ: Không có nhóm kim loại phóng xạ trong đất than bùn ở đồng bằng sông Cửu Long; - Nhóm đất hiếm: Sc, La; - Nhóm không kim loại: Si, Ca, As, Na, Yb, Gd. Kết quả cho thấy thành phần hóa học trong đất than bùn ở khu vực nghiên cứu có 29 kim loại và không kim loại được xác định, tùy theo mức độ xuất hiện chúng được xác định trong 8 nhóm, trong đó 5 nhóm kim loại là: kim loại quí có một loại, kim loại hiếm có 3 loại, kim loại màu có 7 loại, kim loại nhẹ có KHOA HỌC CÔNG NGHỆ N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 11/2020 116 4 loại, kim loại đen có 6 loại, nhóm kim loại phóng xạ không xuất hiện, nhóm đất hiếm có 2 loại, nhóm không kim loại có 6 loại. Bảng 3. Kết quả phân tích các mẫu bằng quang phổ bán định lượng Thành phần Thấp nhất (%) Cao nhất (%) Trung bình (%) Al 1,4 8 4,7 Si 0,5 7 1,875 Mg 0,14 1,17 0,655 Ca 0,1 0,18 0,14 Fe 1,5 6,67 4,835 V 0,002 0,018 0,01 Mn 0,01 0,023 0,016 Ti 0,047 0,50 0,48 Co 0,001 0,004 0,0025 Ni 0,0027 0,0033 0,005 Cr 0,00075 0,01 0,0054 Mo 0,0002 0,007 0,0037 Sn 0,0003 0,002 0,0011 As 0,01 0,01 0,01 Cu 0,0015 0,0051 0,0033 Ag 0,00001 0,00015 0,00008 Pb 0,0005 0,005 0,0027 Zn 0,004 0,01 0,007 Ga 0,00015 0,002 0,0011 Be 0,0002 0,0005 0,00035 Nb 0,001 0,001 0,001 Zr 0,001 0,013 0,007 Na 0,03 0,071 0,065 Li 0,003 0,0051 0,004 La 0,003 0,003 0,003 Y 0,0015 0,003 0,0015 Yb 0,0001 0,0003 0,0002 Gd 0,001 0,001 0,001 Sc 0,0003 0,00031 0,0003 Sắp xếp theo phân loại tuần hoàn Menđêlêep các nguyên tố thành các nhóm sau: - Kim loại kiềm: Na, Li. - Kim loại kiềm thổ: Mg, Ca, Fe, Be. - Kim loại chuyển tiếp: V, Mn, Ti, Co, Cr, Cu, Ag, Zn, Nb, Zr, La, Y, Sc, Ni, Mo. - Nhóm Lanthanide: Yb, Gd. - Kim loại khác: Al, Sn, As, Pb, Ga. - Không kim loại: Si. Trong bản phân loại tuần hoàn của Menđêlêep có 118 nguyên tố hóa học thì trong đất than bùn đã phát hiện có mặt của 29/118 nguyên tố hóa học ở những mức độ khác nhau. 4. KẾT LUẬN Tốc độ phân giải đất than bùn U Minh Thượng đạt mức độ rất cao. Độ phân giải trung bình ở độ sâu 20 cm là 94,68%, ở 40 cm là 94,47%, ở 60 cm là 89,57%, ở 80 cm là 87,7%; tốc độ phân giải cao biểu hiện sự chênh lệch về môi trường bên ngoài của than bùn tác động rất mạnh đến than bùn U Minh Thượng để chuyển hóa thành mùn. Các kết quả phân tích hóa học than bùn cho thấy pHH2O đất than bùn thay đổi từ 2,9 đến 6,8, từ rất chua đến gần trung tính. Hàm lượng axit humic từ 2,76% đến 14,25%, bình quân là 8,51%, lớn hơn hàm lượng cho phép của axit humic (≥5%) nên có thể khai thác để sử dụng như phân bón hữu cơ. Chất hữu cơ thay đổi từ 18,92 đến 46,33%, trung bình 32,63%, lớn hơn hàm lượng cho phép tối thiểu của chất hữu cơ (≥20%) và có thể được sử dụng là thành phần của phân bón hữu cơ; các hàm lượng NH4 + từ 8,78 đến 27,01 mg/100 g, hàm lượng nitơ tổng số từ 0,41% đến 0,94% nên có thể được sử dụng vào phân bón hữu cơ, hàm lượng lân P2O5 tổng số từ 0,03% đến 0,09% là khá thấp, vì vậy khi sử dụng cho phân bón cần phải bổ sung thêm lân; hàm lượng kali tổng số K2O từ 0,27% đến 0,84% đều vượt hàm lượng cho phép tối thiểu khi sử dụng làm phân bón. Đất than bùn trong khu vực nghiên cứu có 29 kim loại và không kim loại, trong đó, kim loại quí có một loại, kim loại hiếm có 3 loại, kim loại màu có 7 loại, kim loại nhẹ có 4 loại, kim loại đen có 6 loại, nhóm đất hiếm có 2 loại, nhóm không kim loại có 6 loại, không có nhóm nguyên loại phóng xạ. Do than bùn có các nguyên tố vi lượng khá phong phú, tuy hàm lượng không cao, nhưng khi sử dụng cho cây trồng nó có thể bổ sung vi lượng hiếm mà các loại phân bón vô cơ khác không thể đáp ứng được. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bùi Thanh Hương, Trần Thị Mỹ Linh, Lưu Cẩm Lộc, 2009. Nghiên cứu khả năng trữ ẩm của phân hữu cơ – khoáng trên nền than bùn. Tạp chí Hóa học 2009, Viện Công nghệ hóa học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 2. Thái Thành Lượm, 2005. Những vấn đề quản lý hệ sinh thái đất ngập nước và quản lý cháy ở Vườn KHOA HỌC CÔNG NGHỆ N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 11/2020 117 Quốc gia U Minh Thượng. NXB Tổng hợp TP Hồ Chí Minh, 2006. 3. Trần Nguyễn Hải, Đặng Duy Minh và Nguyễn Mỹ Hoa. Khảo sát đặc tính hóa học môi trường đất ở vùng ngoại biên và vùng lõi Vườn Quốc gia U Minh Hạ - Cà Mau. Tạp chí Khoa học-Trường Đại học Cần Thơ 2011:18b 83-91. 4. Trần Thị Kim Hồng, Quách Trường Xuân, Lê Thị Ngọc Hằng, 2015. Sinh khối rừng tràm Vườn Quốc gia U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang. Tạp chí Khoa học- Trường Đại học Cần Thơ. Phần A: Khoa học Tự nhiên, Công nghệ và Môi trường: 37 (2015): 63-68. 5. Trường Hoàng Đan, Quách Trường Xuân, Bùi Trường Thọ, 2014. Đánh giá lượng cacbon tích lũy của sinh khối rừng tràm trên nền đất than bùn tại Vườn Quốc gia U Minh Thượng. Tạp chí Khoa học - Trường Đại học Cần Thơ. Phần A: Khoa học Tự nhiên, Công nghệ và Môi trường: 30 (2014): 105-114. 6. Vương Văn Quỳnh, Thái Thành Lượm, 2005. Cân bằng nước và giải pháp phòng cháy rừng tràm ở Vườn Quốc gia U Minh Thượng. NXB Tổng hợp TP Hồ Chí Minh, 2006. 7. David Biggs July, 2005. Managing a rebel landscape, conservation, pioneers, and the revolutionary past in the u minh forest Vietnam. 8. Le Phat Quoi, 2010. Inventory of peatlands in U Minh Thượng region, Kien Giang province, Vietnam. SNV Netherlands Development Organisation REDD+ Programme; Hanoi, Vietnam, 2010. 24 pp. 9. Tran Triet, 2000. Vegetation of U Minh Thuong Nature Reserve. Unpublished report to the U Minh Thuong Nature Reserve Conservation and Community Development Project. RESEARCH ON THE RESOLUTION CAPABILITY AND MINERAL CHEMICAL IN U MINH THUONG NATIONAL PARK Le Viet Khai, Thai Thanh Luom Kien Giang Uiversity Summary U Minh Thuong National Park (UMTNP) have the doposit of peat on the acid sulfat soil of seasonal inundation remain in Mekong delta. It is a production formed from plant material accumulation longtime in anaerobic condition, this productions form repository have seen peat mine. This subject were rather large rate in marsh areas, it was occurred the same time at formation process and development the Mekong delta. The subject use research methods as collection the samples and analysis in the labolatory of Kien Giang University. The result of research showed that average resolution of the layer of peat 20 cm as 94.68%, in 40 cm as 94.47%, in 60 cm as 89.57%, in 80 cm as 87.7%; the chemical component of peat as follows pH 2.9 – 6.8, humic acid from 2.76% to 14.25%, organic matter from 18.92% to 46.33%, NH4 + from 8.78 mg/ 100g to 27.01 mg/ 100g, total nitrogen (NT) from 0.41% to 0.94%, total P2O5 from 0.025 mg/100g to 0.088 mg/100g, total K2O from 0.27 mg/100g to 0.84 mg/100g, humidity from 31.8% to 66.77%. The results of research generalises the chemical components and mineralization ability of peat layer in UMTNP to set up the solutions in long time and sustainable in Mekong delta. Keywords: Mekong delta, property of peat, peat soil, U Minh Thuong National Park. Người phản biện: TS Bùi Huy Hiền Ngày nhận bài: 3/9/2020 Ngày thông qua phản biện: 22/9/2020 Ngày duyệt đăng: 9/10/2020
File đính kèm:
- nghien_cuu_kha_nang_phan_giai_va_khoang_hoa_than_bun_o_vuon.pdf