Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Tại Việt Nam, cải rổ (Brassica oleracea L.virdis) là loại rau ăn lá thuộc họ Thập tự (Brassicaceae) được canh tác phổ biến từ vụ đông xuân sang vụ xuân hè. Cải rổ có thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng thích ứng cao, dễ chăm sóc, thân cọng lớn, phiến lá dày bóng, ít bị dập nát trong quá trình vận chuyển và đem lại hiệu quả kinh tế ổn định cho người sản xuất. Về mặt dinh dưỡng và dược liệu, cải rổ chứa nhiều vitamin, khoáng chất thiết yếu, hoạt chất kháng khuẩn glucosinolate và các chất chống oxy hóa hỗ trợ tăng cường hệ miễn dịch.

Song song với nhu cầu tiêu thụ rau an toàn, vấn đề chất thải rắn sinh hoạt từ việc đun nấu bằng than tổ ong đang gây áp lực lên môi trường đô thị và nông thôn. Xỉ than tổ ong sau khi đốt cháy thường bị thải bỏ bừa bãi tại các bãi đất ven đường hoặc kênh rạch. Mặc dù xỉ than thô còn tồn dư một số hợp chất bất lợi, nhưng khi được xử lý bằng nước vôi và rửa trôi đúng quy trình kỹ thuật, xỉ than trở thành nguồn nguyên liệu vô cơ có độ xốp cao, giúp tăng tính thoát nước, thông thoáng khí cho bộ rễ và chống ngập úng khi phối trộn làm giá thể trồng cây.

Nhằm tận dụng nguồn phế thải rắn này để tạo môi trường giá thể phù hợp cho rau ăn lá, đề tài "Nghiên cứu khả năng sử dụng xỉ than tổ ong trong phối trộn giá thể trồng cải rổ Brassica oleracea L.virdis" được thực hiện với các nội dung và mục tiêu cụ thể:

  1. Mục tiêu nghiên cứu: Khảo sát tỷ lệ kết hợp xỉ than tổ ong với các thành phần giá thể khác (đất thịt, trấu ủ, phân bò) để xác định công thức phối trộn tối ưu cho sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây cải rổ.
  2. Nội dung nghiên cứu: Khảo sát khả năng sinh trưởng, các chỉ tiêu hình thái (chiều cao, số lá, kích thước lá, đường kính thân), hàm lượng diệp lục tố và năng suất của cải rổ Brassica oleracea L.virdis trên các tỷ lệ phối trộn xỉ than khác nhau.
  3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
    • Đối tượng nghiên cứu: Cây cải rổ (Brassica oleracea L.virdis) và giá thể xỉ than tổ ong qua xử lý.
    • Phạm vi thời gian: Từ tháng 01 đến tháng 04 năm 2021.
    • Phạm vi không gian: Nhà lưới thuộc Khu thực nghiệm Trường Đại học An Giang - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tài liệu tham khảo

Nghiên cứu dựa trên cơ sở khoa học về giá thể trồng cây theo khái niệm của John và Harold (1999), xác định giá thể là hỗn hợp vật liệu tạo môi trường tối ưu cho bộ rễ phát triển, bảo đảm sự cân bằng giữa khả năng giữ ẩm và độ thông thoáng khí.

Đề tài kế thừa các công trình nghiên cứu về đặc tính của tro xỉ than và vật liệu giá thể:

  • Nghiên cứu của DC Adriano và cộng sự (1978) về thành phần khoáng trong tro than bitum (K, Ca, Fe, P, Mg, Cu, Mn, Zn).
  • Nghiên cứu của Bùi Thị Nga và cộng sự (2010) về khả năng hấp phụ dinh dưỡng từ nước thải biogas của xỉ than tổ ong và ứng dụng trồng rau cải xanh (Brassica juncea L.) đạt chuẩn an toàn theo QCVN 8-3:2012/BYT và Quyết định số 99/2008/QĐ-BNN.
  • Nghiên cứu của Bùi Thị Hồng và cộng sự (2015), Nguyễn Mai Thơm và cộng sự (2006) về việc sử dụng xỉ than lót đáy hoặc phối trộn giá thể trồng cây cảnh, hoa chậu.
  • Công thức giá thể đối chứng được kế thừa và điều chỉnh từ nghiên cứu của La Thị Cẩm Linh (2018).

Phương pháp bố trí thực nghiệm

Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) trong điều kiện nhà lưới, gồm 5 nghiệm thức tương ứng với 5 tỷ lệ phối trộn giá thể, thực hiện lặp lại 8 lần (mỗi lần lặp lại là 1 chậu chứa 1 cây, khoảng cách giữa các chậu là 20 cm):

Nghiệm thức Tỷ lệ xỉ than (%) Tỷ lệ đất thịt (%) Tỷ lệ trấu ủ (%) Tỷ lệ phân bò (%) Ghi chú
NT1 (ĐC) 0 30 30 40 Công thức đối chứng
NT2 10 35 15 40 Bổ sung 10% xỉ than
NT3 15 25 15 40 Bổ sung 15% xỉ than
NT4 20 25 15 40 Bổ sung 20% xỉ than
NT5 25 20 15 40 Bổ sung 25% xỉ than

Quy trình chuẩn bị vật liệu và tiến hành

  • Vật liệu hạt giống và dụng cụ: Hạt giống cải rổ do Công ty TNHH Phú Nông cung cấp; chậu nhựa trồng cây có đường kính miệng 20 cm, chiều cao 17 cm.
  • Xử lý xỉ than tổ ong: Xỉ than thu gom được đập nhỏ thành mảnh vụn, ngâm với nước vôi lần 1 trong 1 tuần (có đảo trộn định kỳ), sau đó xả sạch nước và tiếp tục ngâm nước vôi lần 2 trong 1 tuần, vớt ra rửa sạch rồi phơi khô trước khi phối trộn.
  • Xử lý đất và trấu ủ: Đất thịt lấy về được phơi ải 2 tuần; trấu được ủ hoai mục bằng nấm đối kháng Trichoderma và phân ure trong bồn ủ 5 lớp theo quy trình 12 tuần của Đặng Văn Sữa (2020).
  • Gieo ươm và chăm sóc: Hạt giống xử lý nước ấm (2 sôi : 3 lạnh) trong 20 phút, ủ nảy mầm và gieo khay; khi cây con đạt chiều cao 4 cm thì cấy vào chậu vào buổi chiều mát. Tưới nước đều đặn 2 lần/ngày (sáng sớm và chiều mát), kết hợp tỉa bỏ lá già, lá sâu bệnh.
  • Thu thập chỉ tiêu theo dõi: Định kỳ theo dõi 7 ngày/lần từ 7 ngày sau khi trồng (7 NST) đến 56 ngày (8 tuần) đối với các chỉ tiêu: chiều cao cây (cm), số lá (lá/cây), chiều dài lá (cm), chiều rộng lá (cm), đường kính thân (cm, đo bằng thước kẹp), hàm lượng diệp lục tố (chỉ số SPAD, đo bằng máy chuyên dụng trên 2 lá mở từ ngọn, 3 lần đo/lá). Năng suất lý thuyết (g/cây, toàn bộ thân, lá, rễ sau rửa sạch) và năng suất thực tế thương phẩm (g/cây, cắt bỏ rễ và lá già) thu thập khi kết thúc thí nghiệm.
  • Xử lý số liệu: Dữ liệu được tính toán trên phần mềm Microsoft Excel; phân tích phương sai (ANOVA) và so sánh sự khác biệt trung bình giữa các nghiệm thức bằng trắc nghiệm Duncan ở các mức ý nghĩa $p < 0,05$ và $p < 0,01$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này thiết lập tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ nhu cầu rau sạch, giá trị dinh dưỡng cao của cây cải rổ và tiềm năng xử lý, tái chế xỉ than tổ ong làm vật liệu nông nghiệp đô thị. Tác giả xác định rõ mục tiêu khảo sát tỷ lệ phối trộn tối ưu, giới hạn nội dung nghiên cứu trên đối tượng cải rổ (Brassica oleracea L.virdis) trong khuôn khổ thực nghiệm.

Chương 2: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 2 tổng hợp cơ sở lý luận và tài liệu khoa học liên quan:

  • Đặc tính sinh vật học và kỹ thuật canh tác cải rổ: Giới thiệu nguồn gốc Nam/Trung Trung Quốc, phân loại thực vật (chi Brassica, họ Brassicaceae), cấu tạo rễ chùm nông (0–20 cm), thân cọng mập, lá đơn phiến rộng. Yêu cầu sinh thái gồm nhiệt độ phát triển tối ưu 18–28°C, ẩm độ đất 70–85%, đất thịt pha cát hoặc đất mùn giàu dinh dưỡng, pH 6,0–6,8. Trình bày các giai đoạn bón phân, tưới nước sạch, nhận diện và phòng ngừa các loại sâu bệnh hại chính (sâu tơ, rệp muội, sâu xanh bướm trắng, sâu xám, bọ nhảy, bệnh thối hạch, sưng rễ, đốm vòng, thối nhũn do vi khuẩn).
  • Giá trị dinh dưỡng và kinh tế: Thống kê thành phần trong 100 g cải rổ (3 g protein; 0,6 g lipid; 4 g chất xơ; 10,73 g carbohydrate; 232 mg canxi; 34,6 mg vitamin C; 722 mg vitamin A; 722,5 mg vitamin K; folate; choline...) và vai trò đối với tim mạch, tiêu hóa, kiểm soát đường huyết, chống oxy hóa.
  • Giá thể xỉ than tổ ong: Phân tích cấu trúc xốp rỗng tạo điều kiện thông khí, thoát nước cho rễ, tránh nghẹt rễ do nén dẽ đất.
  • Các nghiên cứu liên quan: Điểm qua các kết quả thực nghiệm trong và ngoài nước của DC Adriano (1978), Bùi Thị Nga (2010), Bùi Thị Hồng (2015), Võ Minh Thứ (2015) về việc dùng xỉ than và các chất nền khác nhau trên cây trồng.

Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết địa điểm, thời gian (tháng 01–04/2021 tại Đại học An Giang), bố trí thí nghiệm CRD 5 nghiệm thức với 8 lần lặp lại, quy cách chậu (20x17 cm), quy trình ngâm rửa xỉ than bằng vôi 2 đợt (mỗi đợt 1 tuần), phương pháp ủ trấu bằng Trichoderma và bộ phương pháp đo đạc 6 chỉ tiêu hình thái, sinh lý cùng 2 chỉ tiêu năng suất.

Chương 4: Kết quả thảo luận

Chương 4 cung cấp số liệu thực nghiệm và thảo luận chi tiết qua từng giai đoạn theo dõi:

  • Biến động nhiệt độ nhà lưới: Nhiệt độ đất biến thiên từ 27°C đến 49°C; nhiệt độ không khí từ 25°C đến 39°C. Điều kiện nhiệt độ cao cục bộ tại một số thời điểm đã ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phân hóa mầm lá và tăng trưởng ban đầu của cây cải rổ.
  • Chiều cao cây: Ở 7 ngày đầu, chiều cao chưa có khác biệt thống kê ($F = 0,17; p = 0,9526$). Từ ngày thứ 14 trở đi, nghiệm thức NT4 và NT5 bắt đầu vượt trội. Đến ngày thứ 56, NT4 đạt chiều cao cao nhất (25,22 cm), tiếp theo là NT5 (22,75 cm), khác biệt có ý nghĩa ở mức $p < 0,01$ so với NT1 (14,85 cm), NT3 (11,72 cm) và NT2 (11,54 cm).
  • Kích thước và số lá: Chiều dài lá ở ngày 56 cao nhất tại NT4 (18,91 cm) và NT5 (17,52 cm), trong khi NT3 chỉ đạt 9,72 cm. Chiều rộng lá sau 56 ngày đạt cực đại tại NT4 (12,76 cm), cao hơn rõ rệt so với NT1 (7,72 cm), NT2 (6,07 cm) và NT3 (5,82 cm). Số lá/cây ở ngày 56 của NT4 đạt 9,25 lá/cây, vượt trội so với NT5 (7,25 lá/cây) và NT3 (5,62 lá/cây).
  • Đường kính thân: Tăng trưởng đường kính thân thể hiện rõ sự phân hóa từ ngày thứ 21. Đến ngày thứ 56, NT4 đạt đường kính thân lớn nhất (1,18 cm) và NT5 đạt 1,11 cm, khác biệt có ý nghĩa thống kê so với NT1 (0,80 cm), NT2 (0,67 cm) và NT3 (0,46 cm).
  • Hàm lượng diệp lục tố (SPAD): Chỉ số SPAD duy trì ở mức cao và ổn định tại NT4 trong suốt chu kỳ, đạt giá trị cao nhất 41,86 SPAD ở 56 ngày, cao hơn có ý nghĩa thống kê ($p < 0,05$) so với NT1 (37,36 SPAD), NT3 (37,04 SPAD) và NT2 (36,61 SPAD).
  • Năng suất lý thuyết và thực tế: Năng suất cá thể của các nghiệm thức có sự chênh lệch lớn giữa các tỷ lệ phối trộn.

Chương 5: Kết luận và đề nghị

Rút ra kết luận về nghiệm thức phối trộn tối ưu NT4 và khuyến nghị hướng mở rộng khảo sát tỷ lệ xỉ than trên các đối tượng cây trồng khác.


Kết quả và đóng góp

Số liệu thực nghiệm tổng hợp tại thời điểm thu hoạch (56 ngày sau khi trồng)

Nghiệm thức Chiều cao cây (cm) Chiều dài lá (cm) Chiều rộng lá (cm) Số lá (lá/cây) Đường kính thân (cm) Diệp lục tố (SPAD) Năng suất lý thuyết (g/cây) Năng suất thực tế (g/cây)
NT1 (ĐC) 14,85b 10,78b 7,72bc 6,50b 0,80bc 37,36b 54,50b 49,13b
NT2 11,54b 10,16b 6,07c 5,75b 0,67c 36,61b 50,63b 45,38b
NT3 11,72b 9,72b 5,82c 5,62b 0,46c 37,04b 44,50b 39,50b
NT4 25,22a 18,91a 12,76a 9,25a 1,18a 41,86a 130,88a 120,00a
NT5 22,75a 17,52a 10,88ab 7,25b 1,11ab 38,60ab 72,13b 62,63b
Mức ý nghĩa ** ** ** ** ** * ** **
CV (%) 26,91 26,22 38,30 26,06 40,33 9,54 47,19 49,97

(Ghi chú: Trong cùng một cột, các chữ cái theo sau giống nhau biểu thị sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê qua trắc nghiệm Duncan; *: khác biệt ở mức $p < 0,05$; **: khác biệt ở mức $p < 0,01$).

Đóng góp và giải pháp kỹ thuật của tác giả

  1. Xác định tỷ lệ phối trộn tối ưu: Nghiệm thức NT4 (20% xỉ than tổ ong + 25% đất thịt + 15% trấu ủ + 40% phân bò) cho kết quả sinh trưởng và năng suất vượt trội nhất. Năng suất thực tế thương phẩm của NT4 đạt 120,00 g/cây, cao gấp 2,44 lần so với nghiệm thức đối chứng NT1 không có xỉ than (49,13 g/cây) và gấp hơn 3 lần nghiệm thức NT3 (39,50 g/cây).
  2. Quy trình xử lý phế phẩm xỉ than an toàn: Đưa ra phương pháp làm sạch xỉ than bằng cách đập nhỏ, ngâm nước vôi 2 chu kỳ (mỗi chu kỳ kéo dài 1 tuần) và phơi khô, giúp loại bỏ các tạp chất bất lợi trước khi đưa vào phối trộn nông nghiệp.
  3. Ý nghĩa môi trường và kinh tế: Tận dụng hiệu quả nguồn chất thải rắn sinh hoạt giá thành thấp, giải quyết tình trạng ô nhiễm xả thải tại địa phương, đồng thời giảm chi phí mua vật liệu giá thể thương phẩm trong mô hình trồng rau an toàn đô thị.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi thực nghiệm và kiến nghị của tác giả:

  • Hạn chế thực nghiệm: Thí nghiệm thực hiện trong nhà lưới với điều kiện nhiệt độ biến động cao (nhiệt độ đất có thời điểm lên tới 49°C, không khí 39°C), gây ảnh hưởng nhất định đến tốc độ ra lá và sinh trưởng ban đầu của cây; phạm vi mới dừng lại ở một loại giống cải rổ và 5 tỷ lệ cố định.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo:
    • Khảo sát thêm các công thức phối trộn với thành phần và tỷ lệ xỉ than khác nhau trên nhiều đối tượng rau ăn lá và cây trồng khác.
    • Nghiên cứu sâu hơn về các quy trình và kỹ thuật xử lý xỉ than tổ ong nhằm tối ưu hóa chất lượng giá thể.
    • Thử nghiệm tăng tỷ lệ xỉ than ở mức cao hơn để đánh giá ngưỡng dung nạp và khả năng phát triển tối đa của các loại cây trồng chuyên biệt.

Giá trị tham khảo

Tài liệu này là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên và học viên ngành Nông nghiệp, Công nghệ Sinh học, Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên: Tham khảo mô hình bố trí thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD), phương pháp thu thập và xử lý số liệu ANOVA/Duncan trong nông học.
  • Người làm vườn đô thị và cơ sở sản xuất rau sạch: Ứng dụng trực tiếp quy trình xử lý xỉ than tổ ong bằng nước vôi và công thức phối trộn giá thể NT4 (20% xỉ than + 25% đất thịt + 15% trấu ủ + 40% phân bò) để nâng cao năng suất rau ăn lá, tăng độ tơi xốp cho đất và hạn chế ngập úng chậu trồng.
  • Cán bộ nghiên cứu môi trường: Tham khảo phương thức tái chế chất thải rắn sinh hoạt phục vụ nông nghiệp tuần hoàn.

Câu hỏi thường gặp

1. Xỉ than tổ ong thô chưa xử lý có dùng để trồng cây ngay được không và tác giả đã xử lý như thế nào?

Không thể dùng xỉ than thô trực tiếp vì còn lẫn các tạp chất độc hại đối với rễ cây. Trong khóa luận, tác giả xử lý bằng cách: đập nhỏ xỉ than thành các mảnh vụn, ngâm ngập trong nước vôi lần 1 suốt 1 tuần (đảo trộn nhiều lần), xả sạch nước rồi tiếp tục ngâm nước vôi lần 2 thêm 1 tuần, sau đó vớt ra rửa sạch và phơi khô hoàn toàn trước khi phối trộn.

2. Thành phần tỷ lệ chính xác của nghiệm thức mang lại hiệu quả cao nhất là gì?

Nghiệm thức mang lại hiệu quả cao nhất là NT4, gồm: 20% xỉ than tổ ong + 25% đất thịt + 15% trấu ủ + 40% phân bò.

3. Năng suất thực tế của cải rổ ở nghiệm thức tốt nhất đạt bao nhiêu so với đối chứng?

Nghiệm thức NT4 đạt năng suất thực tế thương phẩm là 120,00 g/cây, cao hơn rõ rệt và gấp khoảng 2,44 lần so với nghiệm thức đối chứng NT1 không có xỉ than (chỉ đạt 49,13 g/cây) ở mức ý nghĩa thống kê $p < 0,01$.

4. Nghiệm thức nào cho kết quả kém nhất trong thí nghiệm?

Nghiệm thức cho kết quả sinh trưởng và năng suất thấp nhất là NT3 (15% xỉ than + 25% đất thịt + 15% trấu ủ + 40% phân bò), với năng suất thực tế chỉ đạt 39,50 g/cây và năng suất lý thuyết đạt 44,50 g/cây. Do đó tác giả khuyến nghị hạn chế sử dụng tỷ lệ phối trộn này.

5. Chỉ số diệp lục tố (SPAD) và đường kính thân của cây cải rổ ở nghiệm thức tối ưu đạt bao nhiêu khi thu hoạch?

Sau 56 ngày trồng, nghiệm thức NT4 đạt đường kính thân trung bình là 1,18 cm và hàm lượng diệp lục tố đạt 41,86 SPAD, đều là các giá trị cao nhất trong 5 nghiệm thức thí nghiệm.


Kết luận

Chuyên đề tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Thị Thanh Tuyền đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả rõ rệt của việc sử dụng xỉ than tổ ong sau xử lý vôi làm thành phần giá thể trồng cải rổ Brassica oleracea L.virdis. Kết quả thực nghiệm khẳng định công thức phối trộn NT4 (20% xỉ than + 25% đất thịt + 15% trấu ủ + 40% phân bò) giúp cải rổ đạt sinh trưởng tối ưu và năng suất thực tế cao nhất (120,00 g/cây). Đề tài đóng góp giải pháp thiết thực trong việc tái chế chất thải rắn sinh hoạt thành vật liệu nông nghiệp hữu ích, phục vụ hiệu quả cho mô hình trồng rau an toàn.