Nghiên cứu vai trò của phytolith từ cây guột Dicranopteris linearis trong tích lũy carbon đất

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIET TAT

DANH MUC BANG

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU

I. Tính cấp thiết của nghiên cứu

II. Mục tiêu nghiên cứu

1. Mục tiêu chung

2. Mục tiêu cụ thể

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

1. Ý nghĩa khoa học

2. Ý nghĩa thực tiễn

IV. Những đóng góp mới của luận án

1. CHƯƠNG 1: TONG QUAN TÀI LIEU NGHIÊN CỨU

1.1. TONG QUAN CHUNG VE PHYTOLITH

1.1.1. Phytolith trong thực VẬT

1.1.2. Sự hình thành phytolith trong thực VẬT

1.1.3. Đặc điểm hình thái, cau trúc và thành phần hóa học của phytolith trong thực vật

1.1.4. Vai trò của phytolith trong thực Vat

1.2. Phytolith trong đất

1.2.1. Silic trong đất và mối quan hệ với sự hình thành phytolith trong thực vật

1.2.2. Con đường tích luỹ và sự phân bố của phytolith trong đất

1.2.3. Đặc điểm hình thái của phytolith trong đất

1.2.4. Quá trình hòa tan phytolith trong dat

1.2.5. Các phương pháp định lượng phytolith trong đất

1.2.6. Sự hình thành và tích lũy cacbon hữu co trong phytolith (PhytOC)

1.2.7. Sự hình thành thé hỗn hợp “phytolith - chất hữu cơ” trong thực vật

1.2.8. Các yêu tô tác động đến sự hòa tan của phytolith và PhytOC

1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu về phytolith

1.3.1. Nghiên cứu về phytolith trong thực vật ở Việt Nam và trên thế giới

1.3.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu về PhytOC

2. TONG QUAN VE CACBON HỮU CƠ TRONG ĐẤTT

2.1. Chất hữu cơ trong đất

2.2. Hàm lượng và chất lượng của chất hữu cơ trong đất

2.3. Vai trò của chất hữu cơ trong đất

2.4. Anh hưởng của chất hữu cơ đến một sé tính chat vật lý đất

2.5. Ảnh hưởng của chất hữu cơ đến dung tích trao đổi cation của đất

2.6. Chất hữu cơ là nguồn cung cấp các chất dinh dưỡng cho thực vật

2.7. Giải pháp tăng cường hàm lượng cacbon hữu cơ trong đất

3. TONG QUAN VỀ CÂY GUỘTT

3.1. Khái quát chung về cây guỘt

3.2. Đặc điểm sinh học của CAY BUỘT

3.3. Ý nghĩa môi trường của cây 8uỘt

3.4. Một số ứng dụng khác của cây guột

2. CHƯƠNG 2: ĐÓI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1. DOI TƯỢNG VA PHAM VI NGHIÊN CỨU

2.1.1. Đối tượng nghiên CứỨu

2.1.2. Pham vi nghién CUU

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CUU

2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1. Mẫu cây BUỘC

2.3.2. Xác định đặc điểm hình thái, cấu trúc và sự phân bố của D-Phy

2.3.3. Xác định thành phần hóa học của cây guột

2.3.4. Phân tích các tính chất lý-hóa học

2.3.5. Thí nghiệm xác định hàm lượng D-Phyt trong đất

2.3.6. Phân tích mẫu D-Phyt được tách ra từ đất

2.3.7. Phân tích tương quan và thống kê

2.3.7.1. Phân tích hồi quy đa Dién

2.3.7.2. Phân tích thành phan chính (Principal Components Analysis - PCA)

2.3.8. Các phương pháp phân tích D-PhytBlochar

2.3.9. Đánh giá một số tác động của D-PhytBiochar đến môi trường đắt

2.3.9.1. Khả năng giải phóng và cung cấp chất dinh dưỡng K, Si từ D-PhytBiochar

2.3.9.2. Đặc tính keo của vật liệu D-PhytB1ochar

3. Chương 3: KET QUÁ NGHIÊN CUU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Thành phần hóa học và đặc điểm hình thái, cấu trúc của D-Phyt trong sinh khối

3.1.1. Thanh phan sinh khối của cây guột

3.1.2. Phân bố, hình thái và cấu trúc của D-Phyt

3.1.3. Nghiên cứu tốc độ phá hủy (hòa tan) của D-Phyt từ cây guột

3.1.4. Vòng tuần hoàn D-Phhy(

3.2. D-Phyt trong ng

3.2.1. Hàm lượng D-Phyt trong dat

3.2.2. Đặc điểm hình thái và thành phần hóa học của D-Phyt trong đắt

3.2.3. Xác định nguồn gốc D-Phyt trong đất

3.2.4. Mối quan hệ giữa D-Phyt với cacbon hữu cơ và một số tính chất lý hóa học đất

3.3. Các đặc tính lý hóa học của đất nghiên cứu

3.4. Tương quan giữa hàm lượng cacbon hữu cơ trong đất với sinh khối cây guột

3.5. Tương quan Pearson giữa D-Phyt với cacbon hữu cơ và các thành phần lý hóa học của đất

3.6. Tương quan PCA giữa D-Phyt với cacbon hữu cơ và các đặc tính lý hóa học

3.7. Phân tích thống kê hi quy đa biến

3.8. Đánh giá vai trò của D-Phyt đối với sự tích lũy cacbon trong đất

3.9. Một số giải pháp tăng cường tích lũy cacbon hữu cơ đất bằng vật liệu D- PhytBiochar

3.10. Nghiên cứu sự biến đổi đặc tính của D-PhytBiochar dưới các điều kiện nhiệt

3.10.1. Sự biến đổi hình thái và thành phần hóa học của D-PhytBiochar

3.10.2. Hàm lượng cacbon CO định

3.10.3. Tương quan giữa hàm lượng cacbon và D-Phyt ở các điều kiện nhiệt phân

3.11. Một số tác động khác khi hoàn trả D-Phyt cho đất

3.11.1. Khả năng bồ sung chất dinh duGng K và Si cho đất

3.11.2. Tác động tới hệ keo sét trong đất

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

CAC CONG TRINH KHOA HOC DA CONG BO VA MOT SO THANH TUU LIEN QUAN DEN LUẬN AN

TÀI LIEU THAM KHAO

PHU LUC

1. Phụ lục 1: Chi tiết các vị trí lấy mẫu

2. Phụ lục 2: Ký hiệu các mẫu đất nghiÊn CỨU

3. Phụ lục 3: Phương pháp xác định một số tính chat cơ ban của mẫu đắt

4. Phu lục 4: Quy trình thí nghiệm tách D-Phyt băng phương pháp vật ly và phương

5. Phụ lục 5: Quy trình thí nghiệm nghiên cứu đặc điểm điện tích bề mặt của vật liệu D-

6. Phụ lục 6: Quy trình thí nghiệm nghiên cứu đặc điểm điện tích bề mặt của vật liệu D-

7. Phụ lục 7: Quy trình nghiên cứu khả năng hòa tan, giải phóng các chất dinh dưỡng (K, Si) trong D-PhytBiochar có nguồn gốc từ guột

8. Phụ lục 8: Quy trình nghiên cứu tác động của D-Phyt đến hệ keo sét trong đất

9. Phụ lục 9: Tính chất cơ bản của mẫu đất nghiên cứu

10. Phụ lục 10: Hàm lượng phytolith trong các mẫu đất nghiên cứu xác định theo

11. Phụ lục 11: Điện tích bề mặt (SC) và mật độ điện tích bề mặt (SCD) của biochar trong điều kiện pH thay đổi (n=3)

12. Phụ lục 12: Bảng thống kê hàm lượng SiO, trong các họ thực vật khác nhau (% wt)

I. Tổng quan về phytolith và cây guột

Phytolith là dạng silic sinh học hình thành từ quá trình hút thu và tích lũy trong mô thực vật. Cây guột (Dicranopteris linearis) là loài cây thuộc họ dương xỉ, phổ biến ở các vùng đồi núi Việt Nam. Nghiên cứu này tập trung vào vai trò của phytolith từ cây guột trong việc tích lũy carbon đất. Phytolith không chỉ bảo vệ các hợp chất hữu cơ mà còn góp phần vào chu trình sinh địa hóa carbon, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

1.1. Sự hình thành và đặc điểm của phytolith

Phytolith hình thành từ quá trình polyme hóa axit monosilicic trong thực vật. Cấu trúc phytolith có khả năng 'khóa' các hợp chất hữu cơ, tạo thành PhytOC (phytolith ocluded carbon). Điều này giúp bảo vệ carbon khỏi sự phân hủy bởi vi sinh vật, góp phần vào việc tích lũy carbon đất.

1.2. Đặc điểm sinh học của cây guột

Cây guột (Dicranopteris linearis) là loài thực vật bậc thấp, có khả năng sinh trưởng mạnh trong điều kiện khắc nghiệt. Nghiên cứu chỉ ra rằng cây guột có khả năng tích lũy phytolith, góp phần cải thiện chất lượng đất và tăng cường tích lũy carbon.

II. Vai trò của phytolith trong tích lũy carbon đất

Phytolith đóng vai trò quan trọng trong việc tích lũy carbon đất thông qua việc bảo vệ các hợp chất hữu cơ khỏi sự phân hủy. Nghiên cứu này tập trung vào phytolith từ cây guột, làm rõ cơ chế bảo vệ PhytOC và ảnh hưởng của nó đến tích lũy carbon trong đất.

2.1. Cơ chế bảo vệ PhytOC

Phytolith có khả năng 'khóa' các hợp chất hữu cơ, tạo thành PhytOC. Cơ chế này giúp bảo vệ carbon khỏi sự phân hủy bởi vi sinh vật, góp phần vào việc tích lũy carbon đất. Nghiên cứu chỉ ra rằng phytolith từ cây guột có khả năng tích lũy carbon hiệu quả.

2.2. Ảnh hưởng của phytolith đến đặc tính lý hóa đất

Phytolith không chỉ ảnh hưởng đến tích lũy carbon mà còn tác động đến các đặc tính lý hóa của đất, như pH, độ dẫn điện (EC), và hàm lượng sét. Nghiên cứu này làm rõ mối quan hệ giữa phytolith và các đặc tính này.

III. Nghiên cứu ứng dụng phytolith từ cây guột

Nghiên cứu này không chỉ làm rõ vai trò của phytolith từ cây guột trong tích lũy carbon đất mà còn mở rộng ứng dụng của nó trong cải tạo đất và xử lý ô nhiễm. D-PhytBiochar, một dạng vật liệu sinh học từ phytolith, được nghiên cứu để đánh giá tiềm năng ứng dụng.

3.1. Tạo và ứng dụng D PhytBiochar

D-PhytBiochar được tạo ra từ quá trình nhiệt phân phytolith từ cây guột. Nghiên cứu đánh giá khả năng giải phóng chất dinh dưỡng (K, Si) và tác động của D-PhytBiochar đến hệ keo sét trong đất.

3.2. Giải pháp tăng cường tích lũy carbon đất

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp tăng cường tích lũy carbon đất thông qua việc sử dụng phytolith từ cây guột và D-PhytBiochar. Các giải pháp này có tiềm năng ứng dụng trong quản lý đất suy thoái và giảm thiểu biến đổi khí hậu.

Luận án tiến sĩ: Vai trò của phytolith từ cây guột Dicranopteris linearis đối với tích lũy carbon trong đất