Giải chi tiết chuyên đề Hóa học 11 Cánh diều mới bài 3: Phân bón hữu cơ

Mở đầu: Làm thế nào để biến một số rác thải từ nhà bếp thành phân bón hữu cơ, dùng để bón cho cây cảnh trồng tại nhà?

Hướng dẫn trả lời: 

Cách để biến một số rác thải từ nhà bếp thành phân bón hữu cơ, dùng để bón cho cây cảnh trồng tại nhà: Ủ rác hữu cơ.

Bước 1: Chọn thùng chứa phân bón hữu cơ.

Đầu tiên, cần chuẩn bị thùng chứa như thùng nhựa, thùng gỗ … có thể tích khoảng 20 – 120 lít. Chú ý nên khoan các lỗ nhỏ ở thân thùng để có chỗ thoát nước.

Ngoài ra, có thể mua các thùng ủ rác hữu cơ có bán sẵn với thiết kế và dung tích phù hợp theo nhu cầu.

Bước 2: Xác định vị trí đặt thùng thích hợp.

Do thùng chứa rác thải hữu cơ nên sẽ gây mùi. Do đó, cần đặt thùng ở xa chỗ sinh hoạt, gần chỗ thoát nước.

Bước 3: Phân loại rác, chọn những rác thải hữu cơ làm phân bón hữu cơ tại nhà.

+ Phân xanh (cung cấp nitrogen): rau quả thừa, lá cây tươi, bã cà phê, bã đậu, ….

+ Phân nâu (cung cấp carbon): mùn cưa, rơm rạ, lá khô, vỏ trứng, bã trà …

Chú ý: Không dùng xương thịt của các loại gia súc, gia cầm vì sẽ gây hôi, thối; không dùng các loại rác có chứa nhiều tinh dầu như vỏ quýt, cam … do những loại rác này có chứa nhiều tinh dầu ảnh hưởng đến sự phát triển của sinh vật có lợi.

Bước 4: Trộn các loại rác hữu cơ

Khi đã phân biệt được phân xanh và phân nâu, thực hiện rải 10 cm phân nâu sau đó rải 1 lớp phân xanh rồi 10 cm phân nâu. Trộn đều hỗn hợp sau đó ủ 2 tuần thì bắt đầu tưới nước cho hỗn hợp ủ, tránh tưới nhiều nước. Sau khi tưới nước lại tiếp tục trộn đều hỗn hợp lên, rải một lớp phân nâu lên bề mặt hỗn hợp cho đầy thùng chứa.

Kiểm tra độ ẩm: Sử dụng tay nắm hỗn hợp rác hữu cơ nếu thấy nước rỉ qua các kẽ ngón tay ta cần bổ sung thêm rơm rạ hoặc mùn cưa … để cân bằng lượng nước có trong rác hữu cơ. Nếu nắm lại mà khi mở lòng bàn tay ra thấy rác tơi và rời rạc có nghĩa là rác bị thiếu độ ẩm cần phải bổ sung thêm nước, còn nếu thấy hỗn hợp kết dính thì độ ẩm đạt yêu cầu.

Đến lúc này các bạn chỉ cần đợi khoảng 30 ngày phân đã phân hủy thành phân compost. Phân hữu cơ tự ủ có những đặc điểm như:

+ Phân hữu cơ chuyển sang màu nâu đất.

+ Có mùi của đất.

+ Phân hữu cơ vụn ra và trông giống như mùn có nghĩa là phân hữu cơ tự làm tại nhà đã phân hủy hoàn toàn và có thể đem đi sử dụng.

I. Vai trò của phân bón hữu cơ

Câu hỏi 1: Để kích thích sự phát triển rễ của hạt mầm, nên ưu tiên dùng phân bón vô cơ hay phân bón hữu cơ? Vì sao?

Hướng dẫn trả lời: 

Để kích thích sự phát triển rễ của hạt mầm, nên ưu tiên dùng phân bón vô cơ vì phân bón vô cơ dễ hấp thu, mang lại tác dụng nhanh, cây nhanh chóng ra rễ.

Còn đối với phân hữu cơ, cây trồng không có khả năng hấp thu và sử dụng trực tiếp các chất hữu cơ. Phân hữu cơ chỉ được cây hấp thụ khi chúng đã khoáng hóa, quá trình này diễn ra từ từ nên phân hữu cơ cung cấp chất dinh dưỡng chậm hơn với phân vô cơ.

II. Phân loại một số phân bón hữu cơ

III. Thành phần, quy trình sản xuất và cách sử dụng một số loại phân bón hữu cơ

Luyện tập 1: Quá trình ủ phân chuồng sinh ra $CO_{2}, NH_{4}^{+}$. Các chất này sẽ phản ứng với nước để tạo ra đạm ammonium carbonate. Viết phương trình hoá học của phản ứng vừa nêu.

Hướng dẫn trả lời: 

Phương trình hoá học:

$NH_{4}^{+} + H_{2}O ⇌ NH_{3} + H_{3}O^{+}$

$2NH_{3} + CO_{2} + H_{2}O → (NH_{4})_{2}CO_{3}$.

Hay có thể tổng hợp 2 phản ứng trên thành 1 phản ứng:

$2NH_{4}^{+} + 3H_{2}O + CO_{2} → (NH_{4})_{2}CO_{3} + 2H_{3}O^{+}$.

Luyện tập 2: Dùng phương pháp ủ nóng để sản xuất phân chuồng thì đạm ammonium carbonate dễ bị biến đổi nhiệt tạo thành khí carbon dioxide và ammonia. Vì vậy làm tổn thất đạm so với phương pháp ủ nguội. Hãy viết phương trình hoá học của phản ứng vừa nêu.

Hướng dẫn trả lời: 

Phương trình hoá học:

$(NH_{4})_{2}CO_{3} → 2NH_{3} + CO_{2} + H_{2}O$

Câu hỏi 2: Với quá trình sản xuất phân chuồng, hãy:

a) Chỉ ra ưu điểm về thời gian thực hiện, chất lượng sản phẩm giữa ủ nóng và ủ nguội.

b) Dự báo các tác hại đối với sức khỏe con người và môi trường.

Hướng dẫn trả lời: 

a)

b) Dự báo một số tác hại:

- Nguy cơ còn mầm bệnh trong phân (bào tử nấm bệnh, vi sinh vật, trứng giun sán, nhộng kén côn trùng…), ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng phân bón và người tiêu dùng sản phẩm từ cây trồng.

- Phân chuồng được ủ từ chất thải động vật có mùi khó chịu, nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.

Câu hỏi 3: Loại rác nào sau đây không thể sử dụng làm phân rác tại nhà?

A. Rơm, rạ, lá cây khô.

B. Giấy, bã mía, mùn cưa.

C. Túi nylon, xương động vật.

D. Vỏ trái cây, vỏ các loại củ.

Hướng dẫn trả lời: 

Đáp án đúng là: C

Túi nylon, xương động vật khó phân huỷ nên không thể sử dụng làm phân rác tại nhà.

Câu hỏi 4: Quá trình sản xuất phân hữu cơ sinh học có tạo thành khí ammonia và methane không? Giải thích.

Hướng dẫn trả lời: 

Quá trình sản xuất phân hữu cơ sinh học có tạo thành khí ammonia và methane. Do:

Phản ứng sinh hoá xảy ra trong công nghệ ủ hiếu khí được đặc trưng bởi phương trình:

(C, O, H, N, S) + O$_{2}$ + VSV hiếu khí → $CO_{2} + NH_{3} + H_{2}S$ + sản phẩm khác + năng lượng.

Với phương pháp ủ kị khí:

(C, H, N, S) + độ ẩm, nhiệt độ → $CH_{4} + H_{2}S + CO_{2}$ + chất mùn khoáng.

IV. Ưu điểm và nhược điểm của phân bón hữu cơ

Vận dụng 1: Tìm hiểu và đề xuất danh sách phân bón vô cơ và phân bón hữu cơ cần cung cấp cho các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa. Giải thích vì sao em chọn phân bón đó.

Hướng dẫn trả lời: 

- Danh sách phân bón vô cơ cần cung cấp cho các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa:

+ Phân đạm: thúc đẩy lúa đẻ nhánh, ra nhiều lá, lá màu xanh, kích thước to và quang hợp mạnh, làm tăng năng suất lúa. Phân đạm được dùng để bón lót, bón thúc đẻ nhánh, bón đón đòng.

+ Phân lân: kích thích sự phát triển của rễ, làm cho rễ ăn sâu và lan rộng trong đất, giúp lúa chịu được hạn, ít đổ ngã, kích thích đẻ nhánh, thúc đẩy lúa làm đòng, nhiều hạt. Phân lân được dùng để bón lót, bón thúc đẻ nhánh, bón đón đòng.

+ Phân kali: tăng cường khả năng chống chịu của lúa với rét hại, hạn hán, sâu bệnh … Phân kali thường được dùng bón lót, bón đón đòng.

+ Phân vi lượng, cung cấp các nguyên tố vi lượng cho cây lúa, được bón trong tất cả các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của cây lúa.

- Phân bón hữu cơ cần cung cấp cho các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa: phân chuồng, phân xanh. Các loại phân bón này được bón trước khi làm đất (cày, bừa …) giúp cải tạo đất, tăng độ phì nhiêu và tơi xốp của đất.

Luyện tập 3: Từ Bảng 3.1, hãy cho biết phân bón hữu cơ nào:

a) cung cấp cho cây trồng nguyên tố dinh dưỡng đa lượng nhiều hơn.

b) cung cấp cho đất nhiều mùn hơn.

c) có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường cao.

Hướng dẫn trả lời: 

a) Phân hữu cơ khoáng cung cấp cho cây trồng nguyên tố dinh dưỡng đa lượng nhiều hơn.

b) Phân chuồng cung cấp cho đất nhiều mùn hơn.

c) Phân chuồng, phân xanh, phân rác có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường cao.

V. Bảo quản phân bón hữu cơ

VI. Tác động của phân bón đến môi trường

Luyện tập 4: Giải thích vì sao quá trình sản xuất phân bón hữu cơ thường tạo ra khí methane.

Hướng dẫn trả lời: 

Hợp chất hữu cơ có chứa carbon, do đó quá trình sản xuất phân bón hữu cơ thường tạo ra khí methane.

Luyện tập 5: Mầm cỏ dại có trong phân chuồng có tác hại gì đối với cây trồng? Để hạn chế mầm cỏ dại thì phân chuồng nên được ủ nguội hay ủ nóng?

Hướng dẫn trả lời: 

Mầm cỏ dại trong phân chuồng sẽ cạnh tranh sự phát triển cây trồng để sử dụng nguồn dinh dưỡng, diện tích đất.

Để hạn chế mầm cỏ dại thì phân chuồng nên được ủ nóng, khi ủ nóng, nhiệt độ bên trong đống phân có thể đạt đến 60oC, làm tiêu diệt bớt mầm hạt cỏ dại.

Câu hỏi 5: Phân bón hữu cơ hay phân bón vô cơ dễ gây ô nhiễm không khí hơn? Giải thích.

Hướng dẫn trả lời: 

Phân bón hữu cơ dễ gây ô nhiễm không khí hơn do có mùi khó chịu (như phân chuồng, phân xanh, phân rác …). Ngoài ra, quá trình khoáng hoá của phân bón hữu cơ sẽ phát thải khí methane, carbon dioxide, hydrogen sulfide, ammonia … gây ô nhiễm môi trường.

Vận dụng 2: Lập kế hoạch tạo ra một loại phân rác từ rác thải của gia đình em. Giải thích vai trò của mỗi bước trong kế hoạch đó.

Hướng dẫn trả lời: 

Gợi ý: Cách để biến một số rác thải từ nhà bếp thành phân bón hữu cơ.

Bước 1: Chọn thùng chứa phân bón hữu cơ.

Đầu tiên, cần chuẩn bị thùng chứa như thùng nhựa, thùng gỗ … có thể tích khoảng 20 – 120 lít. Chú ý nên khoan các lỗ nhỏ ở thân thùng để có chỗ thoát nước.

Ngoài ra, có thể mua các thùng ủ rác hữu cơ có bán sẵn với thiết kế và dung tích phù hợp theo nhu cầu.

Bước 2: Xác định vị trí đặt thùng thích hợp.

Do thùng chứa rác thải hữu cơ nên sẽ gây mùi. Do đó, cần đặt thùng ở xa chỗ sinh hoạt, gần chỗ thoát nước.

Bước 3: Phân loại rác, chọn những rác thải hữu cơ làm phân bón hữu cơ tại nhà.

+ Phân xanh (cung cấp nitrogen): rau quả thừa, lá cây tươi, bã cà phê, bã đậu, ….

+ Phân nâu (cung cấp carbon): mùn cưa, rơm rạ, lá khô, vỏ trứng, bã trà …

Chú ý: Không dùng xương thịt của các loại gia súc, gia cầm vì sẽ gây hôi, thối; không dùng các loại rác có chứa nhiều tinh dầu như vỏ quýt, cam … do những loại rác này có chứa nhiều tinh dầu ảnh hưởng đến sự phát triển của sinh vật có lợi.

Bước 4: Trộn các loại rác hữu cơ

Khi đã phân biệt được phân xanh và phân nâu, thực hiện rải 10 cm phân nâu sau đó rải 1 lớp phân xanh rồi 10 cm phân nâu. Trộn đều hỗn hợp sau đó ủ 2 tuần thì bắt đầu tưới nước cho hỗn hợp ủ, tránh tưới nhiều nước. Sau khi tưới nước lại tiếp tục trộn đều hỗn hợp lên, rải một lớp phân nâu lên bề mặt hỗn hợp cho đầy thùng chứa.

Kiểm tra độ ẩm: Sử dụng tay nắm hỗn hợp rác hữu cơ nếu thấy nước rỉ qua các kẽ ngón tay ta cần bổ sung thêm rơm rạ hoặc mùn cưa … để cân bằng lượng nước có trong rác hữu cơ. Nếu nắm lại mà khi mở lòng bàn tay ra thấy rác tơi và rời rạc có nghĩa là rác bị thiếu độ ẩm cần phải bổ sung thêm nước, còn nếu thấy hỗn hợp kết dính thì độ ẩm đạt yêu cầu.

Đến lúc này các bạn chỉ cần đợi khoảng 30 ngày phân đã phân hủy thành phân compost. Phân hữu cơ tự ủ có những đặc điểm như:

+ Phân hữu cơ chuyển sang màu nâu đất.

+ Có mùi của đất.

+ Phân hữu cơ vụn ra và trông giống như mùn có nghĩa là phân hữu cơ tự làm tại nhà đã phân hủy hoàn toàn và có thể đem đi sử dụng.

Bài tập

Bài 1: Hãy tìm hiểu về hoạt động của một loại vi sinh vật có ích trong phân hữu cơ sinh học.

Hướng dẫn trả lời: 

Tìm hiểu hoạt động của Trichoderma sp.

Nấm Trichoderma tiết ra một loại emzyme có khả năng làm tan vách tế bào của các loại nấm khác. Sau đó nó có thể tấn công vào bên trong loài n

Bài 2: Hãy tìm hiểu, lập danh sách các cây họ Đậu đóng vai trò là cây phân xanh.

Hướng dẫn trả lời: 

Các cây họ Đậu đóng vai trò là cây phân xanh: lạc, điên điển (điền thanh), đậu tương, đậu mèo,...

Bài 3: Việc đốt rơm, rạ trên đồng sẽ gây ô nhiễm môi trường, thoái hóa đất. Vậy, nên sử dụng rơm rạ như thế nào để có thể mang lại nhiều lợi ích hơn cho người nông dân.

Hướng dẫn trả lời: 

Một số việc sử dụng rơm rạ đem lại nhiều lợi ích cho người nông dân:

+ Sử dụng rơm rạ làm phân hữu cơ: cung cấp chất dinh hưỡng cho cây trồng, tăng độ tơi xốp đất, hạn chế xói mòn và tránh bị khô hạn …

+ Ủ rơm rạ làm thức ăn cho trâu, bò…

+ Làm phôi trồng nấm.

+ Sử dụng rơm rạ để làm nguyên liệu sản xuất ethanol (cho xăng sinh học), sản xuất giấy …