Nghiên cứu sản xuất phân bón hữu cơ – vi sinh từ vỏ tiêu, phục vụ cho nông nghiệp sinh thái tại huyện Châu Đức, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

Nghiên cứu này được thực hiện với mục tiêu xử lý triệt để vỏ tiêu, tạo ra sản phẩm phân bón hữu cơ vi sinh thông qua quá trình phân hủy sinh học sử dụng vi sinh vật hiếu khí. Nghiên cứu được thực hiện với 2 thí nghiệm chính: Sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh đạt tiêu chuẩn và thử nghiệm trên cây trồng.

Bản tin Khoa học Trẻ số 2(2), 2016 NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT PHÂN BÓN HỮU CƠ – VI SINH TỪ VỎ TIÊU, PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP SINH THÁI TẠI HUYỆN CHÂU ĐỨC, TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU Vũ Hải Yến* Trường Đại Học Cơng Nghệ Tp Hồ Chí Minh *Tác giả liên hệ: haiyen29@gmail.com (Ngày nhận bài: 23/06/2016; Ngày duyệt đăng: 18/08/2016) TÓM TẮT Hơn 10 năm qua, Việt Nam nước xuất tiêu hàng đầu giới Sản xuất tiêu sinh lượng lớn chất thải rắn vỏ tiêu Lượng vỏ tiêu thải môi trường, không qua xử lý gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Nghiên cứu thực với mục tiêu xử lý triệt để vỏ tiêu, tạo sản phẩm phân bón hữu vi sinh thơng qua q trình phân hủy sinh học sử dụng vi sinh vật hiếu khí Nghiên cứu thực với thí nghiệm chính: Sản xuất phân bón hữu vi sinh đạt tiêu chuẩn thử nghiệm trồng Thí nghiệm sản xuất phân bón hữu vi sinh thực với Mơ hình đối chứng (khơng có bổ sung vi sinh vật) mơ hình bổ sung vi sinh vật bao gồm chế phẩm BIO-SEMR, chế phẩm Enchoice vi sinh Aspergillus sp ni cấy phịng thí nghiệm Sau 50 ngày ủ, sản phẩm tạo có chất lượng tốt Thử nghiệm đậu xanh cho thấy hạt nảy mầm, phát triển bình thường Sản phẩm đầu đạt tiêu chuẩn Bộ Nông Nghiệp Phát triển Nông thơn Từ khóa: Compost, probiotics, microbial compost, microorganisms, pepper shells STUDY TO PRODUCE COMPOST FROM PEPPER SHELLS - A CASE STUDY IN CHAU DUC DISTRICT, BA RIA - VUNG TAU PROVINCE Vu Hai Yen* Ho Chi Minh City University of Technology *Corresponding Author: Thuhuonggdh@gmail.com ABSTRACT Over 10 years ago, Vietnam has been the world leader in the export of pepper Pepper export products always generate large amount pepper shell waste Large amount pepper shell is discharged, untreated, contributing to serious environmental pollution This research is carried out with the aim to take advantage of pepper shell to produce compost through aerobic biodegradation This study was carried out including two main experiments: Experiment compost on microbiological criteria casing material supplemented with probiotics and experiments to assess the effects of microbial organic fertilizer on annual crops Experiments microbial composting targets are made from pepper shells with models, blank model (no probiotic addition); BIO - SEMRS model, Enchoice model , and model with Aspergillus sp isolated in the laboratory After 50 days incubation, product launch quality is very good Tested on chickpea crop showed non - toxic products and inhibit the growth of crops Output product meets standards of the Ministry of Agriculture Keyword: Compost, probiotics, microbial compost, microorganisms, pepper shells chiếm diện tích đất lớn, q trình TỔNG QUAN Từ năm 2001 đến nay, Việt Nam giữ vị phân hủy tự nhiên diễn chậm gây tốn trí hàng đầu giá trị sản lượng xuất chi phí tiêu hủy Chính vậy, đề tài thực hồ tiêu thị trường giới Riêng huyện với mong muốn nhằm giảm bớt lượng Châu Đức, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu có đến 25 chất thải rắn phát sinh ngành sản xuất hồ sở chế biến tiêu trắng, sở sản xuất tiêu giảm chi phí xử lý chất thải rắn, tăng hiệu từ 500kg đến 3.000kg tiêu trắng/ngày Tổng kinh tế cung cấp phân bón hữu vi cộng chế biến 130 tiêu trắng/năm sinh phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, hướng thải môi trường khoảng 26 vỏ tiêu đến phát triển bền vững Sản phẩm không gây ô nhiễm môi trường, lượng phế phẩm có ý nghĩa bảo vệ mơi trường mà cịn hội Bản tin Khoa học Trẻ số 2(2), 2016 để phát triển ngành nghề huyện Châu Đức, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu nói riêng, hộ sản xuất hồ tiêu nước nói chung Vỏ tiêu lấy huyện Châu Đức – Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu Hạt tiêu đen sau phân loại bỏ hạt lép chọn để sản xuất tiêu sọ Hạt tiêu ngâm nước sau cho qua máy chà vỏ để tách vỏ làm tiêu sọ Vỏ tiêu tách khỏi hạt tiêu sọ thải theo nước qua hệ thống chắn rác vỏ tiêu cào lên thải bỏ Hạt tiêu sọ sau rửa nước đêm sấy phơi khơ đủ tiêu chuẩn sau đưa vào kho bảo quản Nguyên liệu chứa độ ẩm 80 % tiến hành phơi nắng để giảm độ ẩm vỏ tiêu thuận lợi cho trình phối trộn Phân tích tiêu đầu vào khối lượng riêng, độ ẩm, pH, hàm lượng C, N Bảng Các tiêu đầu vào nguyên liệu VẬT LIỆU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu nghiên cứu Vỏ hạt tiêu đen thải bỏ trình sản xuất tiêu sọ Các chế phẩm sinh học sử dụng đề tài dùng để bổ sung, tăng tốc độ phân hủy sinh học: Chế phẩm BIO-SEMR, Chế phẩm Enchoice, Chế phẩm sinh học: chủng Aspergillus sp phân lập phòng thí nghiệm Chỉ tiêu Đơn vị Vỏ tiêu Khối lượng riêng kg/m3 298,5 Ph Độ ẩm STT a b c Hình a) BIO-S.EMRS, b) Enchoice, c) Aspergillus Phương pháp nghiên cứu Thí nghiệm 1: Nghiên cứu sản xuất compost từ vỏ tiêu đen a) Mô hình nghiên cứu Mơ hình sử dụng có dạng hình chữ nhật, kích thước dài x rộng x cao: 44 cm x 32 cm x 36 cm, làm từ xốp cách nhiệt, có ống dẫn khí đặt song song với chiều rộng mơ hình với khoảng cách cm, có đường kính mm, ống nước rị rỉ từ q trình ủ đặt phía mơ hình Hình Mơ Hình Compost 8,0 % 31,7 Hàm lượng Cacbon %KLK 54,2 Hàm lượng Nitơ % KLK 2,97 Tỷ lệ C/N Hàm lượng Phospho % KLK 0.248 Hàm lượng Kali % KLK 0.087 18,25 Kết phân tích cho thấy tỉ lệ C/N = 18,25 thích hợp cho q trình ủ, khơng cần bổ sung thành phần khác c) Ủ compost từ vỏ hạt tiêu Bảng Thơng số ủ thí nghiệm compost Thông số Màu sắc Vỏ tiêu S.EM ENCHO ICE Trichod erma b) Phân tích vật liệu đầu vào VT1 Đối chứng VT2 S.EM VT3 Encho ice kg g Đen Đen Đen VT4 Trich oder ma Đen ml 0 g 0 Đơn vị Bản tin Khoa học Trẻ số 2(2), 2016 Lượng nước thêm vào Khối lượng ban đầu HCH C N lít 6,8 6,8 6,8 6,8 kg 14,8 14,8 14,8 14,8 97,38 97,92 98,03 98,08 54,1 54,4 54,46 54,49 2,97 2,98 2,99 2,98 18,21 18,25 18,21 18,28 51 53 54 51 %KL K %KL K %KL K C/N Độ ẩm %KL U - Môi trường trồng: Sản phẩm compost từ thí nghiệm sử dụng làm môi trường để gieo trồng hạt đậu xanh - Hạt giống: Các hạt đậu xanh mua ngồi thị trường Trình tự nghiên cứu Đậu xanh xử lý kích thích nảy mần: lựa chọn hạt trịn bóng ngâm nước h Hạt đâu xanh chọn để gieo khơng nứt vỏ, phải cịn nguyên vỏ chưa có dấu hiệu tách vỏ sau đem gieo Mơ hình bao gồm lơ, lơ trồng 10 hạt đậu xanh q trình thí nghiệm lặp lại lần sau lấy kết trung bình c) Phân tích thành phần đầu Sản phẩm Compost tạo thành phân tích với tiêu thể bảng Bảng Phân tích sản phẩm Compost tạo thành Chỉ Đơn Phương tiêu vị pháp Màu Quan sát sắc Thời ngày Quan sát gian ủ Nhiệt độ 0C Nhiệt kế khối ủ Độ ẩm %K Khối sản LU lượng phẩm Độ ẩm %K Khối trung LU lượng bình Khối Khối lượng kg lượng cịn lại *KLK: khối lượng khô Chỉ tiêu Đơn vị pH Phương pháp Máy đo pH Khối lượng %C HC %KLK %C %KLK Khối lượng %N %KLK Kjeldahl %P %KLK UVVIS, 690 nm %K %KLK Hình Quá trình gieo hạt đậu xanh Phương pháp phân tích Phân tích tiêu : Nhiệt độ, pH, độ ẩm , CHC, C, N Chỉ tiêu P, K theo dõi mẫu đầu vào đầu Bảng Phương pháp phân tích tiêu q trình ủ compost CIP Thí nghiệm 2: Ứng dụng sản phẩm compost trồng ngắn ngày a) Mơ hình nghiên cứu Mơ hình sử dụng cốc nhựa làm giá thể để trồng đặt điều kiện mát mẽ, độ ẩm môi trường 50 %, cường độ chiếu sáng 2.000 lux, nhiệt độ 27 0C Chỉ tiêu Phương pháp Nhiệt độ Nhiệt kế Tần suất theo dõi ( ngày/lần ) Độ ẩm Chất hữu C Khối lượng Khối lượng Khối lượng N Kjeldahl pH Độ sụt lún Máy đo pH Kích thước P UV-VIS, 690 nm K ICP Mẫu đầu vào + Mẫu đầu Mẫu đầu vào + Mẫu đầu Các tiêu phân tích lặp lại lần lấy kết trung bình KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Thí nghiệm 1: Nghiên cứu sản xuất compost từ vỏ tiêu đen Bảng Thông số đầu vào tiến hành ủ compost Hình Mơ hình trồng đậu xanh Vật liệu nghiên cứu Thông số Màu sắc Đơn vị VT1 Đối chứng Đen VT2 S.E M Đen VT3 Ench oice Đen VT4 Asper gillus Đen Bản tin Khoa học Trẻ số 2(2), 2016 Vỏ tiêu S.EM ENCHOI CE Aspergill us Lượng nước thêm vào Khối lượng ban đầu Chất hữu C N C/N Độ ẩm kg g 8 8 ml 0 g 0 lít 6,8 6,8 6,8 6,8 kg 14,8 14,8 14,8 14,8 %KLK 97,38 97,92 98,03 98,08 %KLK %KLK 54,1 2,97 18,21 51 54,4 2,98 18,25 53 54,46 2,99 18,21 54 54,49 2,98 18,28 51 %KLU Nhiệt độ mơ hình tăng lên sau giảm dần cho thấy nhiệt độ thị tăng trưởng VSV hiếu khí nấm, vi khuẩn, xạ khuẩn Nó thể VSV ngày đầu thích nghi chuyển sang pha ưa nhiệt sau pha trưởng thành Mơ hình có bổ sung nấm Aspergillus có nhiệt độ cao 52 0C, mơ hình có bổ sung chế phẩm S.EM nhiệt độ cao thứ đạt 50 0C, mơ hình Đối chứng nhiệt độ cao thứ đạt 49 0C Mơ hình có bổ sung enzyme nhiệt độ không cao đạt 45 0C c) Độ ẩm: Độ ẩm 70.00 a) Biến thiên pH: 65.00 pH 60.00 8.5 55.00 50.00 7.5 45.00 40.00 35.00 6.5 30.00 6 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 Đối chứng N 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 Đối chứng S.EM ENCHOICE ENCHOICE Aspergillus Trong trình ủ, độ ẩm kiểm tra trì nằm khoảng tối ưu để VSV, enzyme phát triển phân hủy HCHC mạnh Độ ẩm tối ưu cho VSV phát triển mạnh dao động khoảng 50 – 60 % Các mơ hình ủ cho kết độ ẩm tối ưu trình ủ d) Độ sụt giản thể tích: 5.5 S.EM N Aspergillus Giá trị pH mơ hình nằm khoảng 5,5 – 8,5 tối ưu cho vi sinh vật q trình ủ phân Cả mơ hình pH có tăng giảm theo giai đoạn thời gian giống Sau 16 ngày ủ pH dao động ổn định hơn, sản phẩm compost tạo thành mơ hình có giá trị pH khoảng 6,8 – 7,1 b) Biến thiên nhiệt độ: % 100.00 95.00 90.00 85.00 80.00 75.00 Nhiệt độ 55 70.00 65.00 50 60.00 45 55.00 40 50.00 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 Đối chứng 35 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 Đối chứng S.EM ENCHOICE ENCHOICE Ngày Aspergillus Kết sau 50 ngày ủ cho thấy mơ hình có bổ sung nấm Aspergillus tích sụt giảm mạnh 40,87%, mơ hình có bổ sung chế phẩm S.EM thể tích sụt giảm đứng thứ 37,5%, mơ hình có bổ sung enzyme Enchoice 30 25 S.EM N Aspergillus Bản tin Khoa học Trẻ số 2(2), 2016 có sụt giảm nhiều thứ 35,74% Mơ hình Đối chứng tích sụt giảm 32,2% Chứng tỏ việc có bổ sung VSV hay enzyme cho hiệu xử lý tốt e) Hàm lượng chất hữu (CHC): 1,14%, mơ hình bổ sung Enchoice có hàm lượng N giảm thứ 1,13%, mơ hình bổ sung chế phẩm S.EM có hàm lượng N giảm thứ 1,06%, mơ hình Đối chứng có hàm lượng N giảm 0,91% Bảng Các thông số vận hành trình ủ compost 50 ngày % CHC 100.00 Chỉ tiêu 90.00 80.00 Màu sắc Thời gian ủ Nhiệt độ khối ủ 70.00 60.00 50.00 Đối chứng 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 S.EM ENCHOICE Ng Aspergillus Đơn vị Độ ẩm trung bình Khối lượng cịn lại Độ ẩm sản phẩm %CHC %C %N %P %K Nâu đen VT3 Encho ice Nâu đen VT4 Asper gillus Nâu đen VT2 S.EM Ngày 50 50 50 50 0C 30 49 30 50 30 45 30 52 6,0 – 8,01 5,6 – 7,5 5,8 – 7,6 5,6 – 7,5 %KL U 55,45 54,13 53,26 52,8 Kg 10,0 9,25 9,5 8,75 %KL U 41,5 40,0 40,1 40,3 83,93 79,81 82,35 77,53 46,63 44,34 45,75 43,07 2,06 1,92 1,86 1,84 0,559 0,107 0,545 0,467 0,105 0,096 0,096 0,095 pH Hàm lượng CHC mơ hình có suy giảm rõ rệt chứng tỏ trình phân hủy CHC xảy nhanh chóng đồng Sau 50 ngày ủ mơ hình có bổ sung nấm Aspergillus có tốc độ phân huỷ mạnh 20,56%, mơ hình S.EM 18,11%, mơ hình Enchoice 15,68%, mơ hình Đối chứng có hàm lượng CHC phân hủy 13,45% Chứng tỏ việc bổ sung nấm Aspergillus cho hiệu xủ lý CHC tốt g) Hàm lượng C: Sau 50 ngày ủ mơ hình có bổ sung nấm Aspergillus có lượng C giảm nhiều 11,42%, mơ hình S.EM 10,06%, mơ hình Enchoice 8,74%, mơ hình Đối chứng hàm lượng C sụt giảm 7,46% VT1 Đối chứng Nâu đen %KL K %KL K %KL K %KL K %KL K %C 60.00 55.00 50.00 Hình Vỏ tiêu trước ủ sau 50 ngày ủ thành compost 45.00 Thí nghiệm 2: Ứng dụng sản phẩm compost trồng ngắn ngày Sản phẩm compost tạo thành khơng gây độc cho q trình nảy mầm hạt đậu xanh tỷ lệ nảy mầm 100 % sau ngày trồng Tỷ lệ nảy mầm hạt đậu xanh mơ hình ngày thứ có khác biệt Mơ hình có bổ sung nấm Aspergillus ngày thứ có tỷ lệ nảy mầm 100%, mơ hình S.EM có tỷ lệ nảy mầm 80%, mơ hình đối chứng ngày thứ có tỷ lệ nảy mầm 66,67% Mơ hình Enchoice sau ngày thứ tỷ lệ nảy mầm thấp 50% 40.00 35.00 30.00 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 Ngày %C Đối chứng %C S.EM h) Hàm lượng N: %N 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48Ngày %N Đối chứng %N S.EM Sau 50 ngày ủ mơ hình bổ sung nấm Aspergillus hàm lượng N giảm nhiều Bản tin Khoa học Trẻ số 2(2), 2016 100 Mơ hình có bổ sung nấm Aspergillus có chất lượng compost tốt phối trộn 25% NPK (6:20:10) đạt tiêu chuẩn phân hữu vi sinh vật chế biến từ chất thải rắn sinh hoạt Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn ban hành Với sản lượng tiêu trắng 130 tiêu trắng/năm thải môi trường khoảng 26 vỏ tiêu tận dụng hết nguồn phế thải vỏ tiêu kể sản xuất 15,37 phân bón hữu vi sinh từ vỏ tiêu phục vụ cho sản xuất nơng nghiệp Quy trình sản xuất đơn giản, chi phí đầu tư thấp, tốn nhân cơng áp dụng hộ gia đình tạo sản phẩm phân hữu vi sinh phục vụ cho sản xuất nơng nghiệp, giảm bớt chi phí phân bón q trình sản xuất nơng nghiệp mang lại lợi nhuận kinh tế cao cho nhà nông, giải vấn đề ô nhiễm môi trường sản xuất tiêu trắng % 80 60 40 20 Đối chứng S.EM Ngày Enchoice Aspergillus Ngày Ngày Hình Hạt đậu gieo sau ngày KẾT LUẬN: Sau 50 ngày nghiên cứu với nguyên liệu đầu vào vỏ tiêu với mơ hình có bổ sung chế S.EM, Enchoice, nấm Aspergillus phân lập từ xơ dừa mơ hình đối chứng 100% vỏ tiêu cho loại compost có chất lượng khác TÀI LIỆU THAM KHẢO LÊ HỒNG VIỆT , 1998, Giáo trình quản lý – Tái sử dụng chất thải hữu cơ, Trường Đại Học Cần Thơ NGUYỄN VĂN PHƯỚC, 2007, Quản lý xử lý chất thải rắn, NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG, 2003, Công nghệ sinh học môi trường - Tập 2, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM NGUYỄN HOÀI HƯƠNG, 2009, Thực hành vi sinh ứng dụng, trường ĐH Kỹ thuật Công Nghệ TP.HCM, Khoa Môi Trường Công Nghệ Sinh Học DƯƠNG ĐỨC HIẾU, 2005, Nghiên cứu ứng dụng số chế phẩm vi sinh để xử lý rác sinh hoạt thành compost, Luận văn thạc sĩ TRẦN XUÂN HUY, 2009, Nghiên cứu sản xuất phân compost từ vỏ cà phê, Đồ án tốt nghiệp ĐẶNG THỊ NHÂN, 2010, Nghiên cứu sản xuất phân compost từ vỏ khoai mì phục vụ nơng nghiệp sinh thái, Đồ án tốt nghiệp TRẦN THỊ KIM DUNG, 2011, Phân lập loại vi nấm có khả phân giải cellulose từ môi trường đất, hố ủ compost rơm rạ, phụ phế phẩm mụn dừa, Trường Đại Học Kỹ thuật Cơng Nghê Thành Phố Hồ Chí Minh, TP HCM 10 ... nghề huyện Châu Đức, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu nói riêng, hộ sản xuất hồ tiêu nước nói chung Vỏ tiêu lấy huyện Châu Đức – Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu Hạt tiêu đen sau phân loại bỏ hạt lép chọn để sản xuất. .. thải vỏ tiêu kể sản xuất 15,37 phân bón hữu vi sinh từ vỏ tiêu phục vụ cho sản xuất nơng nghiệp Quy trình sản xuất đơn giản, chi phí đầu tư thấp, tốn nhân cơng áp dụng hộ gia đình tạo sản phẩm phân. .. phân hữu vi sinh phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, giảm bớt chi phí phân bón q trình sản xuất nơng nghiệp mang lại lợi nhuận kinh tế cao cho nhà nông, giải vấn đề ô nhiễm môi trường sản xuất