khảo sát khả năng kết hợp nấm phân hủy tannin và cellulose với chế phẩm enzyme enchoice để tăng cường sinh học trong quá trình ủ compost từ mụn dừa

B TRƯ GIÁO D C VÀ ĐÀO T O NG Đ I H C K THU T CÔNG NGH TP HCM NGUY N TH HOÀNG OANH NĂNG K T H P C H KH O SÁT KH N M PHÂN H Y TANNIN VÀ CELLULOSE V I CH PH M ENZYME ENCHOICE H U TE Đ TĂNG CƯ TRONG QUÁ TRÌNH NG SINH H C COMPOST T M N D A LU N VĂN TH C SĨ Chuyên ngành : CÔNG NGH MÔI TRƯ NG Mã s : 60 85 06 HƯ NG D N KHOA H C: TS NGUY N HỒI HƯ Ơ NG TP H CHÍ MINH, 2012 CƠNG TRÌNH ĐƯ TRƯ Cán b hư C HỒN THÀNH T I NG Đ I H C K THU T CÔNG NGH TP HCM ng d n khoa h c : TS Nguy n Hoài Hư ng Cán b ch m nh n xét : C H Cán b ch m nh n xét : H U TE Lu n văn th c sĩ đư c b o v t i Trư ng Đ i h c K thu t Công ngh TP HCM ngày tháng năm 2012 Thành ph n H i đ ng đánh giá lu n văn th c sĩ g m: (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v c a H i đ ng ch m b o v lu n văn th c sĩ ) Xác nh n c a Ch t ch H i đ ng đánh giá LV Khoa qu n lý chuyên ngành sau lu n văn đư c s a ch a (n u có) Ch t ch H i đ ng đánh giá LV Khoa Qu n lý chuyên ngành TRƯ NG ĐH K THU T CÔNG NGH TP HCM PHÒNG QLKH - ĐTSĐH C NG HÒA XÃ H I CH NGHĨ A VI T NAM Đ c l p - T - H nh phúc TP HCM, ngày20 tháng 12 năm 2010 NHI M V LU N VĂN TH C SĨ H tên h c viên: Nguy n Th Hồng Oanh Gi i tính: N Ngày, tháng, năm sinh: 13 – 12 – 1984 Nơ i sinh: Tp.HCM Chuyên ngành: Công ngh Môi trư MSHV: 0981081022 ng I- TÊN Đ TÀI: Kh o sát kh k t h p n m phân h y tannin cellulose v i ch ph m enzyme II- NHI M V ng sinh h c trình VÀ N I DUNG: compost t m n d a C H Enchoice đ tăng cư Kh o sát kh phân h y cellulose m n d a c a n m SD4, C1 - Kh o sát kh phân h y tannin m n d a c a n m TN1, TN2 - Kh o sát kh k t h p n m phân h y tannin cellulose v i ch ph m H U TE - enzyme Enchoice - Kh o sát u ki n đ - m t i tư u th c nghi m mơ hình phân compost t m n d a III- NGÀY GIAO NHI M V : 20/12/2010 - (Ngày b t đ u th c hi n LV ghi QĐ giao đ tài) IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 15/03/2012 V- CÁN B CÁN B HƯ HƯ NG D N: TS.NGUY N HOÀI HƯ Ơ NG NG D N (H tên ch ký) KHOA QU N LÝ CHUYÊN NGÀNH (H tên ch ký) L IC MƠ N Lu n văn đư c th c hi n t i phòng thí nghi m c a Trư ng Đ i ho c K Thu t Cơng ngh Tp.HCM Đ hồn thành đư c lu n văn nh n đư c r t nhi u s đ ng viên, giúp đ c a nhi u cá nhân t p th Trư t n tình hư c h t, tơi xin bày t lịng bi t n sâu s c đ n TS Nguy n Hoài Hư ng ng d n th c hi n nghiên c u c a Xin bày t lòng bi t n chân thành t i th y cô giáo, ngư i đem l i cho nh ng ki n th c b tr , vơ có ích nh ng năm h c v a qua Cũ ng xin g i l i cám n chân thành t i th y Ban Giám hi u, Phịng Đào ng Sinh h c, Phịng nghi m C H t o sau đ i h c, Phịng nghi m khoa Môi trư khoa Công ngh th c ph m t o u ki n cho trình h c t p làm vi c Cu i xin g i l i cám n đ n gia đình, b n bè, m t s sinh viên khoa H U TE Công ngh Sinh h c khóa 07 08, nh ng ngư i bên tôi, đ ng viên, h tr khuy n khích tơi q trình th c hi n đ tài nghiên c u c a Xin chân thành c m n! TP.HCM, ngày 15 tháng 03 năm 2012 Nguy n Th Hoàng Oanh L I CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên c u c a riêng tơi Các s li u k t qu nêu Lu n văn trung th c chư a t ng đư c cơng b cơng trình Tơi xin cam đoan m i s giúp đ Lu n văn đ u đư thơng tin trích d n lu n văn đ u đư c cám n c ghi rõ ngu n g c C H H c viên th c hi n Lu n văn H U TE Nguy n Th Hoàng Oanh TÓM T T LU N VĂN Vi t Nam s n xu t 680 tri u trái d a/năm cho s n ph m ph 40,8 ngàn t n ch xơ d a ch t th i 95,2 ngàn t n m n d a, gây ô nhi m môi trư m n d a ch a hàm lư ng tr m tr ng ng lignin (t i đa 55%), cellulose (t i đa 40%) tannin cao (t i đa 12%) T n d ng m n d a làm giá th tr ng tr t đ t s ch, phân bón địi h i ph i ti n x lý m n d a b ng r a nư trư ng đ t nư d a đư c và/ho c dung d ch ki m cũ ng gây ô nhi m môi c tannin b r a trôi Áp d ng tăng cư c nghiên c u tri n khai ng sinh h c compost m n n Đ đ t nhi u k t qu h a h n Đ thích ng u ki n Vi t Nam, h n h p vi sinh v t có kh ti t enzyme tannanse cellulase c s d ng compost m n d a, k t h p v i ch v i ph m enzyme thư ng m i C H đư Enchoice K t qu cho th y v i m t đ VSV 107 bào t /g, b sung 0,05% Enchoice 0,5% NPK, compost thu đư c sau 21 ngày có t l gi m kh i lư H U TE gi m tannin 82%, t s C/N l i 22:1 so v i 51:1 lúc kh i m ng 46%, t l ABSTRACT About 680 million coconuts are produced annually in Vietnam with 40.8 thousand tons of coir fibre as a by-product and 95.2 thousand tons of coir pith as a solid waste which seriously pollutes the environment since the lignin, cellulose and tannin contents in the coir pith are rather high (max 55%, 44%, and 12% respectively) The valorization of coir pith such as its conversion into cocopeat and organic fertilizer requires a pretreatment step of water and/or alkaline washing, which pollutes soil and water environment as well due to the tannin leachage The application of bioaugmentation technology in coir pith composting has been studied C H and developed in India with promising results In order to find a Vietnamese alternative for this problem, a mixture of tannase and cellulase producing fungal conidia was used in coir pith composting, in combination with a commercial enzymatic preparation Enchoice The results showed that for the coir pith inoculated H U TE with 107 conidia/g tannase and cellulase producing fungi (for each strain), supplemented with 0.05% Enchoice and 0.5% NPK, sprayed with water to an initial moisture of 40%, after 21 days of incubation, the weight and its tannin content reduced 46% and 80% respectively, the C/N ratio reduced to 22:1, compared to the initial value of 51:1 i DANH M C B NG B ng 1.1 T ng s n lư ng d a, ch xơ d a m n d a c a 50% v trái B ng 1.2 Các qu c gia tr ng d a s n xu t ch xơ d a châu Á Thái Bình Dư ng B ng 1.3 Thành ph n hóa h c c a m n d a B ng 1.4 Thành ph n khoáng m n d a B ng 1.5 Đ hòa tan c a m n d a B ng 1.6 Tính ch t v t lý c a m n d a 10 B ng 1.7 Các enzyme tham gia vào trình phân h y lignin ph n ng ch y u 18 C H B ng 1.8 Các enzyme hemicellulase 24 B ng 1.9 Các vi sinh v t phân h y cellulose 29 B ng 1.10 Ch ng vi sinh v t có kh phân gi i enzyme tannase 35 B ng 1.11 T l C/N c a ch t th i 42 ng c a compost 46 H U TE B ng 1.12 Các ch tiêu ch t lư B ng 1.13 Giá tr dinh dư ng c a m n d a trư B ng 1.14 Các nghiên c u tăng cư c sau ng sinh h c compost 52 compost m n d a 54 B ng 2.1 Tóm t t ho t tính enzyme xác đ nh cho ch ph m Enchoice 62 B ng 2.2 B trí thí nghi m kh o sát ho t tính tannase c a N1, N2 N1/N2 môi trư ng m n d a 63 B ng 2.3 Thí nghi m đánh giá kh áp d ng n m phân h y tannin N1 N2 EC compost 65 B ng 2.4 Thí nghi m xác đ nh đ m thích h p cho kh i compost có b sung vi n m 65 B ng 2.5 Thí nghi m đánh giá kh áp d ng n m phân h y tannin N1 N2 n m phân h y cellulose C1 SD4 B ng 2.6 Thí nghi m đánh giá ch t lư compost phịng thí nghi m 66 ng 67 B ng 3.1 Tóm t t k t qu phân tích ho t tính enzyme ch ph m Enchoice 74 B ng 3.2 Đ gi m kh i lư ng c a kh i m n d a b sung N1, N2 EC 78 B ng 3.3 Đ gi m kh i lư ng thay đ i đ m kh i 81 B ng 3.4 Đ gi m kh i lư ng áp d ng tăng cư ng sinh h c v i N1 và/ho c N2 v i n m phân h y xơ C1 SD4 83 B ng 3.5 Đ gi m hàm lư ng tannin sau 30 ngày v i tác nhân tăng cư ng sinh h c 84 H U TE C H B ng 3.6 Thành ph n hóa h c compost 87 iii DANH M C HÌNH NH Hình 1.1 S n ph m t trái d a Hình 1.2 M t s s n ph m t m n d a 11 Hình 1.3 Quy trình s n xu t cocopeat 12 Hình 1.4 C u trúc ph ph ph m giàu xơ 14 Hình 1.5 S phân h y ph ph ph m lignocellulos t nhiên cung c p đư ng cho vi sinh v t khác 15 Hình 1.6: Các n v b n c a lignin 16 Hình 1.7: C u trúc lignin g m m v i nhóm ch c 17 C H Hình 1.8 Sơ đ n gi n hóa ph n ng phân h y lignin nh enzyme LiP glyoxal oxidase 20 Hình 1.9 Các n m phân h y lignin ti m 21 Hình 1.10 C u trúc acid humic 22 H U TE Hình 1.11 C u trúc chung c a hemicellulose 23 Hình 1.12 Cơ ch xúc tác c a enzyme th y phân hemicellulose 25 Hình 1.13 Hai mơ hình c u trúc s i cellulose 26 Hình 1.14 Các enzyme c a ph c h p cellulose 28 Hình 1.15 N m Trichoderma phân h y cellulose 30 Hình 1.16 M t s vi khu n phân gi i cellulose 31 Hình 1.17 Các c u trúc c a tannin 33 Hình 1.18 Cơ ch ho t đ ng c a tannase 34 Hình 1.19 Quá trình compost 37 Hình 1.20 Thay đ i nhi t đ pH trình Hình 1.21 phân compost m n d a compost 40 n Đ 51 Hình 2.1 B trí thí nghi m 59 Hình 2.2 Ni c y vi n m b ng phư ng pháp phòng m 60 Hình 2.3 Phát hi n nhanh enzyme ngo i bào 61 Hình 3.1 N m N1 phân l p d a kh th y phân tannin 69 Hình 3.2 N m N2 phân l p d a kh th y phân tannin 70 42 B ng 1.11 T l C/N c a ch t th i 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Phân b c Nư c ti u Máu Phân đ ng v t Phân bò Phân gia c m Phân c u Phân heo Phân ng a Bùn c ng th i khô Bùn c ng phân h y Bùn ho t tính C c t xén Ch t th i rau qu C h nh p Lá khoai tây Tr u lúa mì Tr u y n m ch M t cư a N% (kh i lư ng khô) 5,5 – 6,5 15 – 18 10 – 14 1,7 6,3 3,8 3,8 2,3 4–7 2,4 3–6 2,5 – 2,4 1,5 0,3 – 0,5 0,1 0,1 C H CH T TH I H U TE STT T l C/N –10 0,8 3,0 4,1 18 15 25 11 12 – 15 11 – 12 19 25 128 – 150 48 200 – 500 (Chongrak, 1996) Trong th c th , vi c tính tốn hi u ch nh xác t l C/N t i u g p ph i khó khăn nh ng lý sau: - M t ph n ch t cellulose lignin khó b phân h y sinh h c, ch b phân h y sau m t kho ng th i gian dài - M t s ch t dinh dư - Quá trình c ng c n thi t cho vi sinh v t khơng s n có đ nh N có th x y dư i tác d ng c a nhóm vi khu n Azotobacter, đ c bi t có m t đ PO43- - Phân tích hàm lư Hàm lư ng C khó đ t k t qu xác ng cacbon có th xác đ nh theo phư ng trình sau: %C= % % C phư ng trình lư ng v t li u l i sau nung nhi t đ 43 5500C gi Do đó, m t s ch t th i ch a ph n l n nh a (là thành ph n b 550oC) s có giá tr %C cao, ng đa ph n khơng có kh phân phân h y h y sinh h c Hàm lư ng N đư c xác đ nh b ng phư ng pháp Kjelhahl ii) Khoáng đa lư ng vi lư ng - Khoáng đa lư ng : P, S, Ca, K - Nguyên t vi lư ng : Mg, Mn, Co, Fe, … Trong th c t , h u h t chúng tr nên đ c n u n ng đ vư t m c cho phép H u h t nh ng nguyên t Mg, Co, Mn, Fe, S…có vai trị vi c trao đ i t bào ch t Cơ ch t ngu n cung c p nguyên t dinh dư ng đa lư ng vi lư ng c n C H thi t, cho dù có s b t n trình ho t đ ng ng th c t mu n có l i ích b t bu c ph n l n ho c t t c ch t trình s n xu t compost đ u ch t th i S b t n nguyên nhân gi a nguyên li u khác nhau, có s khác b i m t s ch t dinh dư ng đ i v i vi khu n S khác ph thu c vào H U TE s chênh l ch đ b n gi a phân t h u khác trư c s phân h y c a vi khu n, d n đ n s khác bi t d n đ n trình b) Đ Đ m m (nư c) m t y u t c n thi t cho ho t đ ng c a vi sinh v t trình ch bi n phân h u Vì nư c c n thi t cho q trình hồ tan dinh dư ng vào nguyên sinh ch t c a t bào Đ m t i u cho trình compost n m kho ng 40-60% Các vi sinh v t đóng vai trị quy t đ nh q trình phân h y ch t th i r n thư t i l p nư c m ng b m t c a phân t CTR N u đ h n ch ho t đ ng c a vi sinh v t, đ ng t p trung m nh (< 30%) s m l n (> 65%) trình phân h y s ch m l i, s chuy n sang ch đ phân h y k khí q trình th i khí b c n tr hi n tư r ch t dinh dư Đ ng bít kín khe r ng khơng cho khơng khí qua, gây mùi hơi, rò ng lan truy n vi sinh v t gây b nh m nh hư ng đ n s thay đ i nhi t đ trình nư c có nhi t dung riêng cao hơ n t t c v t li u khác Đ m th p có th u ch nh b ng cách thêm nư c vào Đ m cao có th u 44 ch nh b ng cách tr n v i v t li u đ n có đ Thơng thư ng đ m th p hơ n : m t cư a, rơ m r … m c a phân b c, bùn phân đ ng v t thư u, c n b sung ch t ph gia đ gi m đ ng cao hơ n giá tr t i m đ n giá tr c n thi t c) S thơng khí Kh i đư c cung c p khơng khí t mơi trư ng xung quanh đ vi sinh v t s d ng cho s phân h y ch t h u , cũ ng làm bay hơ i nư N u khí khơng đư c cung c p đ y đ kh i c gi i phóng nhi t có th có nh ng vùng k khí, gây mùi Lư ng khơng khí cung c p cho kh i phân h u có th th c hi n b ng cách: Đ o tr n; - C m ng tre; - Th i ch t th i t t ng lư u ch a cao xu ng th p; - Th i khí C H - H U TE Quá trình đ o tr n cung c p khí khơng đ theo cân b ng t lư ng Đi u ki n hi u khí ch th a mãn đ i v i l p cùng, l p bên ho t đ ng môi trư ng tuỳ ti n ho c k khí Do đó, t c đ phân h y gi m th i gian c n thi t đ trình phân hồn t t b kéo dài C p khí b ng phư ng pháp th i khí đ t hi u qu phân h y cao nh t Tuy nhiên, lư u lư ng khí ph i đư c kh ng ch thích h p N u c p nhi u khí s d n đ n chi phí cao gây m t nhi t c a kh i phân, kéo theo s n ph m khơng đ m b o an tồn có th ch a vi sinh v t gây b nh Khi pH c a môi trư ng kh i phân l n hơ n 7, v i trình th i khí s làm th t nitơ dư i d ng NH Trái l i, n u th i khí q ít, mơi trư ng bên kh i phân tr thành k khí V n t c th i khí cho q trình ng kho ng –10m3 khí/t n nguyên li u/h d) Kích thư Kích thư phân thư ch t c h t nh hư ng l n đ n t c đ phân h y Quá trình phân h y hi u khí x y b m t h t, h t có kích thư c nh s có t ng di n tích b m t l n nên s tăng s ti p xúc v i oxy, gia tăng v n t c phân h y Tuy nhiên, n u kích thư c h t nh ch t làm h n ch s lư u thông khí đ ng , u s làm gi m oxy c n thi t cho vi sinh v t đ ng gi m 45 m c đ ho t tính c a vi sinh v t Ngư c l i, h t có kích thư c l n s có đ x p cao t o rãnh khí làm cho s phân b khí khơng đ u, khơng có l i cho trình ch bi n phân h u Đư ng kính h t t i u cho trình ch bi n kho ng – 50mm Kích thư u có th đ t đư ch tt i c b ng nhi u cách c t, nghi n sàng v t li u thô ban đ u CTR đô th CTR công nghi p ph i đư c nghi n đ n kích thư c thích h p trư c làm phân Phân b c, bùn phân đ ng v t thư ng có kích thư c h t m n, thích h p cho q trình phân h y sinh h c e) Nhi t đ s n ph m ph c a s phân h y h p ch t h u b i vi sinh v t, ph thu c vào kích thư đ xáo tr n nhi t đ môi trư Nhi t đ h th ng c c a đ ng , đ m, khơng khí t l C/N, m c ng xung quanh khơng hồn tồn đ ng nh t su t trình , ph ng nhi t t o b i vi sinh v t thi t k c a h th ng H U TE thu c vào lư C H Nhi t kh i Nhi t đ m t y u t quan tr ng nh hư ng đ n ho t tính c a vi sinh v t trình ch bi n phân h u cũ ng m t thông s giám sát u n trình CTR Trong lu ng , nhi t đ c n trì 55 – 650C, nhi t đ này, trình ch bi n phân v n hi u qu m m b nh b tiêu di t Nhi t đ tăng ngư ng này, s c ch ho t đ ng c a vi sinh v t nhi t đ th p hơ n, phân h u không đ t tiêu chu n v m m b nh Nhi t đ lu ng ch nh t c đ th i khí đ có th u ch nh b ng nhi u cách khác hi u m, cô l p kh i v i mơi trư ng bên ngồi b ng cách che ph h p lý f) pH Giá tr pH kho ng 5,5 – 8,5 t i u cho vi sinh v t trình phân rác Các vi sinh v t, n m tiêu th h p ch t h u th i acid h u Trong giai đ u c a trình phân rác, acid b tích t k t qu làm gi m pH, kìm hãm s phát tri n c a n m vi sinh v t, kìm hãm s phân h y lignin cellulose Các acid h u s ti p t c b phân h y trình phân rác N u 46 h th ng tr nên y m khí, vi c tích t acid có th làm pH gi m xu ng đ n 4,5 gây nh hư ng nghiêm tr ng đ n ho t đ ng c a vi sinh v t 1.3.3.5 Ch t lư ng compost a) Y u t ch t lư ng compost Ch t lư - ng c a compost đư c đánh giá d a b n y u t sau: M c đ l n t p ch t (th y tinh, plastic, đá, kim lo i n ng, ch t th i hóa h c, thu c tr sâu ) - N ng đ ch t dinh dư trung lư ng Ca, Mg, S; dinh dư ng (dinh dư ng vi lư ng đa lư ng N, P, K; dinh dư ng Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co, Bo) - M t đ vi sinh v t gây b nh (th p đ n m c không nh hư - Đ nhi t đ , đ thư ng ch t h u , th i gian đ nh c a phân s tăng, t c hàm lư n đ nh liên quan t i n đ nh phân kéo dài, đ n ng h u phân gi m) H U TE b) Ki m tra đ chín c a compost - ng đ n tr ng) m n ng đ oxy trình ch bi n phân h u ; đ ng t l ngh ch v i hàm lư - ng ch t h u (đ C H n đ nh (đ chín) hàm lư ng Không ch a đ c ch t acetic acid, phenol, ammonia, n đ nh dinh dư ng b ng 1.12 B ng 1.12 Các ch tiêu ch t lư Ch tiêu ng c a compost (AHMAD R et al., 2007) Ghi Giá tr t i u pH 6,5-7,5 Màu Nâu sâm đ n đen C u trúc (tr ng thái) X p 8 đ u có h i cho Đ C: N c l n chuy n sang kích thư Mùi H t kích thư c nh Khơng mùi m T t nh t mùi đ t 15-25% Đ 10-15:1 Compost v i t l C/N cao s m th p n a s gây b i làm gi m kh năngh p th N 47 c a Ch t h u 40-60% Th p hơ n: compost tr n đ t Cao hơ n: compost chư a phân h y xong Đ d n n 0-4 dS/m Quan tr ng đ i v i tr ng nhà kính, tr ng ch u, khơng quan tr ng tr ng đ ng 1-3% P 0,5-1% K 1-1,5% H U TE C H N 1.3.3.6 Các phư ng pháp tăng t c đ c i thi n ch t lư ng compost a) Các d ng ch t b sung (i) B sung hóa h c: bao g m b sung khống cá ch t kích thích tăng trư ng tr ng B sung khóang B sung khống (NPK) nh m cân đ i t s C: N C:P đ t o u ki n cho VSV phát tri n, đ ng th i đóng góp vào giá tr dinh d ng c a compost B sung Phosphate vô compost c t lư làm tăng lư ng humic acid cho compost rơ m lúa s đư c ng t t (C/N = 12,3) sau – 10 tu n n u b sung 1% phosphate vô Đ b sung N có th s d ng urea, NH4NO3 ho c NH4Cl B sung ch t kích thích tăng trư ng th c v t Đó h p ch t h u dùng m t lư ng r t nh kinetin, indole acetic acid giberellic acid làm compost tr thành phân h u giá tr hơ n (ii) B sung sinh h c hay tăng cư Tăng cư ng sinh h c ng sinh h c s b sung vào môi trư sinh v t đư c nuôi c y trư c bên ngồi ng compost m t qu n th vi 48 M c đích c a tăng cư - ng sinh h c là: Gia tăng t c đ x lý nh s rút ng n th i gian sinh trư m t s lư - ng vi sinh v t ban đ u, s lư ng s nhanh chóng phát tri n) T o u th c nh tranh cho qu n th vi sinh v t đư m c đích x lý (do có m t t đ u v i s lư s lư ng (do cung c p s n c l a ch n nh m ph c v ng l n, qu n th đư c đư a vào d chi m ng áp đ o kh ng ch qu n th khác có s n môi trư - Cung c p kh x lý đ i v i m t đ i tư vi sinh v t chuyên bi t (ví d lignocellulose, ch a ch t ph ph m giàu xơ c b ng vi sinh v t thông thư thành ph n ng N cho kh i ngư i ta có th tăng cư ng) ng vi sinh v t c C H Đ tăng hàm lư ng x lý đ c bi t d a c ch vi sinh v t tr ng tannin, phenol, ch t th i nguy h i, không x lý đư - ph đ nh đ m t Azotobacter spp Vi sinh v t phân h y lân cũ ng đư tăng cư ngư ng) ng sinh h c Thay b sung hóa ch t kích thích tăng trư c dùng đ ng th c v t, i ta có th b sung VSV có ho t tính t ng h p ch t kích thích tăng trư ng th c H U TE v t nhi u ch ng Azotobacter spp., Pseudomonas fluorescens - G n ngư dinh dư i ta tăng cư ng sinh h c b ng giun đ t đ t o nhi u giá tr ng đ thống khí cho kh i b) Các ch ph m sinh h c b sung vào kh i compost S d ng nh ng ch ph m đa men vi sinh, ho c đa enzyme, có tác d ng làm đ y nhanh q trình compost đ ng th i có tác d ng kh đ c mùi hôi th i su t trình phân Như là: (i) Ch ph m s n xu t t i Vi t Nam Vi t Nam, hi n có nhi u ch ph m đư c s n xu t nư c Như đ i v i x lý lo i ph ph m nông nghi p, rác th i sinh ho t có ch ph m BIMA (Trichoderma), Vi-ĐK, BIO-F (x khu n Streptomyces sp., n m Trichoderma sp., vi khu n Bacillus sp.) … h u h t đư c s n xu t b i Vi n sinh h c nhi t đ i Vi t Nam (9/621 Xa l Hà N i, Linh Trung, Th Đ c, Tp.HCM ) Đư s d ng đ phân gia súc, ch t th i hũ u rơ m, r , rác th i sinh ho t h u (đã tách riêng rác vô ) Vi c s d ng ch ph m có th giúp rút ng n th i gian c 49 hoai phân chu ng, phân xanh, rác t 2-3 l n so v i cách ch ph m cịn đư thơng thư ng Ngồi c ng d ng th y s n, chăn nuôi, tr ng … (ii) Ch ph m s n xu t th gi i Ch ph m Zymplex: s n ph m đa men vi sinh v t, đư Không gây đ c cho ngư c s n xu t t i M i, đ ng th c v t…có tác d ng thúc đ y s phân h y ch t h u c a vi sinh v t Hi n t i có 23 qu c gia công nh n kh c a Zymlex vi c ki m sốt mùi chu ng tr i, x lý nư súc, gia c m …thúc đ y trình c th i, ch t th i gai phân compost Ch ph m EM (Effective microorganicmes): EM c ng đ ng g m 80 lo i vi sinh v t đư c s n xu t t i Nh t Đư c t o không ph i b ng k thu t di truy n c t o b i k thu t di truy n Thành C H cũ ng khơng ch a lồi vi sinh v t đư ph n c a ch ph m ch y u khu n quang h p t ng h p ch t h u t CO2 H2O, vi khu n c đ nh Nitơ (s d ng ch t h u c a vi khu n quang h p đ chuy n Nitơ khơng khí thành h p ch t Nitơ ), x khu n (s n sinh H U TE kháng sinh c ch vi sinh v t gây b nh phân gi i ch t h u ), vi khu n Lactic (chuy n hoá th c ăn khó tiêu thành th c ăn d tiêu hố), n m men (s n sinh vitamin axít amin) Các vi sinh v t t o m t môi trư nh t, s n sinh nhi u s n ph m khác sinh trư ng sinh thái đ ng ng, phát tri n M i lo i vi sinh v t ch ph m EM có ch c năng h at đ ng riêng c a chúng Các vi sinh v t đ u nh ng vi sinh v t có l i chung s ng m t môi trư ng, chúng s ng c ng sinh v i nhau, h tr v y hi u qu c a h at đ ng t ng h p c a ch ph m tăng lên r t nhi u Trong lồi vi khu n quang h p đóng vai trị ch ch t, s n ph m c a trình quang h p ngu n dinh dư ng quan tr ng cho lồi khác ch ph m EM Có tác d ng xúc ti n trình phân h y ch t h u có ch t th i, phân chu ng, nư c th i k c th c ăn đư ng ru t c a gia súc, gia c m EM cũ ng có tác d ng kh mùi hôi c a chu ng tr i, bãi rác, nư c th i…xúc ti n nhanh trình compost Ch ph m Enchoice (EC): bao g m nhi u lo i enzyme khác nhau: Lipase, Amylase, Protease, Cellulase Dung d ch EC màu nâu, mùi men, hơ i nh t, đ pH 3,4 – 4,8, tr ng lư ng riêng t 1400 – 1700 Hoàn tồn khơng có ngu n g c t đ ng 50 v t, v i ch t n n đư ng mía Các thành ph n c u thành ENCHOICE đư h p t m t trình lên men l nh bao g m: t o, nư c, đư c t ng ng, men, m ch nha, urê, ch t ho t đ ng b m t không ch a ion (non-ionic), m t đư ng, acid citric, acid lactic 1.4 Nghiên c u ng d ng tăng cư ng sinh h c đư c áp d ng đ i v i m n d a Như trình bày lư ph n trên, m n d a thu c ph ph ph m giàu xơ ch a hàm ng lignin, cellulose cao, t l C/N = 58-112:1 nên r t khó compost M t thành ph n n a tannin c ch phát tri n c a nhi u VSV làm trình l i, m n d a ch a m t lư ng l n K P có th đóng góp vào dinh dư d a (i) Vi t Nam: - ng sinh h c đư ng tr ng c áp d ng đ i v i m n C H Nhi u nghiên c u ng d ng tăng cư kéo dài Bù đ p Nguy n Th L c, 2006: m n d a ngâm x nư c gi m tannin t 2,6% xu ng H U TE 0,5%, ngâm dung d ch ki m y u NaOH 5% ngày lignin gi m t 51,3% xu ng 21,2%, u ch nh t l (NH4)2SO4 r i C/N (t 286 xu ng 37) b ng cách b sung 6% v i men vi sinh ch a Streptomyces cellulosae, Trichoderma reesei Aspergillus niger sau 28 ngày có th đem s d ng - Trư ng Tú Uyên, 2007 l i s d ng m n d a sau x lý tr ng n m bào ngư v i x khu n đ t k t qu r t t t sau 60 ngày , gi m đáng k t l C/N, hàm lư ng lignin, hemicelluloses cellulose - Đ i h c c n thơ (Võ Hoài Chân, 2008) x lý m n d a v i nư c vôi r i v i Trichoderma spp (ii) Nư c Công ngh compost m n d a c a nĐ t n m n d a + kg urea + 1,5 kg tơ n m Pleurotus sajor caju 45 ngày Công ngh th c hi n sau: - S d ng m t di n tích dài m, r ng m - R i 100 kg m n d a, r i Pleurotus sajor caju đ u m t m n d a, r i ti p 100 kg m n d a n a, r i kg urea nơ i có bóng râm 51 - L p l i trình t cho h t t n m n đ a, 1,5 kg tơ gi ng, kg urea - Tư - i nư cđ đ tđ 30 ngày, tư i nư m 50% (gi đ c n u c n đ gi đ m này) m - Th tích gi m t i 40% (Parthasarathy, V.A, 2008) - t n m n d a + kg urea + 1,5 kg tơ n m Pleurotus sajor caju 45 ngày C H Có th thay th urea b ng vi khu n c đ nh đ m (Hình 1.21) b) H U TE a) c) Hình 1.21 a) Kh i d) phân compost m n d a tr i; b) Kh i nĐ thí nghi m; c) Tơ Pleurotus spp.; d) Th qu Pleurotus spp (http://agritech.tnau.ac.in/org_farm/orgfarm_coircompost.html) 52 B ng 1.13 Giá tr dinh dư ng c a m n d a trư c sau compost (http://agritech.tnau.ac.in/org_farm/orgfarm_coircompost.html) STT Lignin Cellulose Carbon Nitrogen Phosphorous Potassium Calcium Magnesium Iron(ppm) Manganese(ppm) Zinc(ppm) Copper(ppm) C:N ratio M n d a trư c (%) 30.00 26.52 26.00 0.26 0.01 0.78 0.40 0.36 0.07 12.50 7.50 3.10 112.1 C H 10 11 12 13 Ch tiêu M n d a sau (%) 4.80 10.10 24.00 1.24 0.06 1.20 0.50 0.48 0.09 25.00 15.80 6.20 24:1 H U TE Trong nghiên c u khơng đ c p đ n tannin Ngồi có nhi u nghiên c u khác s d ng n m phân h y lignocellulose Phanerochaete chrysosporium, Trichoderma, Aspergillus … (B ng 1.13) Đ thay th urea b sung v i n m phân h y lignocellulose, nhi u nghiên c u b sung Azotobacter hay Azospirillum spp (Srinivasan et al., 2005, Regnuvaran et al, 2010) Có nghiên c u s d ng khu n lam c đ nh đ m (Anabaena azollae) v i m n d a cũ ng đ t k t qu khích l v tăng hàm lư ng N, ng chư a ph i h p v i VSV phân h y lignocelluloses nên t l phân h y lignin, cellulose chư a cao (b ng 1.14) Các ng d ng c a compost m n d a làm phân bón cũ ng đư ng d ng nhi u n Đ Compost m n d a đư c khuy n cáo s c nghiên c u d ng thay th phân chu ng d ng phân h u khác (Savithri Khan, 1994) Nhi u nghiên c u ng d ng tri n khai 1) S d ng compost m n d a k t h p NPK Azospirillum tăng su t ch t lư ng h tiêu (thành ph n h at tính tăng (Srinivasan et al., 2005)) 53 2) S d ng compost m n d a 2008) làm tăng su t ch t lư v i ch ph m EM giun đ t (Vijaya et al., ng thu c (thành ph n h at tính tăng) M n d a ch a nhi u VSV cóa ho t tính đ i kháng n m b nh Aspergillus terreus c ch Phytophthora parasitica 75%, Phytophthora capsici 70% Fusarium solani 55% (Nyder N, et al 2009) Phân l p vi sinh v t có ti m H U TE C H s d ng làm tác nhân ki m soát sinh h c 54 B ng 1.14 Các nghiên c u tăng cư Trichoderma spp Lignin trư c/sau 51,5/21,2 M t d a sau 60 tr ng n m bào ngư x lý x khu n 178/49 58,69/49,7 49/19 49,7/34,63 Ti n x lý b ng CaO - - ngày compost sau 28 ti n x lý b ng nư c NaOH 5% Pleurotus sajor Phân h y 45 caju + urea lignocellulose h y 45 Pleurotus sajor Phân caju + lignocellulose + C đ nh đ m Azotobacter Pleurotus sajor Phân h y 45 caju + lignocellulose Azospirillum + C đ nh đ m 112:1/24:1 32/4.8 32/20 32/20 32/19 compost m n d a Hemicellulose trư c/sau C H Streptomyces spp., Trichoderma reesei, Aspergillus niger + (NH4)2SO4 6% Pleurotus spp., sau x khu n C:N trư c/sau 238/37 Ghi H U TE VSV ng sinh h c Cellulose trư c/sau 29,34/19,45 Tannin trư c/sau 2,6/0,5 - 19,45/7,26 - - - Tài li u Nguy n Th L c, Lu n văn th c sĩ 2006, ĐHKHTN TP HCM Trư ng Tú Uyên, T P CHÍ PHÁT TRI N KH&CN, T P 11, S 01 – 2008, 82-89 Võ Hoài Chân, 2008, ĐH C n thơ 26,52/10,10 (Srinivasan et al., 2005) 55 60 Phân h y 35 ligninocellulose Phân h y tannin H nh p Giun đ t 75:1/30:1 32/21 47/1,12 *26% lignin *70% b phân h y hemicellulose b phân h y C H C đ nh đ m 42/32 S ANBUSELVI, PhD thesis, 2009, India *65% cellulose b phân h y 45 58/45 28,4/22,9 23,7/17,2 6,40/4,75 45 58/15 28,4/17,3 23,7/13,6 6,40/2,60 (Ngo i tr có kí hi u *, giá tr c t bi u di n trư c sau H U TE Cyanobacteria Coir Waste + Anabaena azollae (ML 2) Phanerochaete chrysosporium + Rhizopus stolonifer B sung urea EM Vermicompost Vijaya et al, 2008 Vijaya et al, 2008 56 1.5 Lý nghiên c u m m i c a đ tài Như v y đ ng d ng m n d a nơng nghi p, compost bi n pháp tích c c nh t nh m bi n ph th i thành m t s n ph m hàng hóa có giá tr , khơng phát sinh ch t th i m i cho môi trư ng Công ngh compost m n d a n Đ ch ng minh u Tuy nhiên, s n xu t tơ n m Pleurotus cajor saju đ tăng cư h c cho q trình ng sinh khơng thích h p v i u ki n Vi t Nam, vi c tr ng n m bào ngư chư a phát tri n đ i trà Vi t Nam, s n xu t t p trung tơ n m đ compost s d n đ n khó b o qu n địi h i b o qu n l nh, th i gian b o qu n ng n (2 tu n) ng vi sinh v t kh i đ ng compost C H Các nghiên c u Vi t Nam đ u nh m đ n đ i tư d s n xu t b o qu n hơ n - ví d bào t tr n vi n m (conidia), s n xu t d tri n khai b o qu n d ng khô, th i gian dài (6 tháng) V n đ v p ph i nghiên c u Vi t Nam cho đ n m i ý đ n s phân h y xơ mà chư a H U TE ý đ n phân h y tannin m n d a đ làm ti n đ cho trình phân h y xơ Do đó, nghiên c u có nh ng m m i sau: - S d ng vi sinh v t phân h y tannin xơ đư c phân l p t m n d a - Áp d ng nh ng ch ng có ho t tính thích h p đ làm vi sinh sinh v t kh i đ ng (tăng cư ng sinh h c) compost m n d a ... sinh h c trình VÀ N I DUNG: compost t m n d a C H Enchoice đ tăng cư Kh o sát kh phân h y cellulose m n d a c a n m SD4, C1 - Kh o sát kh phân h y tannin m n d a c a n m TN1, TN2 - Kh o sát kh... 25 1.2.4.2 Enzyme phân gi i cellulose – enzyme cellulase 27 1.2.4.3 Vi sinh v t phân gi i cellulose 29 1.2.5 Tannin trình phân gi i tannin 31 1.2.5.1 Tannin ... enzyme phân gi i cellulose N m đ t cũ ng có th phân h y cellulose Vì v y chúng có th s d ng cellulose làm th c ăn 1.2.4.2 Enzyme phân gi i cellulose – enzyme cellulase H enzyme phân gi i cellulose