Luận văn nghiên cứu sử dụng vi sinh vật phân hủy xác cá tra để chế biến thành phân hữu cơ sinh học phục vụ nông nghiệp

MỤC LỤC B LỜI CAM ĐOAN 2T 2T MỤC LỤC 2T T DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN 2T T MỞ ĐẦU 2T T Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 10 2T T 1.1.Phân bón vai trị phân bón phát triển nơng nghiệp 10 T T 1.1.1.Khái niệm phân hữu sinh học 10 T T 1.1.2.Sơ lược lịch sử phát triển phân bón xu cân đối dinh dưỡng nông nghiệp 10 T T 1.1.3.Giá trị phân bón hữu sinh học 11 T T 1.1.4.Một số phân hữu sinh học sản xuất 11 T T 1.1.4.1 Phân hữu vi sinh vật 11 T 2T 1.1.4.2 Phân lân vi sinh 14 T 2T 1.1.5 Một số vấn đề sản xuất ứng dụng phân bón vi sinh Việt Nam 14 T T 1.2 Chế phẩm EM 15 T 2T 1.2.1.Lịch sử nghiên cứu 15 T 2T 1.2.2.Thành phần vi sinh vật chế phẩm EM 15 T T 1.2.3.Một số ứng dụng chế phẩm EM 16 T T 1.2.3.1 Ứng dụng chăn nuôi 16 T 2T 1.2.3.2 Ứng dụng bảo vệ môi trường 17 T T 1.2.3.3 Ứng dụng sản xuất phân bón 18 T T 1.2.4 Một số chế phẩm EM sản xuất Việt Nam 20 T T 1.3 T T Một số hiểu biết thành phần dinh dưỡng cá Tra 22 T T 1.3.1.Vị trí phân loại 22 T 2T 1.3.2.Phân bố: 23 T 2T 1.3.3.Đặc điểm sinh học 23 T 2T 1.3.4 Thành phần dinh dưỡng 24 T 2T 1.4.Thực trạng nuôi cá Tra số tỉnh thuộc đồng sông Cửu Long 25 T T 1.4.1.Con giống: 25 T 2T 1.4.2.Diện tích ni cá Tra 26 T 2T 1.4.3.Vấn đề ô nhiễm môi trường: 27 T 2T 1.4.4.Một số biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường áp dụng 29 T T 1.4.4.1 Biện pháp kỹ thuật cao 29 T 2T 1.4.4.2 Biện pháp Thuỷ sinh thực vật 29 T T Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2T T 2.1.Đối tượng 31 T 2T 2.2.Nội dung nghiên cứu: 31 T 2T 2.3.Phương pháp nghiên cứu: 31 T 2T Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 2T T 3.1.Tỷ lệ thành phần hóa học cá Tra 32 T T 3.2.Đánh giá hiệu lực chế phẩm EM đến khả phân hủy xác cá tra 32 T T 3.2.1 Ảnh hưởng EM tới thay đổi trạng thái cảm quan mẫu thủy phân xác cá Tra 33 T T 3.2.2 Kết phân tích số tiêu hóa học 36 T T 3.2.2.1.Ảnh hưởng EM tới biến đổi hàm lượng đạm tổng số 36 T T 3.2.2.2 Ảnh hưởng EM tới biến đổi hàm lượng đạm formol 38 T T 3.2.2.3.Ảnh hưởng EM tới biến đổi hàm lượng đạm NH 40 T R R2 T 3.2.2.4.Ảnh hưởng EM tới biến đổi hàm lượng đạm amin 41 T T 3.3.Đánh giá hiệu việc sử dụng phân bón sinh hóa hữu lên cải 45 T T 3.3.1 Đánh giá cảm quan 46 T 2T 3.3.2.Ảnh hưởng phân bón lên tăng chiều cao 47 T T 3.3.3.Ảnh hưởng phân bón lên suất 48 T T KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 51 2T 2T 1.Kết luận: 51 T T 2.Đề nghị: 52 T T TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 2T 2T PHỤ LỤC 57 2T T DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN 2B EM : effective microorgannic HTX: hợp tác xã KH & CN: Khoa học công nghệ VSV: vi sinh vật PHCVS: phân hữu vi sinh PHCVSVCN: phân hữu vi sinh vật chức HCSH: hữu sinh học ĐBSCL: đồng sông Cửu Long CT: công thức ĐC: đối chứng TBKH: tiến khoa học NN&PTNT: Nông nghiệp phát triển nông thôn TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam MỞ ĐẦU B Hiện nay, phát triển nông nghiệp nước ta vào mức độ thâm canh cao với việc sử dụng ngày nhiều phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật hóa học loại nơng dược nhằm mục đích khai thác, chạy theo suất sản lượng Chính vậy, với canh tác làm cho đất đai ngày thối hóa, dinh dưỡng bị cân đối, cân hệ sinh thái đất, hệ vi sinh vật đất bị phá hủy, tồn dư chất độc hại đất ngày cao, nguồn bệnh tích lũy đất nhiều dẫn đến phát sinh số dịch hại khơng dự báo trước Chính vậy, xu hướng quay trở lại nông nghiệp hữu với việc tăng cường sử dụng chế phẩm sinh học, phân bón hữu canh tác trồng xu hướng chung Việt Nam nói riêng giới nói chung Việc sử dụng phân bón hữu (hữu truyền, hữu sinh học, hữu cơ-khống, hữu vi sinh) khơng giải vấn đề thối hóa đất, tránh nhiễm mơi trường mà cịn mang lại suất kinh tế cao cho kinh tế nông nghiệp tiền đề để “phát triển bền vững” Trước thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu sử dụng vi sinh vật phân hủy xác cá Tra để chế biến thành phân hữu sinh học phục vụ nông nghiệp” cần thiết để góp phần việc xử lý ô nhiễm môi trường đồng thời tạo sản phẩm có giá trị kinh tế để phục vụ cho nơng nghiệp Qua đề tài này, chúng tơi hy vọng mở hướng việc phát triển dịng phân bón hữu sinh học để ứng dụng vào phát triển nông nghiệp Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI U  Khắc phục trạng ô nhiễm q trình ni thâm canh cá Tra Khai thác tận thu phế phụ phẩm nuôi chế biến để sản xuất phân hữu sinh học phục vụ nông nghiệp  Tiết kiệm ngoại tệ từ việc góp phần giảm lượng phân bón hóa học nhập  Góp phần xử lý nhiễm môi trường sử dụng chất thải nuôi trồng chế biến thủy sản Giảm nguồn lây lan dịch bệnh việc thu gom xử lý xác cá chết ao nuôi  Chế phẩm phân hữu sinh học sử dụng địa phương làm tăng độ phì nhiêu cho đất, phục vụ cho qui trình canh tác theo tiêu chuẩn GAP, tăng hiệu sản xuất nông nghiệp theo hướng bền vững MỤC TIÊU ĐỀ TÀI U • Mục tiêu chung: U U - Sử dụng chế phẩm Vi sinh hữu hiệu để phân hủy xác cá Tra tạo thành sản phẩm phân bón hữu sinh học phục vụ nơng nghiệp Góp phần tái sử dụng phế phụ liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường nâng cao chất lượng nơng sản • Mục tiêu cụ thể: U - U Sử dụng số chế phẩm EM để phân hủy xác cá Tra điều kiện háo khí - Xác định loại chế phẩm phù hợp cho hiệu phân hủy cao điều kiện háo khí - Xây dựng qui trình chế biến xác cá Tra thành phân bón hữu sinh học chất lượng cao phục vụ canh tác trồng - Khảo nghiệm đánh giá hiệu lực phân bón chế biến từ xác cá Tra sau phân hủy rau ăn THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI: - Thời gian: tháng 1/2009 đến tháng 7/2011 - Địa điểm: Đề tài thực Trung tâm Nghiên cứu Chuyển giao TBKT Nông nghiệp, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam, số 12 Nguyễn Chí Thanh, phường 2, quận 10, TP/ Hồ Chí Minh Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU U 4B U 1.1.Phân bón vai trị phân bón phát triển nơng nghiệp 10B 1.1.1.Khái niệm phân hữu sinh học B Phân hữu sinh học loại phân bón sử dụng q trình lên men vi sinh vật để hoạt hóa than bùn (rác thải) trộn với phân bón hóa học (N, P, K), nguyên tố vi lượng, trung lượng chất điều hịa kích thích tăng trưởng cho trồng.[1] 1.1.2.Sơ lược lịch sử phát triển phân bón xu cân đối dinh dưỡng nông B nghiệp Trên giới, lịch sử nghiên cứu sử dụng phân bón có từ lâu đời phân hữu Tại Trung Quốc, 1.500 năm trước công nguyên, người ta sử dụng cỏ, thân đậu sau phân chuồng để bón ruộng Đến tận kỷ 18 loài người cho hút thức ăn từ mùn đất cần bón phân hữu cho [2] Ở Châu Âu, đầu kỷ thứ có nhiều nghiên cứu phân bón Một số học giả đưa thuyết khác “nguồn thức ăn”cho cây, có thạch cao, muối, nước, đất, mùn, khơng khí,… Đến năm 1840, nhà bác học người Đức - Liebig xuất sách tiếng “Hóa học áp dụng ngành canh tác sinh lý”, dịch nhiều thứ tiếng giới Học thuyết Liebig bác bỏ thuyết mùn mà khẳng định vai trị muối khống dinh dưỡng thực vật, đồng thời đề lý thuyết cần thiết phải bón trả lại tất chất khoáng mà trồng lấy đảm cho thu hoạch mùa màng Việc khẳng định phân hữu không cung cấp trực tiếp dinh dưỡng cho mà phải gián tiếp qua chất khống - sản phẩm q trình phân giải chất hữu tạo tiền đề vững cho cơng trình nghiên cứu sau này, làm bùng nổ cơng nghiệp phân bón hóa học toàn giới Theo FAO, nhu cầu sử dụng phân hóa học tăng lên với tốc độ vũ bão [2] Năm 1905, giới sử dụng 1,4 triệu NPK đến năm 1990 lượng phân hóa học sử dụng tới 138 triệu tấn, năm 2000 144 triệu tấn, năm 2005 150 triệu nhu cầu sử dụng phân hóa học giới lên tới 200 triệu [2] 1.1.3.Giá trị phân bón hữu sinh học B Sử dụng phân hữu sinh học nghĩa lúc đưa vào đất canh tác loại phân: phân hóa học, phân hữu cơ, phân vi sinh Ngồi cịn bổ sung đầy đủ ngun tố, hoạt chất quan trọng mà trồng đất thiếu, từ điều chỉnh hàm lượng dinh dưỡng phù hợp với loại trồng vùng đất canh tác khác nhau.[1] Ngoài ra, việc sử dụng phân bón hữu sinh học trì tăng độ phì nhiêu đất trồng mặt dài hạn, giảm đến mức tối thiểu loại ô nhiễm kết sản xuất nông nghiệp gây [1] Như vậy, thấy rằng, việc sử dụng phân bón hữu sinh học vừa đảm bảo nhu cầu phát triển bền vững đảm bảo khả trì suất trồng 1.1.4.Một số phân hữu sinh học sản xuất B 1.1.4.1 Phân hữu vi sinh vật B Trên giới, loại phân hữu vi sinh (PHCVS) sử dụng ngày nhiều làm tăng suất, giảm chi phí phân khống, cải thiện độ phì nhiêu đất đặc biệt làm tăng chất lượng nơng sản PHCVS loại phân bón mà thành phần chủ yếu chất hữu có chứa nhiều chủng vi sinh vật sống có ích mật số 106 CFU/gam phân Ở nước P P có nơng nghiệp tiến bộ, xu hướng sử dụng loại PHCVS vừa có hàm lượng hữu cao vừa chứa nhiều chủng VSV có ích để đồng thời giải nhiều mục tiêu nông nghiệp đại Ở Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, Úc nghiên cứu sản xuất loại PHCVS cao cấp, thành phần ngồi chất hữu có chất lượng cao, nhiều chủng vi sinh vật (VSV) có ích cịn giàu dinh dưỡng, chất kháng sinh hoạt chất sinh học (NPK, trung lượng, vi lượng hoạt chất sinh học).[2] Phân bón vi sinh Noble Hiltner sản xuất Đức năm 1896 đặt tên Nitragin Sau phát triển sản xuất số nước khác Mỹ (1896), Canada (1905), Nga (1907), Anh (1910) Thụy Điển (1914) [45] Nitragin loại phân chế tạo vi khuẩn Rhizolium Beijerink phân lập năm 1888 Fred đặt tên vào năm 1889 dùng để bón cho loại thích hợp họ đậu Từ có nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm ứng dụng mở rộng việc sản xuất loại phân bón vi sinh cố định nitơ mà thành phần cịn phối hợp thêm số vi sinh vật có ích khác số xạ khuẩn cố định nitơ sống tự Frankia spp, Azotobacter spp, vi khuẩn cố định nitơ sống tự Clostridium, Pasterium, Beijerinkiaindica, xạ khuẩn có khả giải cellulose, số chủng vi sinh vật có khả chuyển hóa nguồn dự trữ phospho kali dạng khó hồ tan với số lượng lớn có đất mùn, than bùn, quặng apatit, phosphoric v.v chuyển chúng thành dạng dễ hồ tan, trồng hấp thụ [45] Ở Việt Nam, phân VSV cố định đạm họ đậu phân VSV phân giải lân nghiên cứu từ năm 1960 Đến năm 1987, phân Nitragin chất mang than bùn hồn thiện Năm 1991 có 10 đơn vị nước tập trung nghiên cứu phân vi sinh vật Các nhà khoa học phân lập nhiều chủng vi sinh vật cố định đạm số VSV phân giải lân [44] Hiện nay, nhiều loại phân hữu vi sinh nghiên cứu sản xuất Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn cơng nhận tiến kỹ thuật Theo ước tính Cục Trồng trọt, lượng phân hữu vi sinh sản xuất năm 2008 có 100 loại với khoảng 1,2 triệu tấn, bước đầu tham gia vào sản xuất nông nghiệp theo hướng hữu Thị trường cho sản phẩm dạng dần mở rộng, ứng dụng nhiều vùng đất giới nhẹ, vùng trồng rau tập trung Lâm Đồng, vùng ven Hà Nội vùng trồng loại có giá trị kinh tế cao cà phê, hồ tiêu, long Có thể ví dụ kết nghiên cứu đề tài cấp nhà nước KC.04.04, công nhận tiến kỹ thuật, cho phép ứng dụng sản xuất theo Quyết định số 2421/QĐ/BNN-KHCN ngày 17/8/2004 Sản phẩm đề tài có tên Phân hữu vi sinh vật chức (PHCVSVCN) PHCVSVCN sản xuất theo quy trình chặt chẽ từ nguyên liệu hữu động vật, phụ phế phẩm công nghiệp chế biến cà phê với tổ hợp vi sinh vật chức đậm đặc (mật độ VSV hữu hiệu từ 106-107 VSV/g phân), P P P P gồm VSV cố định đạm, VSV phân giải lân, VSV tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật VSV đối kháng vi khuẩn nấm bệnh vùng rễ trồng Các kết nghiên cứu kết luận sử dụng PHCVSVCN cung cấp N, P cho cây, tăng khả trao đổi chất cây, tiết kiệm phân khống, cải thiện độ phì nhiêu đất, giảm đầu tư phân hoá học hạn chế rõ rệt số bệnh vùng rễ nấm vi khuẩn gây ra, đặc biệt bệnh Phytophthora.[2] - Công ty Donall từ năm 1989 sản xuất Thành phố Hồ Chí Minh phân sinh học than bùn với thương hiệu Komic Các loại phân sản xuất chuyên dùng cho mía, cà phê, cao su bán rộng rãi thị trường [4] * Hiệu phân hữu vi sinh lên suất chất lượng trồng - Tính toán hiệu kinh tế từ số nghiên cứu ban đầu cho vùng trồng tiêu Đông Nam Bộ cho thấy sử dụng PHCVSVCN với lượng từ 2-4 kg/nọc giảm 2540 kg N, 25-35 kg P2 O , giảm tỷ lệ bệnh héo rũ từ 16,5% xuống 5%, suất tiêu R R R R tăng so với bón phân hố học từ 7-15%, lợi nhuận 12,3 triệu đồng cà phê.[2] - Theo kết nghiên cứu đề tài KC.04.04 sử dụng PHCVSVCN có hiệu rõ rệt với nhiều loại trồng, có cà phê Đông Nam Bộ.[ 2] - Kết nghiên cứu bón PHCVSVCN cho thấy: khoai tây bón PHCVSVCN 1/10 lượng phân chuồng suất khoai tây tăng 16,67%19,27%, đồng thời giảm tỷ lệ bệnh héo xanh từ 21,45% xuống 10% Trên cà chua (tại Vĩnh Phúc) bón PHCVSVCN, suất cà chua tăng 20,5%, tỷ lệ bệnh héo xanh giảm từ 33,5% xuống cịn 24,1% Trên lạc tỉnh Hịa Bình, bón PHCVSVCN thay 20% lượng đạm, suất cao đối chứng đồng thời giảm rõ rệt tỷ lệ bị bệnh [2] - Năng suất trái dưa leo trồng Thốt Nốt biến động khoảng 15,2 – 19,8 tấn/ha Sử dụng phân hữu vi sinh bã bùn mía, kết hợp nấm Trichoderma-ĐHCT (BBM-Trico) 15 tấn/ha kết hợp tưới dung dịch N cấp II giữ suất khơng khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức nông dân nông dân sử dụng nhiều lượng phân hoá học Mặc dù suất có thấp nghiệm thức sử dụng hoàn toàn phân hữu vi sinh mang lại kết thực tế sản xuất cho vùng thâm canh rau màu lớn, giúp giảm 300 kg Urê, 1000 kg Super P 250 kg KCl so với bón phân vơ theo nơng dân Với kết cho thấy hiệu rõ ràng hiệu tiềm việc sử dụng hoàn toàn phân hữu vi sinh (BBM-Trico) kết hợp với dung dịch vi khuẩn cố định đạm Gluconacetobacter diazotrophicus vào sản xuất rau màu có triển vọng việc nâng cao suất phẩm chất hồn tồn khơng sử dụng phân hóa học [7] 1.1.4.2 Phân lân vi sinh B Hàm lượng lân tổng số nhiều loại đất Việt Nam cao, đất đỏ bazan, hầu hết đất lại nghèo lân dễ tiêu Các nguồn lân hữu đất lân vơ bón vào cần thiết có tham gia phân giải VSV trở lên hữu dụng VSV phân giải lân vơ khó tan thường gặp Pseudomonas, Agrobacterium, Micrococus,… Hiện nay, nhiều phịng thí nghiệm VSV nước phân lập số chủng VSV phân giải lân có hoạt lực cao ứng dụng sản xuất phân lân vi sinh Tuy nhiên nguồn phân lân vơ nước dồi giá không cao nên nông dân chưa thực quan tâm đến phân lân vi sinh loại phân VSV khác [2] 1.1.5 Một số vấn đề sản xuất ứng dụng phân bón vi sinh Việt Nam B Phân bón có vai trò quan trọng tăng suất trồng, phẩm chất nơng sản, góp phần quan trọng bảo đảm an ninh lương thực, tăng sản phẩm trồng trọt để xuất Do giải pháp tăng hiệu sử dụng phân bón, giảm chi phí quan trọng Theo tính tốn Bộ Nơng nghiệp, tuỳ theo đất, mùa vụ trồng, phân bón chiếm tỷ lệ từ 30-50% giá thành sản phẩm trồng trọt Do vậy, việc tăng cường đạo hướng dẫn sử dụng hiệu phân bón thơng qua biện pháp tăng hiệu suất sử dụng phân bón cho trồng góp phần tích cực vào việc hạ giá thành sản xuất, góp phần cải thiện chất lượng vệ sinh an tồn thực phẩm nơng sản hạn chế ô nhiễm môi trường Với định hướng này, phát triển sản xuất phân bón VSV có chất lượng cao nhằm thay từ 20-30% lượng phân vô cần thiết khả thi Mặc dù có nhiều sản phẩm phân vi sinh sản xuất nước, mặt nông dân ưa sử dụng phân hóa học, mặt khác máy móc thiết bị, điều PHỤ LỤC B PHỤ LỤC HÌNH ẢNH CÁC MẪU PHÂN HỦY XÁC CÁ TRA – TUẦN CT 1A CT 1B CT 1C CT 2A CT 2B CT 2C CT 3A CT 3B CT 3C CT 4A CT 4B CT 4C CT 5A CT 5B CT 5C PHỤ LỤC HÌNH ẢNH CÁC LIẾP RAU TRỒNG THỬ NGHIỆM BÓN PHÂN HỮU CƠ PHÂN HỦY TỪ XÁC CÁ TRA Gieo hạt Liếp sau ngày cấy Liếp sau ngày cấy Liếp sau ngày cấy Liếp sau ngày cấy Liếp sau ngày cấy Liếp sau ngày cấy Liếp sau ngày cấy Liếp sau ngày cấy Liếp sau ngày cấy Liếp sau ngày cấy Liếp sau 12 ngày cấy Liếp sau 12 ngày cấy Liếp sau 12 ngày cấy Liếp sau 12 ngày cấy Liếp sau 12 ngày cấy Liếp sau 15 ngày cấy Liếp sau 15 ngày cấy Liếp sau 15 ngày cấy Liếp sau 15 ngày cấy Liếp sau 15 ngày cấy Thu hoạch liếp Thu hoạch liếp Thu hoạch liếp Thu hoạch liếp Thu hoạch liếp ... thừa kết nghiên cứu sử dụng xác cá Tra để chế biến phân bón hữu sinh học phục vụ nông nghiệp 2.2.2 So sánh đánh giá hiệu lực phân hủy protein từ nguyên liệu xác cá Tra số chế phẩm vi sinh 2.2.3... vững” Trước thực tế đó, đề tài ? ?Nghiên cứu sử dụng vi sinh vật phân hủy xác cá Tra để chế biến thành phân hữu sinh học phục vụ nơng nghiệp? ?? cần thiết để góp phần vi? ??c xử lý ô nhiễm môi trường đồng... nơng nghiệp hữu với vi? ??c tăng cường sử dụng chế phẩm sinh học, phân bón hữu canh tác trồng xu hướng chung Vi? ??t Nam nói riêng giới nói chung Vi? ??c sử dụng phân bón hữu (hữu truyền, hữu sinh học, hữu