Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trườngNghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trường
Trang 3Người hướng dẫn khoa học: 1 PGS TS Lê Như Kiểu 2 TS Dư Ngọc Thành
Vào hồi , ngày tháng năm 2024
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia;
- Trung tâm Số Đại học Thái Nguyên;
Trang 4CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
[1] Nguyễn Thế Khoa, Lê Như Kiểu, Dư Ngọc Thành, Lê Thị
Thanh Thủy (2023), "Isolation and screening indigenousmicroorganisms capable of degrading cellulose to treat hemphurd in Thanh Hoa province (Phân lập, tuyển chọn vi sinh vậtbản địa phân giải xenlulo cao để sản xuất chế phẩm vi sinh vật
xử lý bã thải cây Gai xanh tại Thanh Hóa)", Tạp chí Khoa học
- Đại học Tân Trào, Tập 9, Số 1 - 1/2023, Tr 171 -180.
[2] Nguyễn Thế Khoa, Lê Như Kiểu, Dư Ngọc Thành, Lê Thị
Thanh Thủy (2023), "Phân lập, tuyển chọn vi sinh vật cố địnhNitơ, phân giải lân từ đất nhằm xử lý bã thải cây Gai xanh
trồng tại Thanh Hóa", Tạp chí Tài nguyên và Môi trường, Số 7
- 4/2023, Tr 50 - 53.
[3] Nguyễn Thế Khoa (2023), " Nghiên cứu xử lý bã thải Gai
xanh trong sản xuất sợi dệt thành phân hữu cơ tại tỉnh Thanh
Hoá", Tạp chí Khoa Học Đất, Số 72/2023, tr 38-45.
Trang 5MỞ ĐẦU1 Đặt vấn đề
Trong quá trình sản xuất, lượng bã thải từ việc nghiền cây Gaixanh lấy sợi là rất lớn Tuy là phế thải nhưng trong bã cây lại cónhiều chất hữu cơ "bổ béo" mà cây Gai xanh đã hút từ đất nhưprotêin, lipít, các chất khoáng, vitamin
Mỗi năm 1ha cây Gai xanh cần lượng phân bón hóa học vàokhoảng 1,9 tấn Với diện tích 460 ha trồng Gai xanh và còn phát triểnhơn nữa trong thời gian tới thì nhu cầu phân bón của nông dân là rất lớn.
Chính vì vậy, đề tài luận án “Nghiên cứu quy trình xử lý bãthải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảmbảo an toàn môi trường” được thực hiện nhằm đáp ứng yêu cầu xử
lý hiệu quả số lượng lớn bã thải, giảm ô nhiễm môi trường và tạo raloại phân bón hữu cơ phục vụ cho sản xuất cây Gai xanh nói riêng vàcác cây trồng khác nói chung, góp phần sản xuất nông nghiệp theohướng kinh tế tuần hoàn, tạo sản phẩm sạch, an toàn.
Đề tài có ý nghĩa thực tiễn tận dụng hiệu quả chất thải nôngnghiệp, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nâng cao năng suấtcây trồng và phù hợp với xu hướng phát triển kinh tế tuần hoàn.
2 Đóng góp mới của luận án
- Phân lập và tuyển chọn được 02 chủng xạ khuẩn có khả năngphân giải xenlulo cao phù hợp để xử lý bã thải trồng cây gai xanhlàm nguyên liệu sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh Các chủng này đãđược định tên đến loài bằng phân tích trình tự 16S – rARN.
- Phân lập và tuyển chọn được 03 chủng vi khuẩn cố định nitơ,phân giải phốt phát vô cơ khó tan, kích thích sinh trưởng có hoạt tínhsinh học cao phù hợp với điều kiện thổ nhưỡng của tỉnh Thanh Hóađể sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh
- Đã xây dựng được quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh từ cácchủng vi sinh tuyển chọn được và quy trình sử dụng chế phẩm vi sinhđể xử lý bã thải trồng cây Gai xanh thành phân bón hữu cơ vi sinh đạttiêu chuẩn theo quy định hiện hành của Bộ Nông nghiệp và Phát triểnnông thôn Sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh từ bã thải bón cho câyGai xanh, giúp giảm ô nhiễm môi trường do tái sử dụng bã thải dưthừa sau sản xuất thành sản phẩm có ích.
Trang 6Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU1.1 Tổng quan về cây Gai xanh
Cây Gai xanh (Boehmeria nivea L Gaud) tên tiếng Anh làGreen Ramie, Chinese grass, thuộc họ Gai xanh (Urticaceae), là loại
cây song tử diệp, đâm chồi lưu niên, cao 0,9 - 2,1m, cây lưỡng tính,thụ phấn nhờ gió Là loài lưỡng bội với 2n=14 (Balakrishna Gowda,2010) Toàn bộ cây Gai xanh gồm có 2 phần liên quan mật thiết: bộphận khí sinh và bộ phận địa sinh Bộ phận khí sinh gồm có các thânkhí sinh, cành, lá, hoa, quả; bộ phận địa sinh gồm có các loại thânngầm và các loại rễ (Trung tâm tiền sử Đông Nam Á, 2003).
Mặt cắt ngang sợi Gai xanh có hình hơi dẹt, hình dạng khôngđều, có vách dày và thon nhọn ở 2 đầu
Sợi Gai xanh là loại sợi có giá trị vì nó mịn, bóng, độ bền cao,chịu lực tốt, chịu ẩm tốt và có khả năng trộn với tất cả các loại sợi tựnhiên và nhân tạo khác Sợi Gai xanh kháng lại các hoạt động hóahọc tốt hơn so với các loại sợi khác và ít chịu ảnh hưởng của vikhuẩn, nấm bao gồm cả nấm mốc Tuy nhiên, sợi Gai xanh cũng chịuảnh hưởng bởi một số sinh vật trong điều kiện nóng và ẩm
Gai xanh là một trong những cây lấy sợi từ vỏ rất có giá trị vìsợi Gai xanh có nhiều đặc tính quý và do đó có nhiều công dụng quantrọng Sợi Gai xanh là loại sợi dệt cổ xưa nhất, được sử dụng từ thờitiền sử ở Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, được nhắc đến và ngợi catrong nhiều bài thơ cổ (Sanskrit) (Brink M và Escobin R.P., 2003).
Gai xanh không chỉ là là cây công nghiệp mà còn là một câydược liệu rất đáng phát triển.
1.2 Tình hình sản xuất, chế biến và xử lý phế thải cây Gai xanhtrên thế giới
Cây Gai xanh có thể có nguồn gốc từ phía tây và trung phần TrungQuốc, nó đã trở thành cây trồng rất lâu đời ở Trung Quốc rồi lan dần sangcác nước châu Á Trên thế giới, cây Gai xanh phân bố ở Ấn Độ, Malaysia,Lào, Campuchia, Philippin, Trung Quốc và Nhật Bản
Những nghiên cứu cho thấy cây Gai xanh có tiềm năng phát triểntheo nhiều hướng, là nguồn nguyên liệu cho công nghiệp dệt may, côngnghệ thức ăn chăn nuôi, phục vụ nghiên cứu cơ bản và phát triển dượcliệu, thực phẩm và thực phẩm chức năng Có thể thấy, cây Gai xanh làcây có ý nghĩa kinh tế cần được lưu ý phát triển.
Trang 71.3 Tình hình sản xuất, chế biến và xử lý bã thải cây Gai xanh ởViệt Nam
Ở Việt Nam, cây Gai xanh được biết đến từ cổ xưa Người tatrồng cây Gai xanh lấy sợi dệt thành vải “bố”, một loại vải thô dùnglàm bao tải hoặc sợi để đan lưới bắt cá và làm dây cung, tên, nỏ…Cây Gai xanh phân bố chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam, dướidạng cây trồng hoặc cây bán hoang dã
Ủy ban nhân dân tỉnh Thanh Hóa phê duyệt đề án phát triểnvùng nguyên liệu cây Gai xanh phục vụ nhà máy sản xuất sợi dệt tạixã Cẩm Tú, huyện Cẩm Thủy đến năm 2020 và định hướng đến năm2030 Đề án cũng định hướng rõ diện tích trồng cây Gai xanh chotừng địa phương theo từng giai đoạn cụ thể.
Hiện nay bã thải chủ yếu được ủ theo phương pháp truyềnthống, thời gian lâu và chất lượng phân không cao Vì vậy, cần cónhiều giải pháp phù hợp để xử lý các chất thải tạo ra trong quá trìnhsản xuất và đảm bảo môi trường sống sạch, an toàn Đặc biệt việc táisử dụng bã thải nông nghiệp làm phân bón đang là giải pháp đượcquan tâm, thân thiện với môi trường.
1.4 Sử dụng vi sinh vật trong xử lý các hợp chất giàu xenlulo
1.4.1 Vi sinh vật phân giải xenlulo
Nhiều loại vi sinh vật (VSV) phân giải xenlulo đã được nghiên
cứu, xác định trong nhiều năm (Milala M.A et al., 2005; Schwarz
W.H., 2001; Rubén López et al., 2016.; Gaurab Karki 2019 ) - Vi khuẩn là nhóm được nghiên cứu nhiều nhất từ khoảng thếkỷ 19 đến nay Các nhà khoa học đã phân lập được một số chủngVSV có khả năng phân giải xenlulo từ phân và dạ cỏ của động vậtnhai lại Đầu thế kỷ 20, người ta phân lập được các nhóm vi khuẩnhiếu khí phân giải xenlulo Trong môi trường có độ ẩm cao thườnglàm tăng khả năng phân giải xenlulo và hemixenlulo của các nhóm vikhuẩn, nhưng chủ yếu là các nhóm vi khuẩn hiếu khí
- Xạ khuẩn là một nhóm vi khuẩn đặc biệt, Gram dương, hiếukhí, tế bào đặc trưng bởi sự phân nhánh, hệ sợi chia thành khuẩn tycơ chất và khuẩn ty khí sinh, bào tử bắn, thường có mặt quanh nămtrong các loại đất Xạ khuẩn phân giải xenlulo thường được phân lậptừ các mẫu đất, mùn rác, mẫu mùn ở những nơi có chứa xenlulo
- Nhóm nấm: có nhiều loài nấm phân giải xenlulo mạnh nhưng
phần lớn chúng thường phân hủy xenlulo khi nhiệt độ cao và ở nhiệtđộ 20 - 30oC, pH trong khoảng từ 3,5 - 6,6 Vì vậy, chúng thườngphân hủy xenlulo ở giai đoạn cuối của bể ủ, khi nhiệt độ bể ủ lạnh đi
Trang 81.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phângiải xenlulo của VSV
Quá trình tổng hợp các enzyme phân giải xenlulo và lignin củaVSV chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố Yếu tố bên trong như: thànhphần, số lượng các chất dinh dưỡng, cũng như các yếu tố bên ngoàinhư: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, oxy, chất hữu cơ, pH của môi trường… đều có ảnh hưởng không nhỏ tới mọi hoạt động sống của VSV,khi nó gắn liền chặt chẽ với môi trường Các yếu tố bên trong và bênngoài này có thể làm kích thích hoặc ức chế sự sinh trưởng, thậm chícó thể tiêu diệt VSV.
1.5 Một số nghiên cứu về khả năng ứng dụng các nhóm VSV trongcung cấp dinh dưỡng cây trồng
1.5.1 VSV cố định nitơ
Nitơ là chất dinh dưỡng quan trọng với sinh trưởng và năng suấtcủa cây Khoảng 78 -80% nitơ có trong không khí, nhưng cây trồngkhông sử dụng được nguồn nitơ này Nitơ trong không khí đượcchuyển thành dạng dễ hấp thụ với cây trồng thông qua quá trình cốđịnh nitơ bởi các VSV sử dụng enzyme nitrogenase (Nguyễn VănGiang và cs., 2022).
Một số vi khuẩn nội sinh cố định nitơ (cố định đạm) đã đượcphân lập từ cây lúa và có thể cung cấp nitơ cố định được cho cây chủ
(Gyaneshwar et al., 2002) Nhiều chủng vi khuẩn nội sinh có phổ ký
chủ rộng
Hiện nay, ở Việt Nam đã sử dụng các VSV cố định nitơ để sảnxuất nhiều loài phân vi sinh khác nhau dưới các thương phẩm:Nitragin, Rhidafo, Azotobacterin, Azogin, Dasvila, và đã thửnghiệm trên phạm vi cả nước.
1.5.2 VSV phân giải lân hay VSV hòa tan phốt phát (PhosphateSolubilizing Microorganisms - PSM)
Phốt pho (P) là một chất dinh dưỡng thiết yếu cho thực vật, thamgia như một thành phần cấu trúc của axit nucleic, phospholipid vàadenosine triphosphate (ATP), là yếu tố chính của quá trình trao đổi
chất và sinh hóa (Khan et al., 2009; Richardson và Simpson, 2011).
Cây hấp thụ P ở hai dạng hòa tan: đơn bazơ (H2PO4) và hai bazơ(HPO42−) (Glass, 1989)
VSV phân giải lân được chia thành hai nhóm: VSV phân giải lânhữu cơ và VSV phân giải lân vô cơ.
Trang 91.5.3 VSV kích thích sinh trưởng
Axit Indole -3 -Acetic (IAA), là chất kích thích sinh trưởng thựcvật thuộc nhóm auxin được xác định giữ vai trò trung tâm trong sựtăng trưởng ở thực vật IAA thường được dùng như một chất điềuhòa quá trình sinh học, giúp kích thích kéo dài tế bào bằng cách thayđổi các điều kiện nhất định như tính thấm lọc, tăng tính thấm nước,giảm áp lực thành tế bào và tăng tổng hợp thành tế bào IAA còn kìmhãm quá trình rụng lá, hoa, đặc biệt hạn chế hiện tượng rụng quả nhỏ,giúp cuống chắc khỏe, thúc đẩy sự ra hoa, tạo quả
1.6 Tình hình nghiên cứu, sản xuất phân hữu cơ, hữu cơ vi sinhtừ phụ phẩm nông nghiệp trên thế giới và Việt Nam
1.6.1 Trên thế giới
Sử dụng phế phụ phẩm trồng trọt của vụ trước cho cây trồng vụsau được coi là một giải pháp đúng đắn nhằm tận dụng nguồn hữu cơsẵn có bổ sung cho đất đồng thời phế phụ phẩm trồng trọt còn cungcấp cho cây trồng một lượng dinh dưỡng đáng kể đặc biệt là kali
Những yếu tố như nhu cầu ngày càng tăng đối với các sản phẩmhữu cơ, tiềm năng cải thiện năng suất thu hoạch, tiềm năng giảmthiểu rủi ro so với sử dụng hóa chất, giảm chi phí quản lý tồn dư khisử dụng các chế phẩm sinh học nông nghiệp đang trở thành động lựcthúc đẩy sự tăng trưởng của thị trường này trong khu vực
1.6.2 Ở Việt Nam
Tại Việt Nam, từ xa xưa người nông dân đã biết sử dụng phân ủ(compost) sản xuất từ phế thải chăn nuôi phục vụ cho sản xuất nôngnghiệp Hiện nay, do chăn nuôi nông hộ là chủ yếu nên biện pháp truyềnthống để xử lý chất thải phổ biến là ủ làm phân bón hữu cơ (ủ compost).Phế phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, thân lá cây bộ đậu (lạc và đậutương), bã mía, lõi ngô cũng là nguồn phế thải giàu ligno -xenlulo rấtphù hợp cho sản xuất phân bón hữu cơ/hữu cơ vi sinh Có nhiều cách sửdụng phế phụ phẩm nông nghiệp kết hợp với chất thải chăn nuôi để tạonguồn hữu cơ như vùi lại cho đất, ủ phân compost…
Có một số công nghệ ủ phân hữu cơ ở Việt Nam như sau: ủ phânđống, ủ phân buồng hộp, ủ phân rãnh lộ thiên có quay và sục khí và ủphân trong thùng kín có khuấy và sục khí cơ học Nhìn chung, các cơsở sản xuất phân hữu cơ trong nước hiện nay đều đầu tư công nghệsản xuất đơn giản hơn
Trang 10Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1 Đối tượng, phạm vi, địa điểm và thời gian nghiên cứu
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu
- Bã thải cây Gai xanh lấy tại Thanh Hóa
- Giống VSV có khả năng phân giải hữu cơ từ bã thải Gai xanh - Cây Gai xanh đang trồng tại Thanh Hóa.
2.1.2 Phạm vi nghiên cứu
Vùng trồng cây Gai xanh tại Thanh Hóa; Bã thải cây Gai xanhlấy tại Thanh Hóa; các chủng VSV có hoạt tính phân giải xenlulo, cốđịnh nitơ, phân giải lân, kích thích sinh trưởng
2.1.3 Địa điểm nghiên cứu
Viện Thổ nhưỡng Nông hóa Một số xã ở tỉnh Thanh Hóa.
2.1.4 Thời gian nghiên cứu: tháng 08/2018 đến tháng 8/2021.
2.2 Nội dung nghiên cứu
2.2.1 Điều tra tình hình sản xuất và chế biến sợi Gai xanh
2.2.2 Hiện trạng môi trường và tình hình xử lý bã thải cây Gai
xanh sau thu hoạch
2.2.3 Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có ích để xử lýnguyên liệu và bổ sung tạo phân hữu cơ vi sinh
2.2.4 Nghiên cứu nhân sinh khối VSV phân giải xenlulo, cố
định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, kích thích sinh trưởng thực vậttrên thiết bị lên men 3 lít
2.2.5 Sản xuất các chế phẩm VSV phục vụ cho thử nghiệm2.2.6 Xây dựng quy trình xử lý bã thải Gai xanh thành phân hữucơ vi sinh
2.2.7 Đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh đến cây Gaixanh tại Thanh Hóa
2.3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Vật liệu và thiết bị nghiên cứu
- Các mẫu đất trồng Gai xanh, mẫu đất màu thu thập tại một số
xã, huyện ở tỉnh Thanh hóa.
- Bã thải cây Gai xanh, vôi bột, phân NPK - Giống Gai xanh AP1.
- Thiết bị và hóa chất sử dụng: Thiết bị và hóa chất của phòng
nghiên cứu vi sinh thuộc Viện Thổ nhưỡng Nông hóa.
Trang 11- Các môi trường nuôi cấy VSV: Môi trường Asby; Môi trườngKing B; Môi trường Pikovskaia; Môi trường AT; Môi trường Hans;Môi trường Gauze I; Môi trường CMC đặc; Môi trường LB; Môitrường PDA; Thuốc thử lugôn.
2.3.2 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp thu thập số liệu; Phương pháp tính toán, dự báokhối lượng, tính chất bã thải cây Gai xanh; Phương pháp xác định cácchỉ tiêu lý, hóa học bã thải; Phương pháp xác định mật độ vi khuẩnvà xạ khuẩn phân giải xenlulo; Phương pháp phân lập và xác địnhhoạt tính sinh học các chủng VSV có khả năng phân hủy xenluloPhânlập và xác định hoạt tính sinh học các chủng VSV cố định nitơ tự do;Phân lập và xác định hoạt tính sinh học các chủng VSV phân giải lân
Phân lập và xác định hoạt tính sinh học các chủng VSV kíchthích sinh trưởng thực vật (IAA) nhóm Bacillus, Azotobacter.
Phương pháp nghiên cứu đặc điểm nuôi cấy và hình thái theoNguyễn Lân Dũng (1998)
Kiểm tra mật độ VSV theo phương pháp KochXác định tên loài VSV của các chủng VSV phân lậpĐánh giá an toàn sinh học VSV tuyển chọn;
Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1 Điều tra tình hình sản xuất và chế biến sợi Gai xanh trên địa
b) Năng suất:
Bình quân 1 năm cây Gai xanh thu hoạch từ 4 - 5 lứa, thậm chí 6lứa Năng suất trung bình hiện nay 24,58 tấn/ha/vụ (gồm cả vỏ, thân,lá tươi) Trong đó, đất bãi bồi 26,08 tấn/ha/vụ; đất lúa 1 vụ đạt 25,27tấn/ha/vụ; đất gò đồi 22,33 tấn/ha/vụ; đất vườn tạp 22,75 tấn/ha/vụ
c) Sản lượng:
Trang 12Tổng sản lượng Gai xanh tươi thu hoạch (bao gồm cả thân, vỏ,lá) khoảng 13,022 tấn, trong đó sản lượng thu hoạch năm 2016 đạt3.000 tấn.
d) Đất trồng Gai xanh
Cây Gai xanh tại tỉnh Thanh Hóa được trồng chủ yếu trên đấtbãi bồi, đất lúa 1 vụ, đất gò đồi, vườn tạp Trong đó: Đất bãi bồi diệntích 60,39 ha, đất lúa 1 vụ 27,02 ha, đất gò đồi 22,59 ha và đất vườntạp 10,88 ha
e) Phát triển vùng nguyên liệu trong tương lai
- Giai đoạn 2018 - 2020: vùng đất trồng Gai xanh được bố trí ở
những nơi thuận lợi về giao thông, thủy lợi, đất đai và đã được ngườidân địa phương hiểu biết hoặc đang trồng sản xuất
Tổng diện tích đất trồng Gai xanh giai đoạn 2018 - 2020 là3.000 ha, tập trung ở 8 huyện, gồm 58 xã
Năng suất Gai xanh toàn vùng bình quân 100 tấn/ha/năm; tổngsản lượng Gai xanh đạt 300.000 tấn Gai xanh tươi/năm (bao gồmthan, vỏ, lá) Trong đó, diện tích Gai xanh ở đất lúa 1 vụ năng suấtđạt 105 tấn tươi/ha/năm, sản lượng đạt 40.160 tấn; đất bãi màu năngsuất đạt 105 tấn tươi/ha/năm, sản lượng đạt 95.500 tấn; đất gò đồinăng suất đạt 95 tấn/tươi/ha/năm, sản lượng đạt 63.846 tấn; đất khácnăng suất đạt 95 tấn/tươi/ha/năm, sản lượng đạt 98.380 tấn.
- Giai đoạn 2021 - 2025: tiếp tục mở rộng diện tích trồng Gai
xanh ở các huyện còn lại với 3.457ha, ở 10 huyện gồm 65 xã.
Tổng diện tích trồng Gai xanh nguyên liệu đến năm 2025 là6.457ha, bố trí ở 12 huyện/123 xã Năng suất Gai xanh toàn vùngbình quân 110 tấn/ha/năm; tổng sản lượng Gai xanh đạt 720.000 tấnGai xanh tươi/ha/năm (bao gồm thân, vỏ, lá).
- Định hướng đến năm 2030
Phát triển vùng nguyên liệu ổn định với diện tích 6.457 ha , tậptrung 12 huyện và 123 xã; năng suất Gai xanh toàn vùng bình quân115 tấn/ha/năm; sản lượng Gai xanh đạt 750.000 tấn Gai xanhtươi/ha/năm (gồm thân, vỏ, lá)
g) Hiệu quả mang lại từ cây Gai xanh
- Về kinh tế: Cây Gai xanh trồng 1 năm thu hoạch 10 năm, mỗi
năm thu hoạch 4 vụ, lợi nhuận kinh tế trên một ha/năm khoảng 30,7 42,7 triệu đồng, cao hơn một số cây trồng khác Mang lại nguồn thunhập ổn định, lâu dài cho người dân, hiệu quả kinh tế cao hơn nhữngloại cây trồng công nghiệp tại địa phương
Trang 13Về xã hội: Chuỗi giá trị này tạo ra hiệu quả kinh tế lâu dài, bền
vững, tạo việc làm thường xuyên cho gần 1.000 công nhân tại nhàmáy và hơn 5.000 hộ dân trong vùng nguyên liệu
- Về môi trường: Với những đặc tính sinh học của cây Gai xanh,
việc phát triển cây Gai xanh có thể bảo vệ cho đất, bảo vệ môi trườngđầu nguồn, bảo vệ nguồn nước… tăng khả năng che phủ đất, giảmthiểu thoái hóa, ô nhiễm đất, chống xói mòn, rửa trôi đất.
3.1.2 Diện tích vùng trồng Gai xanh thâm canh
Trên cơ sở diện tích vùng Gai xanh nguyên liệu và hệ thống hạtầng kỹ thuật hiện có; mô hình trồng Gai xanh thâm canh trong quátrình khảo nghiệm, sản xuất thử; khả năng đầu tư hệ thống hạ tầng kỹthuật và ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến vào thâmcanh Gai xanh của người dân và doanh nghiệp Nhằm tạo nâng caonăng suất, chất lượng Gai xanh nguyên liệu trong thời gian thời, dựkiến xây dựng vùng thâm canh Gai xanh nguyên liệu với diện tích1.838ha chiếm 30% tổng diện tích toàn vùng nguyên liệu
3.2 Hiện trạng môi trường và tình hình xử lý bã thải cây Gai xanh sauthu hoạch
3.2.1.Tính toán khối lượng bã thải cây Gai xanh
Theo báo cáo để thu được 1 kg vỏ Gai xanh tươi cần tới 7 kgthân Gai xanh tươi (gồm cả lá, thân) Trong Giai đoạn 2017 - 2020,khối lượng vỏ Gai xanh tươi cần cho nhu cấp sản xuất của nhà máy là45.000 Tấn tương đương với khối lượng thân Gai xanh tươi là300.000 tấn Giai đoạn 2021 - 2025, khối lượng vỏ Gai xanh tươi cầncho nhu cấp sản xuất của nhà máy là 99.000 tấn, tương đương vớikhối lượng thân Gai xanh tươi là 693.000 tấn Như vậy, lượng bã thảihữu cơ là 601.000 tấn/năm Nếu có biện pháp xử lý thích hợp thì đâysẽ là nguồn nguyên liệu rất lớn cho sản xuất phân bón hữu cơ vi sinhcho sản xuất nông nghiệp, giảm ô nhiễm môi trường.
3.2.2 Phân tích thành phần lý, hóa, sinh học bãthải cây Gai xanh
a, Tính chất cảm quan, kích thước, màu, mùi
Bã Gai xanh thu thập từ Thanh Hóa có kích thước từ 5 - 7cm,màu vàng trắng và có chỗ màu sẫm hơn, mùi ngái, các sợi liên kếtvới nhau thành đám, búi, mảng Bã thải Gai xanh trong mẫu là hỗnhợp xơ sợi và nước, kích thước sợi từ 0,2 - 1,4cm, tỷ lệ kích thước từ0,6 - 1,1cm chiếm cao nhất.
b, Tính chất lý, hoá, sinh học
Trang 14Kết quả phân tích một số chỉ tiêu lý, hóa, sinh học trong bã thải câyGai xanh tại tỉnh Thanh Hóa cho thấy: độ ẩm bã Gai xanh đạt 16,81%;pH đạt 6,9; hàm lượng cacbon tổng số đạt khá 21,76%; Nitơ tổng số đạt2,73%; P2O5 tổng số (0,82%) và K2O tổng số 0,62% Trong bã thải cótồn tại VSV phân giải xenlulo tự nhiên, tuy nhiên tỷ lệ chỉ đạt 9,5% x102 CFU/g Kết quả này cho thấy bã thải cây Gai xanh là nguồn nguyênliệu quý có thể sử dụng làm phân hữu cơ/hữu cơ vi sinh.
3.2.3 Tình hình xử lý bã thải cây Gai xanh sau thu hoạch
Cây Gai xanh là cây nguyên liệu hàng đầu để làm sợi dệt chongành may mặc Tuy nhiên, hiện nay người dân thu hoạch Gai xanhlấy vỏ xong thì thường bỏ các bã thải, lá khô ngoài đồng ruộng và tựhoai mục Chính vì vậy, cần có biện pháp xử lý bã Gai xanh dễ thựchiện, hiệu quả, tốt cho đất và cây trồng để người nông dân có thể ápdụng vào trồng cây Gai xanh.
Ở các vùng trồng Gai xanh khác nhau (đất gò đồi, bãi bồi, lúa 1vụ), người dân có tập quán khác nhau trong sử dụng chất thải cây Gaixanh Tuy nhiên hầu hết người dân để khô rồi đốt tại ruộng Trong100 hộ điều tra tại 3 vùng có 70 - 83% số hộ đốt tại ruộng; 12 - 30%số hộ sử dụng bón cho cây trồng vụ sau (để tự hoai mục trên ruộng)và 5 - 10% số hộ sử dụng để làm chất đốt.
3.3 Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có ích để xử lýnguyên liệu và bổ sung tạo phân hữu cơ vi sinh
3.3.1 Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có khả năng phângiải xenlulo cao từ các mẫu đất thu thập tại Thanh Hóa
3.3.1.1 Phân lập
Tiến hành phân lập VSV phân giải xenlulo từ 20 mẫu đất trồngcây màu, 25 mẫu đất trồng Gai xanh tại Thanh Hóa và 2 mẫu phânbón hữu cơ từ bã thải Gai xanh tại huyện Ngọc Lặc, kết quả cho thấy: - Trên đất trồng Gai xanh đã phân lập được 04 chủng vi khuẩnvà 06 chủng xạ khuẩn phân giải xenlulo từ 20 mẫu đất Hoạt tính thấp(đường kính vòng phân giải từ 0,7 – 2,7cm).
- Trên đất màu đã phân lập được 07 chủng vi khuẩn và 13chủng xạ khuẩn phân giải xenlulo từ 20 mẫu đất Đường kính vòngphân giải từ 1,5 – 2,7cm.
- Đã tuyển chọn từ nguồn phân lập VSV phân giải xenlulo trongcác mẫu phân bón hữu cơ, 02 chủng xạ khuẩn phân giải xenlulo cóhoạt tính cao (đường kính vòng phân giải từ 3,0 – 3,5 cm).
3.3.1.2 Tuyển chọn các chủng VSV có khả năng phân giảixenlulo cao