Nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chế phẩm vi sinh xử lý cành lá chè làm phân bón hữu cơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        NGUYỄN MAI PHƯƠNG NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH XỬ LÝ CÀNH LÁ CHÈ LÀM PHÂN BÓN HỮU CƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        NGUYỄN MAI PHƯƠNG NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH XỬ LÝ CÀNH LÁ CHÈ LÀM PHÂN BÓN HỮU CƠ CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Mà SỐ : 60.44.03.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ NHƯ KIỂU HÀ NỘI, 2013 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Tôi xin cam ñoan các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc./. Tác giả luận văn Nguyễn Mai Phương Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và thực hiện ñề tài, tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ, những ý kiến ñóng góp, chỉ bảo quý báu của các thầy giáo, cô giáo Khoa Quản lý ñất ñai và Khoa Môi trường trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. ðể có ñược kết quả nghiên cứu này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tôi còn nhận ñược sự hướng dẫn chu ñáo, tận tình của thầy giáo TS. Lê Như Kiểu là người hướng dẫn trực tiếp tôi trong suốt thời gian nghiên cứu ñề tài và viết luận văn. Tôi cũng nhận ñược sự giúp ñỡ, tạo ñiều kiện của các anh chị tại Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, bạn bè ñồng nghiệp, sự ñộng viên của gia ñình và người thân. Với tấm lòng biết ơn, tôi xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp ñỡ quý báu ñó! Tác giả luận văn Nguyễn Mai Phương Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp iii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH ix MỞ ðẦU 1 1. Tính cấp thiết của ñề tài 1 2. Mục ñích 2 3. Yêu cầu 2 Chương 1. TỔNG QUAN 3 1.1. ðịnh nghĩa cây chè 3 1.2. Hiện trạng tồn dư của phế phụ phẩm trong chế biến chè 3 1.3. Thành phần hoá học chính của chè 5 1.3.1. Xenlulo 5 1.3.2. Các nguyên tố tro 6 1.3.3. Tanin 8 1.3.4. Cafein (hay hợp chất Ankaloit) 14 1.4. Cơ sở khoa học của quá trình phân hủy xenlulo 14 1.4.1. Sinh tổng hợp xenlulaza của vi sinh vật 14 1.4.2. Cơ chế phân giải xenlulo 15 1.4.3. Vi sinh vật phân giải xenlulo 18 1.5. Các nghiên cứu và ứng dụng chế phẩm vi sinh xử lý các sản phẩm chè nhằm bảo vệ môi trường và ñem lại hiệu quả kinh tế. 22 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp iv Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1. ðối tượng nghiên cứu 26 2.1.1. ðối tượng nghiên cứu 26 2.1.2. Vật liệu 26 2.2. Nội dung nghiên cứu 26 2.2.1. Phân lập các chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải xenlulo cao 26 2.2.2. Lựa chọn tổ hợp vi sinh vật ñể sản xuất chế phẩm phân giải xenlulo 26 2.2.3. Sản xuất chế phẩm 26 2.2.4. ðánh giá chất lượng chế phẩm vi sinh và chất hữu cơ sau ủ 26 2.3. Phương pháp nghiên cứu 27 2.3.1. Phân lập các chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải xenlulo cao 27 2.3.2. ðánh giá ñặc tính sinh học của các chủng vi sinh vật 28 2.3.3. Phương pháp chọn chất mang 30 2.3.4. Phương pháp thí nghiệm trong nhà lưới 31 2.3.5. ðánh giá ñộ chín của chất hữu cơ sau ủ theo thông tư số 36/2010/TT- BNNPTNT 32 2.4. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 32 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1. Phân lập các chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải xenlulo cao 34 3.1.1. Phân lập các chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải xenlulo cao 34 3.1.2. ðánh giá khả năng phân giải xenlulo của các chủng VSV 35 3.2. Lựa chọn tổ hợp vi sinh vật ñể sản xuất chế phẩm phân giải xenlulo 37 3.2.1. Xác ñịnh tổ hợp chủng vi sinh vật ñể sản xuất chế phẩm 37 3.2.2. ðánh giá khả năng phân giải xenlulo của các tổ hợp VSV và chọn ra tổ hợp tốt ñể sản xuất chế phẩm 40 3.3. Sản xuất chế phẩm 41 3.3.1. Nghiên cứu các thông số kĩ thuật lên men nhân sinh khối của các chủng vi sinh vật lựa chọn. 42 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp v 3.3.2. Chọn chất mang 52 3.4. ðánh giá hiệu quả xử lý cành lá chè của chế phẩm 58 3.4.1. Kết quả phân tích thành phần cành lá chè trước khi ủ 59 3.4.2. Kết quả xử lý cành lá chè làm phân bón 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 1. Kết luận 67 2. Kiến nghị 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC 70 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ctv Cộng tác viên CT Công thức VSV Vi sinh vật FAO Tổ chức lương thực và nông nghiệp liên hợp quốc VK Vi khuẩn XK Xạ khuẩn CHC Chất hữu cơ CMC Cacbon- Methyl-xenluloza Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp vii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1 Khối lượng cành lá chè của các nhà máy tại tỉnh Phú Thọ 4 1.2 Hàm lượng tro trong lá chè (tính theo % chất khô) 7 1.3 Thành phần tổ hợp Tanin trong lá chè tươi và chè xanh 9 1.4 ðặc ñiểm sinh lý của một số vi khuẩn phân giải xenlulo 21 3.1 Các chủng vi sinh vật phân lập 34 3.2 Hoạt tính phân giải xenlulo của các chủng VSV phân lập 36 3.3 Khả năng tác ñộng tương hỗ giữa các chủng xạ khuẩn tuyển chọn 37 3.4 Khả năng tác ñộng tương hỗ giữa các chủng tổ hợp 1 38 3.5 Khả năng tác ñộng tương hỗ giữa các chủng tổ hợp 2 38 3.6 Mật ñộ tế bào và hoạt tính phân giải xenlulo của các chủng VSV trước và sau khi nhiễm vào chất mang 41 3.7 Các chủng vi sinh vật sử dụng sản xuất chế phẩm 41 3.8 Ảnh hưởng pH môi trường ñến mật ñộ và hoạt tính sinh học của các chủng vi khuẩn hữu ích 43 3.9 Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến sự sinh trưởng và phát triển của các chủng vi khuẩn 44 3.10 Ảnh hưởng của tốc ñộ sục khí ñến mật ñộ tế bào của các chủng vi khuẩn lựa chọn 45 3.11 Ảnh hưởng của tốc ñộ cánh khuấy ñến mật ñộ tế bào của các chủng vi khuẩn lựa chọn 46 3.12 Khả năng sinh trưởng và phát triển của các chủng vi khuẩn lựa chọn trên các loại môi trường khác nhau 47 3.13 Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấp 1 ñến mật ñộ tế bào của các chủng vi khuẩn lựa chọn 48 3.14 Các thông số kỹ thuật lên men tối ưu của các chủng (V12, V14) 49 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp viii 3.15 ðộng thái phát triển của chủng V12 trên thiết bị lên men chìm 49 3.16 ðộng thái phát triển của chủng V14 trên thiết bị lên men chìm 50 3.17 Các thông số kỹ thuật lên men tối ưu của chủng X2, X3 50 3.18 ðộng thái phát triển của chủng X2 trên thiết bị lên men chìm 51 3.19 ðộng thái phát triển của chủng X3 trên thiết bị lên men chìm 51 3.20 Mật ñộ tế bào các chủng vi sinh vật khi nuôi cấy trên các nguồn cơ chất khác nhau 52 3.21 Mật ñộ tế bào các chủng vi khuẩn khi nuôi ở các tỷ lệ bột ñậu tương khác nhau 53 3.22 Mật ñộ tế bào các chủng vi khuẩn khi nuôi trong cơ chất với các tỷ lệ rỉ ñường 54 3.23 Mật ñộ tế bào các chủng vi khuẩn khi nuôi trong cơ chất với các tỷ lệ giống cấy 55 3.24 Số lượng tế bào vi sinh vật khi bảo quản ở các ñộ ẩm khác nhau theo thời gian 56 3.25 Thành phần lý hóa học trong cành lá chè 59 3.26 VSV có trong ñống ủ 59 3.27 Mật ñộ tế bào vi khuẩn trong ñống ủ theo thời gian 62 3.28 Mật ñộ tế bào xạ khuẩn trong ñống ủ 63 3.29 Mật ñộ Coliform 64 3.30 Một số chỉ tiêu ñánh giá chất lượng hữu cơ sau ủ 65 [...]... áp d ng x lý rác th i sinh ho t, chưa ñư c áp d ng nhi u trong vi c x lý cành lá chè cũng như ñưa ra công th c x lý phù h p cho các vùng tr ng chè Do v y, vi c nghiên c u tuy n ch n các ch ng gi ng vi sinh v t có kh năng phân gi i xenlulo cao ñ s n xu t ch ph m vi sinh x lý cành lá chè làm phân bón h u cơ ch t lư ng cao là r t c n thi t M i ñây nh t là nghiên c u bã h t chè làm phân bón h u cơ c a Tr... các ch t h u cơ làm nguyên li u s n xu t phân bón cung c p b sung tr l i cho ñ t là m t hư ng ñáng khích l Trư ng ð i H c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p 1 Do ñó, tôi ti n hành lu n văn: Nghiên c u s n xu t và ng d ng ch ph m vi sinh x lý cành lá chè làm phân bón h u cơ 2 M c ñích S n xu t và ng d ng ñư c ch ph m vi sinh x lý cành lá chè làm phân bón h u cơ 3 Yêu c u •... Bón ép xanh cành lá già và c Stilô cũng làm năng su t chè tăng 13,9 – 24,2% ð x p ñ t tăng 5%, ñ m n (0 – 20cm) tăng 0,3% khu ép xanh b ng cành lá chè già ð x p ñ t tăng 8,7% và mùn tăng 0,84 – 3,87% khu ép xanh b ng c Stilô T t nh t là ép xanh b ng ½ c Stilô + ½ cành lá chè già, s n lư ng chè tăng 3,19 – 16,4%, ñ m tăng 3 – 5% K t qu thí nghi m cho th y: Phân h u cơ vi sinh (phân , cành lá chè già ñ... m chè Phú H ti n hành th c nghi m phân bón trên 8000 m2 chè s n xu t kinh doanh, gi ng chè Trung Du 8 – 15 tu i t i Phú H , H p tác xã ð ng Tâm (Ninh Dân, Thanh Ba, Phú Th ) và Nông trư ng Chè Vân Lĩnh, không bón phân chu ng mà thay vào bón ép xanh, cành lá chè ñ n hàng năm vào tháng 1, c ng v i 800kg sunfat ñ m và 100kg clorua kali K t qu làm năng su t bình quân trong 8 năm ñ t 8000kg búp chè/ ha Bón. .. , x y ra r t ch m 1.4.3 Vi sinh v t phân gi i xenlulo Enzym xenlulaza là h enzym khá ph bi n h u h t các loài vi sinh v t có trong t nhiên, bao g m n m m c, x khu n và c vi khu n a N m m c Nhi u vi sinh v t có kh năng phân h y xenlulo nhưng ch có m t vài vi sinh v t có kh năng phân h y hi u qu xenlulo tinh th Các vi sinh v t phân h y xenlulo hi u khí như vi khu n và n m, s d ng xenlulo thông qua Trư... trong lá chè tươi và trong các lo i chè thành ph m n m trong kho ng 4-7%, hơn n a trong các lá chè già và các lá chè c p th p có ch a lư ng tro l n hơn so v i các lá non và chè cao c p, có th th y ñi u này qua b ng 1.2: B ng 1.2: Hàm lư ng tro trong lá chè (tính theo % ch t khô) Nguyên li u lo i 1 Vùng chè Lư ng tro chung Lư ng tro hoà tan Nguyên li u lo i 2 Lư ng Lư ng tro tro chung hoà tan Lá ñơn... Các nghiên c u và ng d ng ch ph m vi sinh x lý các s n ph m chè nh m b o v môi trư ng và ñem l i hi u qu kinh t Nguy n H u Phi t (1966 - 1967) (Trư ng Trung c p, B Nông trư ng) s d ng t , gu t, rơm r , cành lá chè không qua x lý t g c cho chè kinh doanh trên ñ t phi n th ch và phù sa c t i Nông trư ng Qu c doanh Tân Trào và tr i thí nghi m c a Trư ng Trung c p Nông lâm Tuyên Quang cho th y, ñ m ñ t chè. .. ng, thành ph n t h p c a tanin chè trong búp chè tươi ch y u g m các catesin và m t s h p ch t màu Hi n nay sau khi ñã xác ñ nh ñư c thành ph n hoá h c c a ph c ch t tanin chè, ngư i ta t p chung s nghiên c u vào v n ñ chuy n hoá c a các catesin trong quá trình lên men lá chè và s hình thành c a chúng trong cây chè B ng 1.3: Thành ph n t h p Tanin trong lá chè tươi và chè xanh Hàm lư ng tanin Tên ch... ng chè th gi i Trong ñó riêng Kênia chi m 62% s n lư ng chè toàn châu Phi và chi m 8% t ng s n lư ng chè th gi i T i Vi t Nam: c nư c hi n nay có 76 cơ s ch bi n chè v i t ng công su t 1046 t n chè tươi/ngày Trong ñó T ng Công ty chè Vi t Nam qu n lí 27 cơ s v i t ng công su t 542 t n/ ngày Các công ty chè ñ a phương có 49 cơ s v i t ng công su t 504 t n/ ngày, lo i quy mô 13- 48 t n/ ngày có 37 cơ. .. năng su t chè ñáng k và c i thi n lý hóa tính ñ t chè rõ r t Cành lá chè ñ n t t hơn cây phân xanh tr ng xen gi a hàng chè Trư ng ð i H c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p 22 (Nguy n Th D n và c ng s ,1974-1977) Trong giai ño n 1974 – 1977, Tr i thí nghi m chè Phú H k t h p v i B môn V t lý ñ t, Vi n Th như ng Nông hóa ti n hành thí nghi m Gò Tr i cũ, Phú H v i nương chè h t . văn: Nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chế phẩm vi sinh xử lý cành lá chè làm phân bón hữu cơ . 2. Mục ñích Sản xuất và ứng dụng ñược chế phẩm vi sinh xử lý cành lá chè làm phân bón hữu cơ. . DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        NGUYỄN MAI PHƯƠNG NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH XỬ LÝ CÀNH LÁ CHÈ LÀM PHÂN BÓN HỮU. tổ hợp vi sinh vật ñể sản xuất chế phẩm phân giải xenlulo 26 2.2.3. Sản xuất chế phẩm 26 2.2.4. ðánh giá chất lượng chế phẩm vi sinh và chất hữu cơ sau ủ 26 2.3. Phương pháp nghiên cứu 27