Nghiên cứu sử dụng bã thải trồng nấm làm phân vi sinh góp phần làm sạch môi trường

Các yếu tô ảnh hưởng đến tiến độ của quá trình ủ phàn hiếu khí1- Phân loại và nghiền rác Trong rác thải sinh hoạt thành phần hữu cơ chiếm một lượng khá lớn 50 - 60%, thành phần phi hữu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI• ■ •

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN■ ■ a •

ĩ*:****************

TÊN ĐỂ TÀI

NGHIỀN CỨU SỬ DỤNG BẲ THẦl TRồNG NẤM LẰM PHÂN VI SINH GÓP PHẤN LÀM SẠCH MÔI TRƯỜNG

MÃ SỐ: QT-04-31

Chủ trì đề tài: THS TRẦN THỊ PHƯƠNG

Khoa môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên

Đại học Quốc gia Hà Nội

Ị ÙAI HỌC QUOC GIA HÀ Nỏi

ị ĨRUN G TÂM THÕNG TIN THƯ VIỆrv

O T / 6 ~ e l o

HÀ NỘI - 2005

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI• • *

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN■ ■ ■ •

Các cán bộ tham gía. 1 TS Nguyễn Thị Hoài Hà,

2 KS Kim Văn Chinh

3 KS Nguyễn Xuân Lan

HÀ NỘI - 2005

2 KS Kim Văn Chinh

3 KS Nguyễn Xuân Lan

• Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu điều kiện cần thiết để hoàn thành một quy trình ủ đơn giản và có hiệu quả

- Phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả nãng phân huỷ xenluloza cao

để rút ngắn thời gian ủ,

- Xác định thành phần dinh dưỡng NPK có trong cơ chất trồng nấm

• Đ ào tạo:

Đ ã hư ớng d ản m ột sin h viên làm K h ó a lu ậ n tố t n g h iệ p , tê n k h ó a lu ận :

“ N g h iê n cứu q u y trìn h sản x u ất p h ân vi sin h từ bã th ải sau trổ n g n ấm , ứng d ụ n g trồ n g rau s ạ c h ”

S U M M A R Y R E P O R T

a Prọịect title:

Research on the use o f vvastes from mushroom production for com posting

contributing to the environm ental cleanliness.

Code: QT- 04 - 31

b Prọịect leader:

MSc Tran Thi Phuong

c Key im plem entator:

Dr Nguyen Thi Hoai Ha

BSc Kim Van Chinh

BSc Nguyen Xuan Lan

d Objectives a n d research contents o f the prọịect

* Objectives:

The project provides the method of vvastes treatment to create compost after

harvesting mushroom, contributing to the sustainable agricultural development

* Research contents:

Define necessary conditions to complete an effective process of composting

Subdivide and select types of m icrooganism s having the high ability of

disintegrating Cenluloza to shorten composting time

D ertem ine n u tritious com positions including N, p, K in m ushroom

- R eport: “ R esearch on the use o f m ushroom planting w astes to create com post co n trib u tin g to the environm ental cleanliness ” was p u blish in M agazine

on soil Sciences

* Training:

01 under graduate student

Title of thesis: “Research on the process of composting using wastes created

mushroom production Application of clean vegetables production

1.1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến tiến độ của quá trình ủ phân hiếu khí 3

1.2.4 Hiện trạng sản xuất phân bón sinh học và công nghệ sản xuất phân vi sinh 10

3.1 Kết quả phân tích một sô chỉ tiêu hoá lí của bã thải sau trồng nám 17 3.2 Đánh giá sô lượng vi sinh có trong mẫu bã thải sau trồng nấm 17 3.3 Quy trình sản xuất phản hữu cơ vi sinh từ bã thải sau trồng nấm 19 3.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm - chẽ phẩm phản vỉ sinh từ bã thải sau trồng nấm 21

3.4.1 Phân lập và xác định s ố lượng vi sinh vật có trong phân vi sinh 21

3.4.2 Các thông sô k ĩ thuật của phân vi sinh từ bã thải sau trồng nấm 23

3.5 Tính toán chi phí khi sản xuất 1 kg phàn vi sinh 25

MỞ ĐÂU

Vấn đề môi sinh ngày càng trở nên trầm trọng trên phạm vi toàn cầu Việc

sử dụng quá mức phân hoá học đã gây suy thoái môi trường đất và ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đổng, mặt khác còn gây lãng phí vì cây trồng thường chỉ sử dụng được 25-30% sô' phân đã bón Việc sử dụng phân hữu cơ vi sinh sẽ khắc phục được tình trạng này nhằm tạo ra một nền nông nghiệp sạch, an toàn và bền vững

Các nước trên thế giới đều quan tâm đến việc bảo vệ môi trường đất Các kết quả nghiên cứu từ Mỹ, Canada, Nga, Nhật, Ân Độ, Trung Quốc, Thái L a n .cho thấy

sử dụng chế phẩm vi sinh vật có thể cung cấp cho đất và cây trồng từ 30- 60 kg Nitơ/

ha đất/nãm, có thể thay thế từ 1/3 - 1/2 lượng lân hoá học Phân hữu cơ có chứa vi sinh vật hữu hiệu tiếp tục phát huy tác dụng trên đồng ruộng sau khi bón nhiều ngày

Gần đây, ở một số nước phát triển, đi đầu là Nhật Bản đã sản xuất phân bón

vi sinh ở dạng lỏng dùng để kích thích cây trồng, đồng thời dùng để xử lí phế thải rắn hữu cơ và nước thải Các loại chế phẩm này hiện đang được nhiều nước ứng dụng với hiệu quả khá cao

Các loại phân bón vi sinh đang được nghiên cứu và sử dụng trẽn thế giới là phân vi sinh cố định nitơ, phân giải lân, chế phẩm vi khuẩn lam, chế phẩm nấm rễ Tuỳ theo điều kiện tự nhiên và canh tác mà phân bón vi sinh được sản xuất từ một đến nhiều chủng, cho một hay nhiểu đối tượng cây trổng trên nển các chất mang khác nhaú Những vấn đề này thường xuyên được nghiên cứu để chế tạo phân vi sinh và sử dụng chúng cho thích hợp

Trong những năm gần đây, ngành trổng nấm ở Việt Nam đang rất phát triển, đem lại lợi ích rất lớn về mặt kinh tế, mỗi năm sản xuất được khoảng 100.000 tấn

Để đạt được mục tiêu của chính phủ đến năm 2010, Việt nam phấn đấu sản xuất được 1 triệu tấn/năm, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và tiến tới xuất khẩu Song bên cạnh đó, nghề trồng nấm cũng tạo ra một sản lượng bã thải nấm khổng lổ Thông thường người ta chỉ để bã thải nấm hoai mục tự nhiên kéo dài sau đó bón trực tiếp cho cây nhưng hiệu quả thấp, ở một số cơ sở sản xuất lớn, lượng bã thải để tổn đọng quá nhiều gây ảnh hưởng xấu đến môi trường, thẩm mỹ, cảnh quan nông thổn

và ánh hưởng đến sức khoẻ của người dân Vì vậy mục đính nghiên cứu của đề tài là đưa ra các điều kiện cần thiết để hoàn thành một quy trình ủ đơn giản và có hiệu quả xây dựng được quy trình sản xuất phân vi sinh là việc làm rất cần thiết và có ý nghĩa cho các cơ sở trổng nấm, tạo ra nguồn phân vi sinh góp phần xây dựng nền nông nghiệp bển vững

1

-CHƯƠNG 1 TỔNG QCI0N TỜI LIỆU VẺ PHƯƠNG PHÁP LÀM PHÂN ủ vờ PHÂN VI SINH

1.1 PHƯƠNG PHÁP LÀM PHÂN ủ

1.1.1 Phương pháp ủ rác thành đống lên men tự nhiên có đảo trộn

Rác được chất thành đống có chiểu cao 1,5 - 2,5 m, mỗi tuần đảo trộn 2 lần Nhiệt độ trong đống ủ là 55°c, thời gian ủ khoảng 4 tuần, độ ẩm 50 - 60% Sau 3 -

4 tuần tiếp không đảo trộn Phương pháp này đơn giản nhưng mất vệ sinh, ảnh hưởng đến mĩ quan xung quanh đống ủ [2]

1.1.2 Phương pháp ủ rác thành đống không đảo trộn và có đảo khí

Rác được chất thành đống cao 2 - 2,5m Phía dưới lắp đặt một hệ thống phân phối khí Nhờ có quá trình thổi khí cưỡng bức mà các quá trình chuyển hoá được nhanh hơn, nhiệt độ ổn định hơn, ít ô nhiễm hơn [2]

1.1.3 Phương pháp lên men trong các thiết bị chứa

Rác được cho vào các thiết bị chứa có dung tích khác nhau đế lên men Lượng khi" và nước thải sinh ra trong quá trình lên men được kiểm soát chặt chẽ Các

vi sinh vật đã được tuyển chọn đựoc đưa vào bổ sung cho hệ vi sinh vật tự nhiên trong rác, nhờ đó mà quá trình xảy ra nhanh và dễ kiểm soát, ít ô nhiễm hơn [2]

1.1.4 Phương pháp lẻn men trong lò quay

Rác được thu gom, phân loại , đạp nhỏ bằng búa, đưa vào lò quay nghiêng với độ ẩm khoảng 50% Trong khi quay rác được đảo trộn do vậy không phải thổi

k h í Rác sau khi lên men lại được ủ chín thành đống trong vòng 20 - 30 ngày [2]

1.1.5 Phương pháp xử lí rác công nghiệp

Hiện nay trên thế giới có hơn 50 kiểu ủ rác công nghiệp được triển khai Đặc điểm chung của kiểu ủ rác công nghiệp là tự động hoá cao do đó rác được phân huý rất tốt nhưng lại đòi hỏi trình độ khoa học cõng nghệ cao, chi phí tốn kém chưa phù hợp với trình độ và khả nãng tài chính của các nước đang phát triển [2]

1.1.6 Các yếu tô ảnh hưởng đến tiến độ của quá trình ủ phàn hiếu khí

1- Phân loại và nghiền rác

Trong rác thải sinh hoạt thành phần hữu cơ chiếm một lượng khá lớn ( 50 - 60%), thành phần phi hữu cơ bao gồm kim loại, nilon, thuỷ tinh, vỏ ốc, đất đá, linh kiện điện tử , là những hợp chất khó phân huỷ đối với vi sinh vật, làm ảnh hưởng đên quá trình ủ Do vậy phải loại bỏ những thành phần không sử dụng được trong quá trình ủ là cần thiết

Nghiền rác có tác dụng làm kích thước của rác nhỏ đi, do đó táng diện tích tiếp xúc với không khí, tạo điểu kiện cho vi sinh vật xâm nhập và phânhững huỷ dễ dàng Nghiền rác là quá trình xử lí sơ bộ Xenluloza làm giảm kích thước tiểu phần

và làm lỏng lẻo cấu trúc tinh thể đồng thời cắt ngắn những chuỗi Xenluloza giúp enzim Xenluloza của vi sinh vật hoạt động có hiệu quả hơn Kích thước của rác nhỏ hơn 5 cm là tốt nhất cho quá trình ủ [2]

2- Độ ẩm

Độ ẩm là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến nhiệt độ và thời gian kết thúc của đống ủ Trong điều kiện bình thường rác đô thị có độ ẩm khoảng 40 - 60% rất thích hợp cho việc ủ phân

Độ ẩm cao quá sẽ ngăn cản dòng khí thổi vào đống ủ do nguyên liệu quá ướt, các khe hổng sẽ bị lấp đầy nước làm giảm diện tích tiếp xúc của rác với không khí, các vi sinh vật hiếu khí không phát triển được quá trình yếm khí xảy ra sẽ gây mùi khó chịu, đổng thời kéo dài thời gian ủ Nếu độ ẩm quá thấp sẽ không đủ nước cho các hoạt động trao đổi chất của các vi sinh vật [2]

pH không xuống quá thấp, nhưng nếu bổ sung thêm vào đống ủ sẽ gày ra hiện tượng mất nitơ dưới dạng khí amoniac bay lên trong điều kiện pH cao [2]

4- Độ thông khí

Không khí nhằm cung cấp oxy cho các vi sinh vật hô hấp, tiến hành quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ nhanh chóng, không gây mùi khó chịu là hai đặc điểm nổi bật của quá trình ủ hiếu khí so với ủ yếm khí, đồng thời làm giảm độ ẩm ban đầu cao trong rác và có tác dụng tản nhiệt trong đống ủ

Oxy được cung cấp cho bể ủ qua hai con đường chính: sự khuếch tán của không khí, thổi khí cưỡng bức

Lượng oxy được cung cấp bởi sự khuếch tán là không đáng kể chiếm 0,5 -

5% tổng lượng oxy đòi hỏi, do vậy thổi khí cưỡng bức là nguồn cung cấp khí chủ

yếu của phương pháp ủ hiếu khí [2]

5- T ỷ ỉ ệ C / N

Đây là tỷ lệ giữa tổng lượng cacbon và tổng lượng nitơ có trong thành phần rác thải có thể được vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân huỷ rác Đối với quá trình làm phân ủ thì tỷ lệ C/N tối ưu là 30/1 Tỷ lệ C/N lớn hơn 50% sẽ bị chậm quá trình phân giải và chất lượng sản phẩm kém Nếu tỷ lệ C/N nhỏ hơn 30% thì nitơ sẽ

bị mất đi dưới dạng N2 hoặc NH} Golueke cho rằng tỷ lệ C/N quá thấp thì sau này sản phẩm được bón vào đất có thể gây hại cho cây trổng và xuất hiện hiện tượng

“đói nitơ” của cây

Gotaas trong nghiên cứu của mình về quy trình ủ hiếu khí có mặt của vi sinh vật cho rằng có ba trường hợp xảy ra:

- Fvhi lượng cacbon trong rác có ít thì một lượng các khí NxO y và NH} sẽ thoát ra không khí

- Tý lệ C/N thích hợp cho vi sinh vật sử dụng thì nitơ mất đi không đáng kể

- Khi lượng nitơ có ít hơn lượng cacbon thì một số vi sinh vật sẽ chết và nitơ chứa trong tế bào của chúng sẽ được tái sử dụng [2]

6- H oạt động của vi sinh vật

W aksman và các tác giả khác trong những công trình nghiên cứu của mình về hoạt động của vi sinh vật trong quá trình ủ hiếu khí các hợp chất hữu cơ cho rằng hàng loạt các vi sinh vật khác nhau với các chức năng khác nhau, không một vi sinh vật đơn lẻ nào dù có khả năng phân huỷ chất hữu cơ mạnh đến đâu cũng khó có thê’

so sánh với m ột quần thể vi sinh vật đa dạng và phong phú để tiến hành phân huý một cách nhanh chóng và triệt để Trong đó vai trò của vi sinh vật phân huỷ hợp chất ligno - Xenluloza là quan trọng bậc nhất

Vi khuẩn luôn là một hệ thống năng động, chiếm ưu thế ở tầng đáy và bề mặt đống ủ, hoạt động mạnh mẽ vào giai đoạn sau của quá trình ủ.

Xạ khuẩn và nấm đóng vai trò quan trọng trong việc phân huỷ hợp chất Ligno

- Xenluloza và các nguyên liệu khó phân huỷ khác khi chúng có đủ dinh dưỡng và điều kiện môi trường thích hợp

Dưới điểu kiộn hiếu khí các vi sinh vật có khả năng sử dụng oxy, chúng phân huỷ các hợp chất hữu cơ và đổng hoá một số cacbon, nitơ, photpho, sunphua và một

số chất dinh dưỡng khác để tổng hợp lên sinh khối [1] Trong điều kiện thích hợp, vi sinh vật có thể phân huỷ các hợp chất hữu cơ theo các phương trình sau:

(,Photpho dạng lĩiĩii cơ)

7- N h iệ t độ và s ự biến động của vi sinh vật

Nhiều tác giả đã chỉ ra rằng có nhiều chủng vi sinh vật ưa nhiệt đóng vai trò trong việc phân huỷ các hợp chất hữu cơ Vi khuẩn ưa nhiệt hoạt động mạnh mẽ và quan trọng nhất trong giai đoạn khi nhiệt độ 60 - 70°c, chúng chiếm ưu thế ở trung tâm đống'ủ Đạt được nhiột độ cao trong quá trình ủ phân có thể loại được vi sinh vật có hại trong đó, giảm lượng nước có nhiều trong nguyên liệu rác tươi, thúc đẩy quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ nhanh

Glueke cho rằng dải nhiệt độ tối thích nhìn chung rộng khoảng 35 - 55"c bởi

vì nó có nhiều loại vi sinh vật khác nhau tham gia vào quá trình phân huỷ hợp chất hữu cơ Theo Finstein và cộng sự nấm và vi khuẩn sinh axit xuất hiện ở giai đoạn nhiệt độ 25 - 30°c, khi nhiệt độ tăng hơn 4 0 °c chúng được thay thế bởi nấm, vi khuẩn và xạ khuẩn ưa nhiệt, vi khuẩn có bào tử phát triển ở nhiệt độ 60 - 70"c, sau cùng nấm và vi khuẩn ưa nấm xuất hiện trở lại khi nhiệt độ hạ xuống [2]

8- Vi sinh vật gày bệnh

Nhiệt độ cao trong quá trình ủ phân có tác dụng diệt mầm cỏ dại và các vi sinh vật gây bệnh có hại cho người, động vật Gotaas cho ràng nhiệt độ 60°c là thích hợp cho việc tiêu diệt vi sinh vật có hại [2]

Bảng ỉ N hiệt độ và thời gian chết của vi sinh vật gây bệnh trong đống ủ

Vi sinh vật gãy bộnh Nhiệt độ và thời gian chết

Salmonella typhosa Khỏng phát triển ở 46°c, chết ở 55 - 60°c

trong 30 phút và 60°c trong 20 phút

Salmonella sp Chết trong 1 giờ ở 55°c và trong 1 5 - 2 0

phút ở 60°c

1.2 ĐẬC ĐIỂM PHÂN VI SINH

1.2.1 Khái niệm phân vi sinh

Phân bón vi sinh vật (gọi tất là phân vi sinh) là sản phẩm chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn, có mật độ đạt tiêu chuẩn hiện hành Thông qua các quá trình hoạt động của chúng, sau quá trình bón vào đất tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trổng sử dụng được (N, p, K ) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất hoặc chất lượng nông sản Phân vi sinh đảm bảo không gây ảnh hưởng xấu đến người, động vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản

Để có phân vi sinh trước hết cần phải có các chủng vi sinh vật hữu ích có hoạt lực cao và khả năng cạnh tranh cao

Ở trong đất thường sẵn có một tập đoàn vi sinh vật phong phú về mật độ và

số lượng thường từ 103 đến 107 tế bào /gam đất

Phân vi sinh là chế phẩm sinh học của các vi sinh vật sống, thời hạn sống sót của chúng trong chế phẩm có vai trò rất quan trọng, nó phụ thuộc vào đặc tính của mỗi chủng vi sinh vật (được gọi là tính cõng nghệ của chúng), thành phần và điều kiện nơi cư trú (gọi là chất mang) Trong công tác nghiên cứu, một mục tiêu quan trọng cần đạt là kéo dài thời hạn bảo quản của phân vi sinh

Để phân vi sinh phát huy đầy đủ hiệu quả của chúng đối với đất và cây trồng cần phải chú ý các đặc điểm sau:

Giữa vi sinh vật và cây trổng có mối liên hộ nhất định Có chủng vi sinh vật chỉ sốn° cộng sinh hay hội sinh với 1 hoặc 1 sô cây nhât đinh như VI khân Rhirobium japonicum chỉ sống cộng sinh với cây đậu tương, trong khi đó vi khuẩn Rhirrobium spp có thể tạo nốt sần ở cây lạc, đậu xanh, đậu đen, đậu đ ỏ , vi khuẩn Rhirobium thường sống hội sinh với cây hoà thảo, lúa, lúa mì, ngô m ía, đôi khi được rễ cây chủ tiết ra các sợi tơ nhầy bao bọc tạo nên một dạng tương tự nốt sần ở

rễ cây họ đậu Nhưng cũng có nhiều vi sinh vật sống tự do trong đất, ít liên quan đên

cây chủ như Arotobacter Klebsiella, Aspergilus, Baciỉlus Vì vậy phân vi sinh cần ghi rõ đối tượng cây trồng để người sử dụng nó sử dụng đúng yêu cầu.

Giữa các chủng vi sinh vật cũng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau Người ta thấy nếu bổ sung tảo Arospirilum vào chế phẩm Rhirobium thì việc hình thành nốt sần của Rhirobium sẽ tăng lên Bổ sung khuẩn phân giải ỉân vào chế phẩm Arospiriỉum cũng sẽ tăng hiộu quả của chế phẩm Đây ỉà đặc tính đang được nghiên cứu, khai thác để nâng cao chất lượng phân vi sinh

Mặc dù vi sinh vật rất nhỏ bé nhưng trong các điều kiện thuận lợi: đủ chất dinh dưỡng, pH phù hợp, nhiệt độ môi trường tối ưu chúng sẽ phát triển cực kỳ nhanh chóng Hệ số nhân đôi của nhiều chủng chỉ là 2 - 3 giờ Ngược lại trong điểu kiện bất lợi, chúng sẽ không phát triển hoặc bị tiêu diệt, dẫn đến hiệu quả của phân bị giảm sút Để cho phân vi sinh được sử dụng rộng rãi, người ta thường chọn các chủng vi sinh vật có khả năng thích nghi rộng hoặc dùng nhiều chủng trong một loại phân

Sản xuất phân vi sinh không yêu cầu thiết bị đắt tiền, nguyên dễ tìm cho nên giá thành rẻ

Sau khi bón phân vi sinh cho đất và cây trồng, người ta thấy mật độ vi sinh vật tăng lên rõ rệt, sau đó giảm đi dần và ổn định trong quá trình cây trổng phát triển Sau khi thu hoạch, mật độ các chủng vi sinh vật này tiến tới cân bằng trong quần thể vi sinh vật đất Để đảm bảo hiệu lực của các chủng vi sinh vật hữu ích, vẫn phải bón tiếp phân vi sinh vào đất cho các vụ trồng tiếp theo [2]

1.2.2 Các dạng phân vi sinh

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại vi sinh vật khác nhau, có thể chia thành 2 loại chính sau:

• P h á n vi sin h trên nền chất m ang thanh trùng với các đặc điểm:

- M ật độ tế bào vi sinh vật tạp < 106 tế bào/gam

- Thời hạn bảo quản > 6 tháng

- Vi sinh vật hữu ích được chọn lọc phải giúp cho cây trổng phát triển tốt hơn, không ánh hưởng xấu đến môi trường đất, con người và các sinh vật khác cũng như chất lượng nông sản

• P hán vi sinh m ang trên nến chất m ang kh ô n g thanh trù n g có các đậc điểm sau:

- M ật độ tế bào vi sin h vật hữu ích đã được chọn lọc phủi đ ạt trên

106 tế bào /g a m

- Thời hạn bảo quản trên 3 tháng

Phân vi sinh vật giúp cho cây trồng tốt hơn, chất lượng nông sản tốt hơn Không ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái, con người và sinh vật khác.

Ngoài ra phân vi sinh còn được chia thành 2 dạng: phân vi sinh dạng đặc và phân vi sinh dạng lỏng

Từ đầu thẽ kỷ 20, chẽ phẩm phân vi sinh bón cho cây họ đậu được sản xuất dưới dạng lỏng nhưng thời hạn bảo quản ngắn, không tiện sử dụng trong sản xuất

Từ những nãm 50, việc sử dụng than bùn làm chất mang đã giúp cho phân vi sinh dạng rãn ra đời Lúc này phân vi sinh có thể bảo quản tới 6 - 12 tháng, lại dễ vận chuyén cho nẻn được phát triển mạnh vào những năm 80 của thế kỷ 20 Công nghệ mới nhằm xử lí sự sống sót của vi sinh vật trong chất lỏng đã tạo điểu kiện đê sản xuất phân vi sinh dạng lỏng Dạng phân này có thể chứa nhiều chủng, mật độ cao,

có thời hạn bảo quản lâu, lại dễ vận chuyển và sử dụng [2]

1.2.3 Vai trò của phản vi sinh.

• P hán vi sinh góp p h ầ n xây dựng nén nông nghiệp bền vững

Phân bón là yếu tố quan trọng trong sản xuất nông nghiệp Từ đầu thế kỷ 20, việc sản xuất và sử dụng phân vô cơ đã góp phần quan trọng nâng cao sản lượng nông sản, giải quyết nạn đói cho nhân loại Nhưng sau hơn một nửa thế ký sử dụng rộng rãi đến mức lạm dụng phân hoá học, các nước tiên tiến trên thế giới chợt nhận

ra mật trái của vấn để là các chất hóa học dùng trong nông nghiệp đã gây ô nhiễm môi trường trầm trọng và đã ảnh hưởng đến chất lượng nông sản

Để sản xuất phân vô cơ cần sử dụng một lượng lớn nhiên liệu: than, dầu Quá trình thiêu đốt các loại nhiên liệu đã tạo ra hàng triệu tấn khí độc hại thá vào khí quyển và hàng tý m 1 đổ vào nguồn nước Nguồn khí, nguồn nước này đã góp phần làm ô nhiễm môi trường sinh thái của Trái đất, tãng cường hiệu ứng nhà kính

Sử dụng phân vô cơ lâu ngày với liều lượng cao hạn chế sự đa dạng quần thể sinh vật đất, mật độ tế bào vi sinh vật giảm, số lượng giun đất giảm nghiêm trọng thậm chí mất đi Chính những yếu tố này làm cho đất ngày càng trở nên chai cứng,

độ phì nhiêu bị suy giảm

Với liều lượng bón phân đạm vô cơ cao nhất là các phân nitrat, khả nãng kháng bệnh của cây giảm, hàm lượng nitrat tồn dư trong nông sản cao, làm giảm chất lượng nông sản

Chính vì vậy trong những nãm gần đây xu hướng xây dựng một nền nóng nghiệp bển vững nhằm nâng cao năng suất nông sản nhưng vẫn giữ được độ phì của đất lâu dài đang được phát triển sử dụng cân đối giữa phân vô cơ phân hữu cơ (phân

chuông, phân x a n h ) và phân vi sinh là một nội dung quan trọng của nền nông

nghiộp phát triển bền vững

Phân hữu cơ nói chung và phân vi sinh nói riêng có những ưu điểm sau nẽn

cần mở rộng sản xuất:

1- Cai tạo cấu trúc đất, một mặt làm tơi xóp đất mặt khác làm tăng độ mùn

cuả đất cho nên giữ được ẩm lâu dài cho đất khiến cho đất không bị khô

2- Giúp đất không bị chai cứng nhất là sau các trận mưa hoặc tưới nước, khi

nước rút đi lớp bề mặt không bị rắn chắc khiẽn cho quá trình trao đổi khí được dễ

dàng, cây không bị đổ

3- Hệ vi sinh vật đất phát triển tốt làm cho đất ngày càng màu mỡ, có nhiều

chất dinh dưỡng cho cây trổng, nẽu hộ vi sinh vật cố định nitơ tốt thì hàng nãm cây

trồng sẽ được cung cấp từ 50 - 100 kg nitơ dưới dạng phân bón Hệ động vật đất

(giun đ ấ t ) phát triển không những làm tơi xốp đất mà phân hoặc xác của chúng

làm cho đất màu m ỡ hơn, nếu có 250 - 2000 con giun/m2đất trong điểu kiện nóng

ẩm, giun phát triển tốt sẽ thải ra 60 tấn phân và đào các lỗ có chiểu dài 4000-7000

km /ha/ năm

4- Do tơi xốp nên việc làm đất (cày, bừa,làm c ỏ ) dễ dàng hơn

• Phản vi sinh góp phần tăng năng suất cây trồng

- Phân vi sinh cô' định nitơ đã được sử dụng dưới nhiều hình thức khác nhau ở nhiều nước trên thế giới Hiện nay gần 100 triộu ha đất đã được bón phân vi sinh cố

định nitơ Nước sử dụng nhiều nhất là Mỹ (20 triệu ha) Ở Việt Nam Nitragin đã

được thử nghiệm và sử dụng, hiệu quả đã được khẳng định

B ả n g 2 H iệu lực của ph â n N itragin đến năng suất lạc

chắc/cây

Khối lượng lOOquả khô(g)

- Phân lân vi sinh: Từ những năm 50 của thê kỷ trước, Liên Xô cũ, Ấn Độ và nhiều nước ở Châu Au đã sản xuất phân lân vi sinh (Photpho bacterium) từ vi khuẩn

Bacillus megathericumvar Photphorium và một sô loài khác đã đem lại một sô hiệu

quả nhất định

B ả n g 3 H iệu quả của vi sinh vật phân giải làn với m ột số loại cây khác

STT Cây trồng Chủng vi sinh vật Tăng so với đối chứng(%)

1.2.4 Hiện trạng sản xuất phân bón sinh học và công nghệ sản xuất phân vi sinh

Khác với phân bón sinh học, phân bón hóa học được sản xuất bàng một dây chuyền hiện đại, nhà máy đồ sộ và chất lượng ổn định theo tiêu chuẩn nhất định Phân bón hoá học ít bị làm hàng giả và được tiêu thụ tự do trên các cửa hàng, đại lý lớn theo giá gần như ổn định và gần giống nhau Phân bón sinh học, ngược lại có thể sản xuất bằng dây chuyền đơn giản từ thủ công đến bán công nghiệp Tiêu chuẩn chất lượng không ổn định, phụ thuộc vào nhà sản xuất, đặc biệt rất dễ làm hàng giả

Vì vậy giá bán ở các cửa hàng rất khác nhau, khó phân biệt được hàng thật hàng giả Nếu không có cách quản lý tốt sẽ gây thiệt hại cho người tiêu dùng

Ở Việt Nam, gần đây ở một số địa phương đã xuất hiện một số cơ sở sản xuất chế phẩm phân bón hữu cơ sinh học, dựa trên nguyên tắc phối trộn giữa than bùn với các phế thải của nông nghiệp và phân chuồng, thêm một tỉ lệ thấp phân bón hoá học đạm lân và kali Các quy trình ủ và phối trộn này về bản chất chủ yếu dựa vào hệ vi sinh vật hoang dại có sẵn trong phân, rác và một phần do tác dụng của các axit mùn

{axit hưmic, fu lv ic ) có sẵn trong than bùn cũng có một số cơ sở đã sử dụng các

chế phẩm vi sinh vật để ủ than bùn hoặc các chất phế thải nhưng chỉ dừng ờ mức phân hữu cơ sinh học Hầu như rất ít có chế phẩm theo đúng nghĩa là phân hữu cơ vi sinh, vì không chứa một lượng lớn vi sinh vật hữu ích cho cây trổng

Ớ nứớc ta trong nhũng nãm gần đây, qua nghiên cứu thử nghiệm thực tê, đã đánh giá rất cao tác dụng của phân vi sinh đối với sản xuất nông nghiệp Đã có một

sô cơ sở sản xuất phân vi sinh như: Viện khoa học kỹ thuât nông nghiệp, Xí nghiệp phân bón Q uảng Ngãi, một số cơ sở sản xuất phân ờ miền Nam.

Hiện nay tổng cục tiêu chuẩn đã ban hành quy định về chất lượng phân vi sinh và phương pháp kiểm tra phân vi sinh

Công nghệ sản xuất phân vi sinh

1- C ông nghệ sấn xuất phán vi sinh trên nén chái mang vô trùng [3ì

Chất m a n g - ► Xử lý - ►Nghiền m ị n - ► Đóng b a o -►Thanh trùng

Vi sinh vật 1 - ►Sinh khối

Vi sinh vật 2 - ►Sinh khối

Vi sinh vật 3 - ►Sinh khối m an g - ►Chất mang

Sử dụng * -Quf n -é -Sinh trường* -m ^nê 4

- Vi sinh vật có thể tổn tại dài ngày

- Dễ sử dụng trong nông nghiệp

- Dễ tìm, giá rẻChất m ang thường được sử dụng là than bùn: sản phẩm từ cây, cỏ bị vùi lấp

trong điểu kiện hiếu khí, sau hàng nghìn, hàng vạn năm tạo thành Tuỳ theo thời

gian vùi lấp và nguồn cây cỏ thành phần than bùn rất khác nhau

Tuy vậy than bùn thường có một số đặc điểm sau:

Lân tổng số: 0,1 - 0,5%

- Axit humic: 16 - 24%

- Độ giữ nước: 1,7Theo đánh giá than bùn của Việt Nam rất phong phú, có khoảng 300 triệu tấn (chủ yếu ở Long An, Kiẽn Giang, Đổng Tháp, Long Xuyên)

• Xử lý chất mang

- Vật lý: làm tơi, xốp, khô (độ ẩm 15%), nghiền nhỏ làm sạch

- Hoá học: phơi khô cho bay hết khí phenol, lưu huỳnh, trung hoà cho pH = 6 - 7,0 bằng CaCOv

• Nghiền mịn: qua rây 100 mesh, độ khô 10%

• Đóng bao, đóng thùng

Cho chiếu xạ, đóng bao trong túi PE Thanh trùng 121°c trong 3 - 5 giờ

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.2.1 Phương pháp phàn tích trong phòng thí nghiệm

1- Phân tích các c h ỉ tiêu hoá lí của bã thải sau trồng nấm

Chỉ tiêu hoá lí được phân tích tại phòng Hoá môi trường - Viện Sinh thái- Viện Khoa học Việt Nam Các chỉ tiêu phân tích là Nls, Pls, K, c ts.

2- Phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu ích có hoạt lục cao

Sử dụng các môi trường Hans, môi trường Czapek-Dox, mồi trường Gauze để phân lập các vi sinh vật phân giải xenluloza có trong bã thải sau trồng nấm: sử dụng phương pháp pha loãng, đếm số lượng đơn vị tạo thành khuẩn lạc, vi khuẩn và tính

số lượng vi khuẩn có trong lg mẫu

• Môi trường phân lập và giữ giống vi khuẩn:

Để phân lập và giữ giống vi khuẩn chúng tôi sử dụng môi trường chuán [, có thành phần (g/1)

Môi trường sau khi đun được phân vào bình tam giác 500 ml, mỗi bình 150

ml, khử trùng 30 phút ở 1 atm Dùng môi trường này để phản lập vi khuẩn

Cách phân lập mẫu: Cản một gam mẫu sau khi đã nghiền nhỏ, pha loãng theo sơ đổ sau:

Tiến hành phân lập mẫu trên môi trường thạch đĩa:

Các bình tam giác có môi trường thạch, đổ ra đĩa peptri để nguội, sau đó lấy pipet 1 ml, nhỏ một giọt dịch lên mặt thạch đĩa peptri, dùng que gạt gạt đều mẫu trên mặt thạch

Ớ mỗi nồng độ khác nhau dùng 3 dĩa peptri Bao gói lại và nuôi cấy ở nhiệt

độ thích hợp 30°c.

Sau 24 giờ hoặc lảu hơn tuỳ thuộc vào thời tiết tiến hành đếm số lượng khuẩn lạc vi khuẩn và tính số lượng vi khuẩn có trong 1 gam mẫu Theo công thức:

x= a.n.20Trong đó: X - số lượng khuẩn lạc trong 1 ml dịch mẫu

a - số lượng khuẩn lạc trong đĩa peptri

n - độ pha loãng

t

20 - số giọt/1 mlPhân lập giống thuần khiết: lấy các khuẩn lạc vi khuẩn, cấy vào ống nghiệm cho đến khi thuần khiết, giữ ở tủ lạnh 4°c.

• Môi trường phân lập và giữ giống nấm mốc:

Môi trường sử dụng là CzapekDox, có thành phần

F eS 0 4.7H20GlucozaThạchNước

O.Olg30g15g

1000 ml

Các, b ư ớ c tiế n h à n h p h â n lậ p và g iữ g iố n g nấm m ốc làm g iố n g

n h ư đ ố i với vi k h u ẩ n

15

-• Môi trường phân lập và giữ giống xạ khuẩn

Để phân lập và giữ giống xạ khuẩn dùng môi trường Gause I, có thành phần môi trường:

P h ân lậ p và g iữ g iố n g x ạ k h u ẩ n đư ợc tiế n h à n h g iố n g n h ư ở các trư ờ n g h ợ p trê n

2.2.2 Xây dựng mô hình ủ phân hiếu khí

Bã thải sau trổng nấm được bổ sung thêm nước tiểu, một mặt đổ đảm báo độ

ẩm của nguyên liệu (60%), mặt khác là bổ sung thêm nitơ để đảm bảo tý lệ C/N=25-30

CHƯƠNG 3

đ a i H O C Q U O C g i a h ả n ô i

Ig U NG TÂM ĨH Ò N G TIN T H I f VỊỆN

KẾT QCIẢ VÀ THẢO LCI0N

3.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH M ỘT s ố CHỈ TIÊU HOÁ LÍ CỦA BÃ THẢI SAU TRỔNG NẤM

Nguyên liệu đầu vào của sản xuất nấm chủ yếu là rơm rạ, mùn cưa Đây là những nguyên liệu m à thành phần chính của nó là Xenlulo Sau quá trình sử dụng

để trổng nấm thì các nguyên liệu này đã bị phân huỷ một phần Tính chất của bã thải sau trồng nấm được thể hiện ở bảng 4

3.2 ĐÁNH GIÁ SỐ LƯỢNG VI SINH CÓ TRONG MẪU BÃ THẢI SAU TRỐNG NẤM

Chúng tôi quan tâm phân lập vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn, vi sinh vật có khả năng tổng hợp Nitơ, vi sinh vật phân giải Photphat Vì chất lượng phàn tốt hay xấu là phụ thuộc vào sự có mặt của các vi sinh vật này có trong mẫu Để phân lập và xác định số lượng vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm mốc chúng tôi sứ dụng môi trường Hans, môi trường Gauze, môi trường CzapekDox Số lượng các vi sinh vật này ờ trong bã thải sau trồng nấm được thể hiện ở bảng 5

-

17-B ả n g 5 T h à n h p h ầ n và s ố lượng vi sinh vật có trong bã thải sau trồng nấm

STT Tên vi sinh vật Số lượng (tế bào/g)

ẩm, pH chuẩn