Nghiên cứu giải pháp xử lý bã thải nấm sau thu hoạch làm phân bón trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên

Tính cấp thiết của đề tài Việc nghiên cứu, ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ sinh học vào xử lý các phế thải từ nông nghiệp được coi là hướng đi đúng, đảm bảo nền sản xuất nông nghiệp

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

VŨ THỊ THU HẰNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ BÃ THẢI NẤM SAU THU HOẠCH LÀM PHÂN BÓN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

THÁI NGUYÊN -2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

VŨ THỊ THU HẰNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ

BÃ THẢI NẤM SAU THU HOẠCH LÀM PHÂN BÓN

TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: TS Vũ Thị Thanh Thủy

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, toàn bộ số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực, đầy đủ, rõ nguồn gốc và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn

Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ luận văn, trước khoa và Nhà trường về các thông tin, số liệu trong đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2014

Người viết cam đoan

Vũ Thị Thu Hằng

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bài luận văn này ngoài sự nỗ lực và cố gắng của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp

và người thân đã giúp đỡ và tạo điều kiện trong suốt quá trình học tập

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và biết ơn sâu sắc đến TS Vũ Thị Thanh Thủy, Trưởng khoa Tài Nguyên – Môi trường, Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Dư Ngọc Thành – Phó trưởng Khoa Môi trường – trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Cô Nguyễn Thị Ngà – nguyên Chủ tịch Hội Nông dân tỉnh Thái Nguyên, cùng các thầy cô giáo trong Khoa Môi trường đã truyền đạt cho tôi kinh nghiệm cũng như những kiến thức khoa học quý báu trong suốt quá trình học tập cũng như làm luận văn Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã luôn ủng hộ, quan tâm, động viên giúp đỡ tôi để tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2014

Tác giả luận văn

Vũ Thị Thu Hằng

1.4.2 Nguyên lý cho ra đời chế phẩm EM 26

1.5 Các vi sinh vật chính trong EM, đặc tính sinh học của chúng 31

1.7.1 Ứng dụng EM trong xử lý môi trường trên Thế giới 37 1.7.2 Ứng dụng EM trong xử lý môi trường tại Việt Nam 37 1.8 Các ứng dụng công nghệ dùng chế phẩm vi sinh xử lý rác thải,

1.8.2.1 Trong chăn nuôi: Chế phẩm Bio – TMT có tác dụng: 41

1.8.4 Giới thiệu về quy trình công nghệ xử lý phế thải trồng nấm (bã

nấm) thành phân bón hữu cơ

44

1.9 Cơ chế hấp thụ dinh dưỡng của Nấm ăn, nấm dược liệu 45

2.1 Đối tượng, phạm vi, địa điểm nghiên cứu 48

2.3.1 Điều tra thực trạng sản xuất nấm ăn trên địa bàn tỉnh TN 492.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm lấy mẫu, phân tích 49

3.1 Thực trạng sản xuất nấm ăn trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 52 3.1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tỉnh Thái Nguyên 52 3.1.2 Thực trạng sản xuất nấm ăn trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 53 3.1.3 Thực trạng sản xuất nấm tại một số cơ sở nghiên cứu 58

3.2 Nghiên cứu dư lượng tinh bột và protein trong Bã nấm 61

3.3.1 Ảnh hưởng của loại chế phẩm đến thời gian phân giải phân bón 64

3.4 Xây dựng quy trình xử lý bã nấm thành phân bón hữu cơ 70

3.4.1 Quy trình xử lý bã nấm (nguyên liệu mùn cưa) thành phân bón 70

3.5 Đánh giá hiệu quả kinh tế xã hội, môi trường từ sử dụng phế thải

trồng nấm

74

DANH MỤC BẢNG BIỂU

1 Bảng 1.1 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến vi sinh vật

2 Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng của phân chuồng

3 Bảng 1.3 Hàm lượng đạm và lân trong một số cây phân xanh

4 Bảng 1.4 Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong than bùn ở

miền Đông Nam Bộ

5 Bảng 1.5 Thí dụ về thuốc trừ sâu vi sinh và đối tượng phòng trừ

6 Bảng 1.6 Công thức phối trộn để sản xuất phân hữu cơ vi sinh

từ xơ dừa bán thành phẩm MDA

7 Bảng 3.1 Kế hoạch sản xuất Nấm của các doanh nghiệp, HTX

và Hộ gia đình có quy mô lớn năm 2014

8 Bảng 3.2 Quy mô sản xuất của một số cơ sở sản xuất

9 Bảng 3.3 Thực trạng bã thải nấm tại địa bàn nghiên cứu

10 Bảng 3.4 Kết quả phân tích hàm lượng tinh bột và protein trong

bã nấm

11 Bảng 3.5 Bảng theo dõi biến thiên nhiệt độ

12 Bảng 3.6 Bảng theo dõi độ xẹp đốn ủ

13 Bảng 3.7 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chế phẩm đến chất

lượng phân bón sau thời gian ủ 45 ngày

14 Bảng 3.8 Đánh giá sơ bộ hiệu quả kinh tế

15 Bảng 3.10 Đánh giá hiệu quả xã hội

DANH MỤC HÌNH VẼ

1 Hình 1.1 Sơ đồ chức năng của vi sinh vật

2 Hình 1.2 Sơ đồ sản xuất mụn xơ dừa thành phân bón

3 Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ xử lý phế thải trồng nấm bằng

phương pháp ủ đống

4 Hình 3.1 Biểu đồ sản lượng các loại Nấm năm 2012

5 Hình 3.2 Biểu đồ sản lượng Nấm các loại năm 2014

6 Hình 3.3 Biểu đồ thực trạng sử dụng bã nấm sau thu hoạch

7 Hình 3.4 Biểu đồ thành phần dinh dưỡng trong giá thể trồng nấm

8 Hình 3.5 Biểu đồ mô tả biến thiên nhiệt độ

Hình 3.6 Biểu đồ so sánh độ xẹp đống ủ

9 Hình 3.7 Biểu đồ so sánh hàm lượng các chỉ tiêu theo công thức

thí nghiệm

10 Hình 3.8 Quy trình xử lý bã nấm bằng chế phẩm vi sinh

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việc nghiên cứu, ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ sinh học vào xử

lý các phế thải từ nông nghiệp được coi là hướng đi đúng, đảm bảo nền sản xuất nông nghiệp bền vững trong bối cảnh đồng ruộng đang có nguy cơ bị ô nhiễm và “ngộ độc” do người dân lạm dụng các loại phân bón hóa học cho cây trồng với sản lượng đạt trên 2.380 tấn nấm các loại, sử dụng trên 100.000 tấn nguyên liệu từ rơm, mùn cưa các loại và thải ra số lượng lớn bã nấm Do vậy, bên cạnh việc phát triển sản xuất nấm để tạo ra sản phẩm nông sản mới thì việc sử dụng nguồn phế thải (bã nấm) như thế nào cho hiệu quả và hạn chế việc ô nhiễm môi trường đang là vấn đề đặt ra cho các nhà quản lý và tổ chức sản xuất nấm trong tỉnh Thái Nguyên Trên thực tế đã có một số tổ chức, cá nhân đã sử dụng phế thải sau thu hoạch nấm chuyển sang làm phân hữu cơ bón cho cây trồng nhưng chưa được tổng kết và đánh giá tính hiệu quả cũng như khả năng sử dụng của chất phế thải sau trồng nấm

Trong quá phát triển nông nghiệp bền vững, phân bón hữu cơ được coi như là một nhân tố đi đầu giúp nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như cải tạo độ màu mỡ đất đai Hơn nữa xu hướng chăn nuôi nhỏ lẻ trong nông hộ gần như không còn, vì vậy nhu cầu về phân bón hữu cơ từ phế thải nông nghiệp là rất lớn

Trong khi đó, trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên, là một tỉnh nông nghiệp chiếm chủ yếu, nhu cầu sử dụng phân bón phục vụ nông nghiệp là rất lớn đặc biệt là phân bón hữu cơ, phân bón vi sinh Trong xu hướng phát triển hiện nay, đất đai đang dần bị thoái hóa, chai cứng do quá trình canh tác lâu dài, thói quen sử dụng phân bón hóa học và chất bảo vệ thực vật đã tích lũy một

người, động vật Với xu thế tiến tới một môi trường sạch và thân thiện thì việc sử dụng các nguồn nguyên liệu sạch cũng đang được người dân đặc biệt quan tâm Nhất là hiện nay trên địa bàn thành phố Thái Nguyên, các khu đô thị và các vùng lân cận, nhiều gia đình đã tận dụng khoảng trống trên sân thượng hoặc trong sân vườn nhà để trồng các loại rau ăn lá, trồng hoa nhằm cải thiện các bữa ăn và cảnh quan trong gia đình Mặt khác phân bón hữu

c ơ không những làm tăng năng suất cây trồng mà nó còn hạn chế được nhiều loại sâu bệnh hại từ đó việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật được hạn chế, giúp sản phẩm rau, hoa an toàn đối với con người và môi trường xung quanh Vì vậy việc sản xuất ra các loại phân bón hữu cơ là công việc cần thiết trong thời buổi hiện nay

Trước tình hình trên, được sự nhất trí của Ban Giám Hiệu Nhà trường

và Ban chủ nhiệm khoa Sau Đại học – Trường Đại học Nông Lâm Thái

Nguyên, chúng tôi thực hiện đề tài: «Nghiên cứu giải pháp xử lý bã thải nấm sau thu hoạch làm phân bón trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên» nhằm

thay đổi thói quen sử dụng phân bón hóa học trong canh tác của người dân, tận dụng các nguồn nguyên liệu sẵn có vừa đem lại lợi ích kinh tế, vừa góp phần bảo vệ môi trường phục vụ cho nhu cầu sử dụng phân bón cho người dân trên địa bàn tỉnh

2 Mục đích nghiên cứu

2.1 Mục tiêu tổng quát

Nghiên cứu giải pháp xử lý bã nấm kết hợp với chế phẩm sinh học thích

hợp tạo phân bón hữu cơ

2.2 Mục tiêu cụ thể

- Đánh giá ảnh hưởng của phế thải trồng nấm đến môi trường xung quanh

- Đánh giá, phân loại nguồn vật liệu, sử dụng phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm để phân tích thành phần vật liệu (phế thải trồng nấm

từ mùn cưa, từ rơm) tại các cơ sở, nhà máy sản xuất nấm trên địa bàn 3 huyện Phú Lương, Đại Từ, Thành phố Thái Nguyên

- Xác định được chế phẩm sinh học phù hợp sử dụng tạo phân bón hữu

- Đánh giá mức độ ảnh hưởng bã nấm đối với môi trường

- Áp dụng mô hình xử lý bã nấm thành phân bón bằng chế phẩm sinh học trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

do vi sinh vật thực hiện, ở bất kỳ đâu có sự hiện diện của chúng: trong đất, trong nước, trong cơ thể các sinh vật khác (Ngô Tự Thành, 2010).[13]

- Vi sinh vật phân giải xenlulozo: xenlulozo là hợp phần cơ sở của sinh

khối thực vật, được tạo thành nhiều hơn tất cả các chất tự nhiên khác cộng lại

và chiếm khoảng một nửa sinh khối do quang hợp tạo thành Xác thực vật nằm lại trong đất và rơi trở lại đất trung bình chứa 45%, riêng ở cây bông là 90% xenlulozo Vì thế bên cạnh CO2, xenlulozo cũng chiếm một vị thế trung tâm trong vòng tuần hoàn của cacbon (Ngô Tự Thành, 2010).[13]

Trong thiên nhiên có nhiều nhóm VSV có khả năng phân hủy xenlulozo như có hệ enzim xenlulozo ngoại bào Trong đó vi nấm là nhóm có khả năng phân giải mạnh vì nó tiết ra môi trường một lượng lớn enzim có đầy

đủ các thành phần Nấm mốc có hoạt tính phân giải xenlulozo, đáng chú ý là Tricoderma Hầu hết các loài thuộc Tricoderma sống hoại sinh trong đất, rác

và có khả năng phân hủy xenlulozo Trong nhóm vi nấm ngoài Tricoderma

còn có rất nhiều giống khác có khả năng phân giải xenlulozo như Aspergillus,

Fusarium, Mucor…

Nhiều loại vi khuẩn cũng có khả năng phân hủy xenlulozo, tuy nhiên cường độ không mạnh bằng vi nấm Nguyên nhân là do số lượng enzim tiết

ra môi trường của vi khuẩn thường nhỏ hơn, thành phần các enzim không đầy

đủ Thường ở trong đống ủ rác có ít loài vi khuẩn có khả năng tiết ra đầy đủ bốn loại enzim trong hệ enzim xenlulozo Nhóm này tiết ra một loại enzim, nhóm khác tiết ra loại khác, chúng phối hợp với nhau để phân giản cơ chất

trong mối quan hệ hỗ sinh Nhóm vi khuẩn hiếu khí bao gồm: Clostridium và

đặc biệt là nhóm vi khuẩn sống trong dạ cá của động vật nhai lại Chính những vi khuẩn này mà trâu bò có thể sử dụng được xenlulozo trong rơm rạ

làm thức ăn Đó chính là những cầu khuẩn thuộc chi Ruminococus có khả

năng phân hủy xenlulozo thành đường và các axit hữu cơ

Ngoài vi nấm và vi khuẩn, xạ khuẩn và niêm vi khuẩn cũng có khả năng phân hủy xenlulozo Người ta thường sử dụng xạ khuẩn, đặc biệt là chi

Streptomyces trong việc phân hủy rác thải sinh hoạt Những xạ khuẩn này

thường thuộc nhóm ưa nóng, sinh trưởng và phát triển tốt nhất ở nhiệt độ

45-500C rất thích hợp với quá trình ủ rác thải (Trần Đức Hạ và CS, 2011) [2]

- Vi sinh vật phân giải protein: Trong môi trường rác ủ đống, nitơ tồn

tại ở các dạng khác nhau, từ nitơ phân giải ở dạng khí cho đến các hợp chất hữu cơ phức tạp có trong cơ thể động vật, thực vật và con người Trong cơ thể sinh vật, nitơ tồn tại chủ yếu dưới dạng các hợp chất đạm như protein và axit amin Khi cơ thể sinh vật chết đi, lượng ni tơ hữu cơ này tồn tại trong đất (rác thải) Dưới tác dụng của các nhóm VSV hoại sinh, protein được phân giải thành các axit amin Các axit amin này lại được một nhóm vi sinh vật phân giải thành NH3 hoặc NH4

+

gọi là nhóm vi khuẩn amôn hóa Quá trình này

thành dạng nitơ khoáng Dạng sẽ được chuyển hóa thành dạng NO3

như nhóm vi khuẩn nitrat hóa Các hợp chất nitrat lại được chuyển hóa thành dạng

N2 phân tử Khí N2 sẽ được cố định trong tế bào vi khuẩn cố định Ni tơ Do

đó vòng tuần hoàn N2 khép kín Trong hầu hết các khâu chuyển hóa của vòng tuần hoàn đều có sự tham gia của các VSV khác nhau Nếu sự hoạt động của một nhóm nào đó bị ngừng lại thì toàn bộ sự chuyển hóa của vòng tuần hoàn

sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng Trong quá trình compost, nhóm vi khuẩn chính phân giải protein là vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn cố định ni tơ Nhóm vi

khuẩn nitrit hóa bao gồm bốn chi khác nhau: Nitrozomonas, Nitrozocystic,

Nitrozolobus và Nitrosospira, chúng đều thuộc loại tự dưỡng bắt buộc, không

có khả năng sống trên môi trường thạch, bởi vậy phân lập chúng rất khó, phải dựng Silicagen thay cho thạch

Nhóm vi khuẩn nitrat hóa tiến hành oxi hóa NO

-2 thành NO-3 bao gồm 3

chi khác nhau: Nitrobacter, Nitrospira và Nitrococcus.Quá trình oxi hóa NO-2

thành NO-3 được thực hiện bởi nhóm vi khuẩn Nitrat hóa Chúng cũng là những VSV tự dưỡng có khả năng oxi hóa NO-

2 thành năng lượng Năng lượng này dùng để đồng hóa CO2 tạo thành đường

Nhóm vi khuẩn cố định Nitơ có trong môi trường rác ủ là các nhóm:

Azotobater – là một loại vi khuẩn hiếu khí, không sinh bào tử, có khả năng cố

định nitơ phân tử, sống tự do trong đất (rác) Clostridium là một loại vi khuẩn

kị khí sống tự do trong rác, có khả năng hình thành bào tử, loại phổ biến nhất

là Clostridium pastenisium có hình que ngắn, khi còn non có khả năng di

động bởi tiên mao Khi già mất khả năng di động Khi hình thành bào tử thường có hình con thoi do bào tử hình thành lớn hơn kích thước tế bào Clostridium có khả năng đồng hóa nhiều nguồn cacsbon khác nhau như các loại đường, rượu, tinh bột Nó thuộc loại kỵ khí nên các sản phẩm trao đổi

chất của nó là các axit hữu cơ, butanol, etanol, axeton, đó là các sản phẩm chưa được oxi hóa hoàn toàn (Trần Đức Hạ và CS, 2011) [2]

- Vi sinh vật phân giải tinh bột: Tinh bột là chất dự trữ chiếm ưu thế ở

thực vật Nói chung nó tồn tại ở dạng các hạt nhỏ có thể hình cầu, hình thấu kính hoặc hình trứng và có cấu trúc lớp rõ ràng Tinh bột thực vật được cấu

thành từ cả hai glucan là amiloz (15-27%)và amilopectin Amiloz tan trong

nước nóng mà không bị trương và tạo thành màu xanh đặc trưng với iot Nó gồm những chuỗi không phân nhánh của D - glucoz Các chuỗi đó được liên kết với nhau theo kiểu α - glucosit ở vị trí 1 - 4 và được cuốn hình ốc; mức độ

trùng hợp là 200 - 5000 Amilopectin thì trương lên trong nước và khi được

đun nóng thì tạo thành hồ, với iot thì cho màu tím đến màu nâu (Ngô Tự Thành, 2010) [13]

Trong rác bể ủ có nhiều loại VSV có khả năng phân giải tinh bột Một

số VSV có khả năng tiết ra môi trường đầy đủ các loại enzim trong hệ enzim

amilaza Trong nhóm vi khuẩn có một số loài thuộc chi Bacillus, Cytophaza,

Pseudomonas,… Xạ khuẩn cũng có một số các chi Aspergillus, Fusarium, Rhizopus,… Trong nhóm vi khuẩn cũng có một số loài thuộc chi Bacillus, Cytophaza, Pseudomonas,… Xạ khuẩn cũng có một số chi có khả năng phân

hủy tinh bột Đa số các VSV không có khả năng tiết đầy đủ hệ enzim amilaza phân hủy tinh bột Chúng chỉ có thể tiết ra môi trường một hoặc một vài men

trong hệ đó Ví dụ như các loài Aspergillus candidus, Pasterianum…chỉ có

khả năng tiết ra môi trường một loại enzim-amilaza Một số loài khác chỉ có khả năng tiết ra môi trường enzim gluco amilaza Các nhóm này cộng tác với nhau trong quá trình phân hủy tinh bột thành đường Trong sản xuất người ta thường dùng các nhóm VSV có khả năng phân hủy tinh bột Ví dụ trong chế biến rác thải hữu cơ người ta cũng sử dụng những chủng VSV có khả năng

phân hủy tinh bột để phân hủy tinh bột có trong thành phần rác hữu cơ (Trần Đức Hạ và CS, 2011) [2]

- Sự hoạt động của các vi sinh vật trong đống ủ:

Các quá trình sinh hóa diễn ra trong đống ủ rác chủ yếu là do hoạt động của các VSV sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng cho các hoạt động sống của chúng Các loại vi khuẩn và nấm đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân giải các hợp chất Các loại VSV phát triển tốt trong điều kiện môi trường được xác định như sau:

Bảng 1.1: Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến vi sinh vật

Nguồn: Trần Đức Hạ, CS (2011) Cơ sở hóa học và vi sinh vật

học trong kỹ thuật môi trường

Các VSV tham gia vào quá trình phân giải tại các đống ủ rác được chia thành ba nhóm chủ yếu sau đây:

+ Các VSV ưa ẩm: Phát triển mạnh ở nhiệt độ từ 0 – 200

C + Các VSV ưa ấm: Phát triển mạnh ở nhiệt độ từ 20 – 400

C + Các VSV ưa nóng: Phát triển mạnh ở nhiệt độ 40 – 700

C Trong quá trình ủ hiếu khí rác thải hữu cơ, thành phần VSV, kèm theo

đó là nhiệt độ trong đống ủ luôn thay đổi

Sự phát triển của các loại VSV theo nhiệt độ được thể hiện theo đồ thị sau: Thời kỳ đầu của quá trình ủ rác, quá trình hiếu khí được diễn ra, giai đoạn này các chất hữu cơ dễ bị oxi hóa sinh hóa thành dạng đơn giản như protein, tinh bột, chất béo các loại một lượng nhất định chất xenlulozo Trong quá trình này, các VSV tiếp nhận một lượng năng lượng rất lớn và vì thế có tồn tại một lượng năng lượng đáng kể ở dạng nhiệt Lượng năng lượng nhiệt được tạo thành bên trong lòng đống ủ được tạo ra nhiều hơn so với lượng nhiệt được thoát ra bên ngoài và do đó nhiệt độ bên trong các đống ủ được tăng lên Giá trị nhiệt độ tăng tới 60-700

C, kéo dài trong suốt thời gian khoảng

30 ngày Ở khoảng nhiệt độ này, các phản ứng hóa học diễn ra sẽ trội hơn các phản ứng VSV bởi vì hầu hết chủng VSV không phát triển được ở nhiệt độ

700C (Trần Đức Hạ và CS, 2011) [2]

1.1.2 Cơ sở thực tiễn

Theo đánh giá của Cục Trồng trọt (Bộ NNPTNT), năm 2013 nhu cầu tiêu thụ phân bón cả nước cần 10,325 triệu tấn phân bón các loại Trong đó, khả năng sản xuất phân bón trong nước là 8 triệu tấn, còn lại phụ thuộc vào nhập khẩu

Tuy nhiên, việc nhập khẩu phân bón hiện nay đang có nhiều bất cập Theo ông Phan Huy Thông- Giám đốc Trung tâm Khuyến nông quốc gia, một vấn đề bất cập hiện nay là Bộ Công Thương lại có nhiệm vụ điều tiết việc nhập khẩu phân bón vô cơ như urê, SA, kali , còn Bộ NNPTNT lại được giao quản lý và điều tiết lượng phân hữu cơ, tạo nên sự chồng chéo trong điều hành và tính toán lượng phân nhập khẩu

Liên quan vấn đề này, ông Lê Văn Tri- Chủ tịch Hiệp hội Phân bón sinh học Việt Nam cho rằng, nếu bà con nông dân tận dụng tất cả các thành phần hữu cơ bỏ đi của cây trồng để ủ tạo thành phân hữu cơ như rơm rạ, rác

hữu cơ, rác trong các trang trại chăn nuôi tập trung sẽ có thể giảm tới 30% lượng phân hữu cơ phải nhập (Chu Hồng Châu, 2013) [10]

Theo nhận định của các nhà khoa học, sau mỗi vụ thu hoạch 1ha lúa sẽ thu được 6 tấn rơm rạ, nếu đem đốt sẽ mất đi hơn 5,5 triệu đồng, trong khi cùng khối lượng rơm rạ ấy nếu đem xử lý bằng chế phẩm sinh học sẽ thu được khoảng 400kg phân hữu cơ

Nếu toàn bộ số rơm rạ sau thu hoạch của cả nước (khoảng 45 triệu tấn) được xử lý sẽ đem lại 20 triệu tấn phân hữu cơ, người nông dân không phải

bỏ tiền mua phân hóa học (NPK) là 200.000 tấn đạm, 190.000 tấn lân và 460.000 tấn kali, như vậy, sẽ tiết kiệm được gần 11.000 tỷ đồng (Lê Văn Tri, 2013) [7]

Trong nền kinh tế phát triển hiện nay, ngành nông nghiệp Việt Nam đang được đầu tư với hướng đi đúng đắn và chuyên biệt rõ rệt nhằm tạo ra những sản phẩm chất lượng, chi phí thấp, lợi nhuận cao

Và đó là điều mong mỏi của liên kết 4 nhà (nhà nông, nhà khoa học, nhà doanh nghiệp và nhà nước) tạo ra các mô hình sản xuất như cánh đồng mẫu lớn, các câu lạc bộ sản xuất giỏi và thực hành nông nghiệp tốt (VIỆT-GAP), …

Song song với việc phát triển nông nghiệp là sự phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực phân bón, trong đó phân bón hữu cơ đã được nông dân sử dụng

từ thuở ban sơ trong quá trình trồng trọt như dùng trực tiếp các loại phân gia súc, gia cầm, ủ cây, lá…

Từ khi có phân hóa học ra đời nâng cao được năng suất thì vai trò phân hữu cơ giảm nhẹ, thậm chí lạm dụng phân hóa học trong sản xuất nông nghiệp mà không cần sự hiện diện của phân hữu cơ nhưng việc sử dụng sai lầm này đã dẫn đến 1 nền nông nghiệp không bền vững: chi phí sản xuất tăng,

sâu bệnh nhiều, năng suất không ổn định và đặc biệt chất lượng nông sản thấp, giá thành giảm mạnh

Từ đó cần phải nhìn nhận thực tế rằng phân bón hữu cơ và phân hóa học có mối liên hệ tương hỗ và không thể tách rời, phân hữu cơ không thể thay phân hóa học và ngược lại, mỗi loại có vai trò khác nhau cùng tác động trực tiếp và quyết định đến năng suất và chất lượng sản phẩm của ngành nông nghiệp và tạo nền nông nghiệp phát triển ổn định bền vững

Tại sao phân hữu cơ lại ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp nhiều vậy? Bởi vì chất hữu cơ đối với cây trồng thì không thể thiếu, nó có một số tác dụng cụ thể như sau:

Thứ nhất chất hữu cơ tồn tại xen kẽ với các thành phần kết cấu của đất, tạo tạo ra sự thông thoáng giúp rễ phát triển mạnh nên có cường độ hô hấp tối

đa và dễ dàng hấp thu các nguồn dinh dưỡng

Thứ hai chất hữu cơ sẽ lưu giữ các khoáng chất đa, trung vi lượng từ các loại phân bón hóa học và cung cấp dần cho cây hạn chế được hiện tượng thất thoát phân bón trong quá trình sử dụng, giảm chi phí đáng kể trong sản xuất nông nghiệp, giúp đất giữ ẩm làm cây chống chịu khô hạn tốt hơn Thứ

ba, sự hiện diện của chất hữu cơ làm môi trường sống cho các hệ vi sinh có ích, các hệ vi sinh này cân bằng môi trường của hệ sinh thái vì vậy sẽ hạn chế một số đối tượng gây bệnh, góp phần tăng năng suất và chất lượng nông sản (Báo Mới, 2014)[15]

Hiện nay trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có 5 doanh nghiệp, 7 HTX, 113

nông hộ tham gia vào sản xuất nấm Mỗi năm các doanh nghiệp này cũng thải hàng nghìn tấn bã thải trồng nấm Một phần các cơ sở sản xuất này tái sử dụng, một phần bán hoặc cho người trồng trọt nhưng ở dạng thô, chưa qua xử

lý chế phẩm nên chất lượng dùng làm phân bón không cao, một phần bỏ

rất lớn đối với nền nông nghiệp đang trên đà phát triển mạnh, đang cần sạch, cần an toàn như hiện nay và tiết kiệm được rất lớn lượng phân nhập khẩu

ăn, nấm dược liệu tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2010-2015;

- Quyết định số 1329- QĐ/BNN-KHCN ngày 15 tháng 5 năm 2007 của

Bộ NN và PTNT về việc công nhận tạm thời biện pháp kỹ thuật mới: “Biện pháp kỹ thuật sản xuất giá thể dinh dưỡng làm bầu ươm cây giống, cây lâm nghiệp, cây ăn quả, cây rau giống và rau thương phẩm” cho các tác giả: TS Cao Kỳ Sơn và KS Phạm Ngọc Tuấn - Viện Thổ Nhưỡng Nông hoá;

- Thông tư số 62/2009/TT-BNNPTNT ngày 25/9/2009 của Bộ Nông nghiệp và PTNT về việc ban hành Danh mục bổ sung phân bón được phép sản xuất, kinh doanh và sử dụng ở Việt Nam

1.2 Những nghiên cứu về phân bón hữu cơ

1.2.1 Khái niệm phân bón hữu cơ

Là phân chứa những chất dinh dưỡng ở dạng những hợp chất hữu cơ như: phân chuồng, phân xanh, phân than bùn, phụ phế phẩm nông nghiệp, phân rác… (Tổng công ty phân bón và hóa chất dầu khí, 2013)[21]

Trâu bò 8.0 – 9.0 tấn/con/năm Ngựa 6.0 – 7.0 tấn/con/năm Chất lượng và giá trị của phân chuồng phụ thuộc rất nhiều vào cách chăm sóc, nuôi dưỡng, chất liệu độn chuồng và cách ủ phân (Cục trồng trọt, 2007)[16]

Bảng 1.2: Thành phần dinh dƣỡng của phân chuồng

Nguồn: Tổng công ty phân bón và hóa chất dầu khí (2013), Khái niệm phân hữu cơ

Trong 10 tấn phân chuồng có thể lấy ra được một số nguyên tố vi lượng như sau:

* Chế biến phân chuồng: Có 3 phương pháp

+ Ủ nóng (ủ xốp): Lấy phân ra khỏi chuồng, chất thành lớp, không được nén, tưới nước, giữ ẩm 60-70%, có thể trộn thêm 1% vôi bột và 1-2% Super

Lân, sau đó trét bùn che phủ cho kín hàng ngày tưới nước, thời gian ủ ngắn 30-40 ngày, ủ xong là sử dụng được

+ Ủ nguội (ủ chặt): Lấy phân ra khỏi chuồng xếp thành lớp, mỗi lớp rắc khoảng (2%) lân, nén chặt Đống phân ủ rộng khoảng 2-3m, cao 1, 5-2m, trét bùn bên ngoài tránh mưa Thời gian ủ lâu, 5-6 tháng mới xong

+ Ủ nóng trước nguội sau: Ủ nóng 5-6 ngày, khi nhiệt độ 50-60°c nén chặt ủ tiếp lớp khác lên trên, trét bùn kín, có thể cho thêm vào đống phân ủ các loại phân khác như: phân thỏ, gà, vịt làm phân men để tăng chất lượng phân (Tổng công ty phân bón và hóa chất dầu khí, 2013) [21]

1.2.3 Phân rác

Còn được gọi là phân campốt Đó là loại phân hữu cơ được chế biến từ rác, cỏ dại, thân lá cây xanh, bèo tây, rơm rạ, chất thải rắn thành phố v.v được ủ với một số phân men như phân chuồng, nước giải, lân, vôi… cho đến khi hoai mục

Phân rác có thành phần dinh dưỡng thấp hơn phân chuồng và thay đổi trong những giới hạn rất lớn tuỳ thuộc vào bản chất và thành phần của rác Nguyên liệu để làm phân rác có các loại sau đây:

- Rác các loại (các chất phế thải đã loại bỏ các tạp chất không phải là hữu

cơ, các chất không hoai mục được)

- Tàn dư thực vật sau khi thu hoạch như rơm rạ, thân lá cây

- Các chất gây men và phụ trợ (phân chuồng hoai mục, vôi, nước tiểu, bùn, phân lân, tro bếp) (Cục trồng trọt, 2007)[16]

* Cách ủ:

Nguyên liệu chính là phân rác 70%, cung cấp thêm đạm và Kali 2%, còn lại phân men(phân chuồng, lân, vôi) Nguyên liệu được chặt ra thành đoạn ngắn 20-30cm xếp thành lớp cứ 30cm rắc một lớp vôi; trét bùn; ủ khoảng 20 ngày đảo lại rắc thêm phân men, xếp đủ cao trét bùn lại, để hở lỗ tưới nước

thường xuyên;ủ khoãng 60 ngày dùng bón lót, để lâu hơn khi phân hoai có thể dùng để bón thúc (Tổng công ty phân bón và hóa chất dầu khí, 2013) [21]

1.2.4 Phân xanh

Phân xanh là loại phân hữu cơ, sử dụng các loại bộ phận trên mặt đất của cây Phân xanh thường được sử dụng tươi, không qua quá trình ủ Vì vậy, phân xanh chỉ phát huy hiệu quả sau khi được phân huỷ Cho nên người ta thường dùng phân xanh để bón lót cho cây hàng năm hoặc dùng để “ép xanh” (tủ gốc) cho cây lâu năm Tuy vậy, ở một số địa phương vùng Trung Bộ, phân xanh được chặt nhỏ và bón cho ruộng lúa, người ta gọi là “bón bổi”

Cây phân xanh thường là cây họ đậu, tuy vậy cũng có một số loài cây thuộc các họ khác như cỏ lào, cây quỳ dại, v.v cũng được nhiều nơi dùng làm phân xanh Phân xanh có nhiều loài được nông dân gieo trồng với mục đích làm phân bón, nhưng cũng có một số loài cây mọc hoang dại được sử dụng làm phân xanh Các loại cây họ đậu thường có các vi sinh vật cộng sinh sống trên rễ và giúp cây hút đạm từ không khí Lượng đạm này về sau có thể cung cấp một phần cho cây trồng Cây họ đậu còn có khả năng hút lân khó tiêu và kali từ những lớp đất sâu mạnh hơn nhiều loài cây khác

Cây phân xanh dễ trồng, phát triển nhanh và mạnh Ngoài việc được sử dụng làm phân bón cho cây trồng, các loài cây phân xanh còn được dùng để làm cây phủ đất, cây che bóng, cây giữ đất chống xói mòn, cây cải tạo đất, nâng cao độ phì nhiêu của đất

Cây phân xanh có nhiều loài và phần lớn có khả năng thích nghi rộng cho nên cây phân xanh có thể trồng được ở nhiều nơi và có thể nói, nơi nào cũng có thể trồng được phân xanh Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới của nước ta, chúng ta có tập đoàn cây phân xanh rất phong phú Với điều kiện khí hậu ẩm, mưa nhiều, nhiệt độ cao, quá trình rửa trôi, xói mòn đất diễn ra với

cường độ lớn, các loại cây phân xanh có vai trò rất to lớn trong việc gìn giữ, cải tạo đất và góp phần rất đắc lực làm tăng năng suất các loại cây trồng Các loài cây phân xanh được trồng nhiều nơi ở nước ta là: muồng, điền thanh, đậu nho nhe, keo dậu, cỏ stylô, trinh nữ không gai, v.v

Phân tích thành phần dinh dưỡng trong một số loài cây họ đậu được dùng làm phân xanh thu được kết quả như sau:

Bảng 1.3: Hàm lƣợng đạm và lân trong một số cây phân xanh

Nguồn: Cục trồng trọt (2007), Tiến bộ kỹ thuật và công nghệ phân bón

Cây phân xanh có khả năng thích nghi lớn, nhưng không phải loài cây nào ở đâu trồng cũng được Năng suất chất xanh và khả năng phát triển của các loài cây có thể thay đổi tuỳ theo chất đất và điều kiện cụ thể ở từng nơi Có loài thích hợp ở ruộng lúa, có loài thích hợp ở các chân đất đồi, có loài thích hợp ở các chất đất cát, có loài thích hợp ở các tỉnh Nam Bộ, có loài thích hợp ở các tỉnh miền núi phía Bắc, v.v Vì vậy, cần lựa chọn các loài thích hợp với điều kiện của địa phương để trồng mới thu được kết quả tốt Cây phân xanh cũng thường chỉ phát huy tác dụng trong những cơ cấu nhất định với các loài cây trồng, vì vậy cần lựa chọn những cơ cấu cây

trồng hợp lý với thành phần cây phân xanh phù hợp để trồng xen, trồng gối hoặc luân canh

* Cách sử dụng phân xanh: Có nhiều cách, nhưng chủ yếu là các cách

sau đây:

- Khi cây phân xanh ra hoa, người ra cày vùi chúng vào đất vì lúc này cây phân xanh có năng suất sinh khối cao, cây chưa có hạt nên hạt chưa rụng xuống đất mọc thành cây con gây trở ngại cho việc trồng cây chính vụ sau

- Dùng cây phân xanh bón lót cho cây trồng lúc làm đất

- Đưa vào hệ thống luân canh, sau một số vụ trồng cây trồng chính, người ta trồng một vụ cây phân xanh để làm tốt đất và loại trừ một số loài sâu bệnh của cây trồng chính

- Tủ gốc, phủ luống, “ép xanh” cho cây lâu năm (Cục trồng trọt, 2007)[16]

1.2.5 Phân vi sinh

* Đặc điểm:

Là chế phẩm phân bón được sản xuất bằng cách dùng các loại vi sinh vật hữu ích cấy vào môi trường là chát hữu cơ(như bột than bùn) Khi bón cho đất các chủng loại vi sinhy vật sẽ phát huy vai trò của nó như phân giải chất dinh dưỡng khó tiêu thành dễ tiêu cho cây hấp thụ, hoặc hút đạm khí trời để bổ sung cho đất và cây (Nguyễn Xuân Thành và CS, 2005) [5]

* Các loại phân trên thị trường:

- Phân vi sinh cố định đạm:

+ Phân vi sinh cố định đạm, sống cộng sinh với cây họ đậu: Nitragin, Rhidafo…

+ Phân vi sinh cố định đạm, sống tự do: Azotobacterin…

- Phân vi sinh phân giải lân:

Phân lân hữu cơ vi sinh Komix và nhiều loại phân vi sinh phân giải lân khác có tính năng tác dụng giống như nhau

- Phân vi sinh phân giải chất xơ: chứa các chủng vi sinh vật giúp tăng cường phân giải xác bả thực vật…

* Ngoài ra trên thị trường còn có những loại phân khác với tên thương phẩm khác nhau nhưng tính năng tác dụng thì cũng giống như các loại phân

kể trên

* Cách sử dụng phân hữu cơ vi sinh: Thời gian sử dụng phân có hạn, tùy loại thường từ 1-6 tháng(chú ý xem thời hạn sử dụng) Phân vi sinh phát huy hiệu lực ở: vùng đất mới, đất phèn, những vùng đất bị thoái hóa mất kết cấu

do bón phân hóa học lâu ngày, vùng chưa trồng các cây có vi khuẩn cộng sinh… thì mới có hiệu quả cao (Tổng công ty phân bón và hóa chất dầu khí, 2013) [21]

1.2.6 Phân than bùn

Than bùn được tạo thành từ xác các loài thực vật khác nhau Xác thực vật được tích tụ lại, được đất vùi lấp và chịu tác động của điều kiện ngập nước trong nhiều năm Với điều kiện phân huỷ yếm khí các xác thực vật được chuyển thành than bùn

Trong than bùn có hàm lượng chất vô cơ là 18 – 24%, phần còn lại là các chất hữu cơ Theo số liệu điều tra của các nhà khoa học, trên thế giới trữ lượng than bùn có khoảng 300 tỷ tấn, chiếm 1.5% diện tích bề mặt quả đất Than bùn được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế khác nhau Trong nông nghiệp than bùn được sử dụng để làm phân bón và tăng chất hữu cơ cho đất Than bùn cho phản ứng chua Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong than bùn thay đổi tuỳ thuộc vào thành phần các loài thực vật và quá trình phân huỷ các chất hữu cơ Số liệu phân tích than bùn ở một số địa điểm có than bùn miền Đông Nam Bộ thu được như sau:

Bảng 1.4: Hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng trong than bùn

ở miền Đông Nam Bộ

Vì vậy, than bùn muốn dùng làm phân bón phải khử hết bitumic

Trong than bùn có axit humic, có tác dụng kích thích tăng trưởng của cây Hàm lượng đạm tổng số trong than bùn cao hơn trong phân chuồng gấp

2 – 7 lần, nhưng chủ yếu ở dưới dạng hữu cơ Các chất đạm này cần được phân huỷ thành đạm vô cơ cây mới sử dụng được

Để bón cho cây, người ta không sử dụng than bùn để bón trực tiếp Thường than bùn được ủ với phân chuồng, phân rác, phân bắc, nước giải, sau

đó mới đem bón cho cây Trong quá trình ủ, hoạt động của các loài vi sinh làm phân huỷ các chất có hại và khoáng hoá các chất hữu cơ tạo thành chất dinh dưỡng cho cây

Chế biến than bùn thành các dạng phân bón khác nhau được thực hiện

trong các xưởng Thông thường quá trình chế biến thông qua các công đoạn sau đây:

Dùng tác động của nhiệt để khử bitumic trong than bùn Có thể phơi nắng một thời gian để Ôxy hoá bitumic Có thể hun nóng than bùn ở nhiệt

độ 70o

C

Dùng vi sinh vật phân giải than bùn Sau đó trộn với phân hoá học NPK, phân vi lượng, chất kích thích sinh trưởng, tạo thành loại phân hỗn hợp giàu chất dinh dưỡng

Hiện nay, ở nước ta có nhiều xưởng sản xuất nhiều loại phân hỗn hợp trên cơ sở than bùn Trên thị trường có các loại phân hỗn hợp với các tên thương phẩm sau đây: Biomix (Củ Chi), Biomix (Kiên Giang), Biomix (Plây Cu), Biofer (Bình Dương), Komix (Thiên Sinh), Komix RS (La Ngà), Compomix (Bình Điền II), phân lân hữu cơ sinh học sông Gianh và nhiều loại phân lân hữu cơ sinh học ở nhiều tỉnh phía Bắc (Cục Trồng trọt, 2007)[16]

1.2.7 Phân sinh học hữu cơ

* Khái niệm:

Là sản phẩm phân bón tạo thành thông qua quá trình lên men vi sinh vật các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc khác nhau, có sự tác động của các vi sinh vật hoặc các hoạt chất sinh học được chuyển hóa thành mùn (vi sinh, nấm đối kháng), bổ sung thêm hàm lượng vô cơ (NPK) và vi lượng thích hợp Tùy vào nhu cầu sản xuất mà có thể phối trộn phù hợp với từng loại cây trồng, sao cho cây phát triển tốt nhất mà không cần bón một loại phân đơn nào Phân có thể dùng bón lót hoặc bón thúc Phân có hàm lượng dinh dưỡng cao nên khi bón cần trộn đều với đất

trồng, phổ biến như: Phân bón Komix nền… (Tổng công ty phân bón và hóa chất dầu khí, 2013) [21]

Phân bón hữu cơ sinh học, phân hữu cơ vi sinh được sự trợ giúp của vi sinh vật chuyên biệt có khả năng thúc đẩy nhanh quá trình chuyển hóa các phế thải hữu cơ thành phân bón

Thông thường trong các nhóm vi sinh vật chuyển hóa Xenlulo và Ligno

Xenlulo là các loài Aspegillus Niger, Trichoderma reesei, Aspegillus sp.,

Penicillium sp., Paeceilomyces sp., Trichurus spiralis, Chetomium sp., Nhóm

nấm đối kháng Trichoderma hiện nay đang được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghệ sản xuất phân hữu cơ sinh học hiện nay ở Việt Nam Phân hữu cơ sinh học có phối trộn thêm nấm đối kháng Trichoderma là loại phân có tác dụng rất tốt trong việc phòng trừ các bệnh vàng lá chết nhanh, còn gọi là bệnh

thối rễ do nấm Phytophthora palmirova gây ra Hay bệnh vàng héo rũ hay còn gọi là bệnh héo chậm do một số nấm bệnh gây ra: Furasium

solari,Pythium sp, Sclerotium rolfosii… Các sản phẩm phân hữu cơ sinh học

hiện có trên thị trường phía Nam với chất lượng tốt và có uy tín như nhóm sản phẩm phân hữu cơ Cugasa của Công Ty Anh Việt, phân VK của Công ty Viễn Khang, phân hữu cơ Phaga, Trimix của Công ty Phaga…… Nhóm phân hữu cơ sinh học có bổ sung vi sinh vật trợ giúp và làm giàu dinh dưỡng (phân hữu cơ vi sinh ) thường được chế biến bằng cách đưa thêm một số vi sinh vật

có ích khác vào sau khi nhiệt độ đống ủ đã ổn định ( 300C ) Như nhóm vi khuẩn cố định nitơ tự do (Azotobacter ), vi khuẩn hoặc nấm sợi phân giải

photphát khó tan (Bacillus polymixa, Bacillus megaterium, Pseudomonas

striata; Aspergillus awamori ), xạ khuẩn Streptomyces Rất nhiều lọai phân

hữu cơ vi sinh, phân lân vi sinh đang lưu thông trong sản xuất tại Việt nam

* Sử dụng:

Phân sinh hóa hữu cơ được sản xuất ở dạng bột hoặc dạng lỏng; có thể phun lên lá hoặc bón gốc Các loại phân sinh hóa hữu cơ hiện nay được sản xuất theo hướng chuyên dùng như phân sinh hóa hữu cơ Komix chuyên dùng cho: cây ăn trái , lúa, mía…

- Các vi sinh vật thường được sử dụng trong cải tạo đất thoái hóa, đất có vấn đề do ô nhiễm được ứng dụng nhiều như nấm rễ nội cộng sinh ( VAM – Vacular Abuscular Mycorhiza ) và vi khuẩn Pseudomonas (Dương Hoa Xô,

2007)[8]

1.3 Các nghiên cứu về chế phẩm vi sinh

Chế phẩm vi sinh dùng làm thuốc bảo vệ thực vật tạo bởi vi sinh vật hoạt động như vi khuẩn, nấm, sinh vật đơn bào, siêu vi khuẩn, vi rút hoặc vi sinh vật biến đổi gen Những mầm bệnh và sinh vật ký sinh này được phân lập và sản xuất làm thuốc bảo vệ thực vật Nguyên tắc cơ bản để đăng ký sử dụng các chế phẩm này là sản phẩm phải có hiệu lực và không gây độc cho người

sử dụng, người tiêu thụ, thực phẩm và môi trường

Ưu điểm của thuốc trừ sâu vi sinh là an toàn môi trường, chọn lọc Nhược điểm là hiệu lực phòng trừ không ổn định ở điều kiện ngoài đồng Vì vậy, thuốc trừ sâu vi sinh không thể cạnh tranh với thuốc hoá học bởi sự bền vững và hiệu quả như thuốc pyrethroid tổng hợp Tuy nhiên gần đây công nghệ sinh học trong lĩnh vực protein và biến đổi gen đã làm nảy sinh sự quan tâm tới toàn bộ chế phẩm sinh học Công nghệ sinh học đã tạo ra cơ hội khắc phục nhược điểm kém bền và giá thành cao của thuốc trừ sâu vi sinh Ngoài lĩnh vực trừ sâu, chế phẩm vi sinh cũng được dùng để trừ bệnh, trừ tuyến trùng hoặc trừ cỏ

Vi khuẩn được nghiên cứu rộng rãi nhất là dòng vi khuẩn Bacillus

thurigiensis (Bt), phòng trừ những dòng côn trùng nhạy cảm như bộ cánh vảy,

bộ hai cánh, bộ cánh đều và bộ cánh cứng

Vi khuẩn Bt tạo thành giữa tế bào và nội bào tử dạng oval “tinh thể” protein Tinh thế này chiếm tới 40% trọng lượng khô của tế bào vi khuẩn và chứa nội độc tố Khi côn trùng ăn phải nội độc tố này nó phân huỷ thành chất kiềm, trong môi trường ruột côn trùng enzym phân huỷ nó thành protoxin hoạt động nhỏ hơn Chất protoxin này phá huỷ lớp lót thành ruột giữa làm vỡ màng ruột Vi khuẩn làm thủng ruột và chui vào khoang bụng nhân lên sinh sôi và giết chết côn trùng Hơn nữa, vi khuẩn cũng làm côn trùng ngừng ăn vì gây liệt phần miệng

Tính chọn lọc của chủng vi khuẩn Bacillus thurigiensis phụ thuộc vào giá trị pH của ruột giữa Côn trùng có độ pH của ruột giữa trong khoảng 8-10

nhạy cảm với thuốc (như ấu trùng bọ cánh phấn) Những loại côn trùng khác

có khoảng pH trong ruột giữa thấp hơn từ 6.2-7.1 không bị ảnh hưởng (như

châu chấu sa mạc, Schistocerca gregoria) vì độc tố Bt không hoà tan trong

trong khoảng pH đó nên không có hoạt tính độc

Chế phẩm vi sinh B thurigiensis var kurstaki với tên thương phẩm Bactospeine, Thuricide và Dipel có hiệu lực trừ sâu bướm và ấu trùng bọ cánh cứng Chế phẩm vi sinh từ Bt var israelensis với tên thương phẩm Bactimos

và Teknar có hiệu lực phòng trừ ấu trùng của muỗi, ruồi đen

Vi khuẩn Bacillus spliaericus cũng tạo ra tinh thể độc, diệt trừ ấu

trùng muỗi

Chưa thấy tính kháng thuốc của ấu trùng muỗi với chế phẩm này ngoài đồng cũng như trong điều kiện thí nghiệm ở liều dưới độc (Nguyễn Thành Đạt, 2000)[1]

Thuốc trừ sâu vi sinh nấm là những chủng nấm ký sinh có khả năng

thâm nhập trực tiếp vào lớp biểu bì côn trùng Sau khi thấm sâu vào lớp biểu

bì bằng cách phá huỷ chitin và protein bởi enzym, nấm sinh sôi bên trong côn

trùng tạo ra chất độc cho sâu Tỷ lệ chết cao thường xảy ra 5-10 ngày sau khi

xử dụng tuỳ thuộc vào liều sử dụng và kích thước côn trùng

Thuốc trừ sâu vi sinh từ nấm như Beauveria bassiana, Verticillium

lecanii, Entemophaga asiatica, E grylli, Metharizium anisopliae, Zoophthora radicans Nấm ký sinh thường có chủng ký chủ chọn lọc và không gây độc cho các cơ thể khác Các chế phẩm này rẻ và được sử dụng như thuốc trừ sâu hoá học Những loại nấm này xâm nhập trực tiếp qua biểu bì côn trùng nên không cần đợi côn trùng ăn qua đường miệng, vì vậy thuốc trừ sâu vi sinh nấm tránh bị phân huỷ bởi tia tử ngoại, độ ẩm thấp và những điều kiện khí hậu khác có thể giải hoạt thuốc Các thuốc vi sinh có nguồn gốc virut, vi khuẩn và sinh vật đơn bào tác động qua đường miệng gặp nhiều hạn chế vì phải đợi côn trùng ăn qua đường miệng Điều kiện tự nhiên ảnh hưởng rất nhiều tới thuốc trừ sâu vi sinh

Chế phẩm vi sinh nấm gây bệnh gốc dầu có tương lai hơn chế phẩm gốc

nước vì không bay hơi nhanh ở điều kiện ngoài cánh đồng Beauveria

bassiana pha chế với dầu thực vật có hiệu lực cao hơn gấp 30 lần Có thể lý

giải rằng biểu bì côn trùng có tính kỵ nước, nên dầu trải đều và thấm sâu vào biểu bì côn trùng giúp thuốc thâm nhập tốt vào côn trùng Chế phẩm vi sinh nấm pha với nước bị rửa trôi không lưu lại trên côn trùng Vì vậy chế phẩm nấm gốc dầu thường được sử dụng với thiết bị phun liều thấp hoặc cực thấp Dưới đây là các thí dụ về thuốc trừ sâu từ nấm:

Hirsutel/a thompson là loại nấm ký sinh tạo bào tử tiêu diệt đốm nâu trên

cam quýt và nhện đỏ Chế phẩm từ nấm Verticillium lecanii phòng trừ rệp,

nhện đỏ, bọ trĩ Những chế phẩm nấm khác cũng đang được nghiên cứu như Nomuraea spp và Paecilomyces spp

Bảng 1.5: Thí dụ về thuốc trừ sâu vi sinh và đối tƣợng phòng trừ

var.kurstaki

Ấu trùng bộ cánh vảy Abbot Labs (Mỹ)

var.kurstaki

Ấu trùng bộ cánh vảy Mycogen Corp (Mỹ)

M-one Vi khuẩn: Bt var.san

diego

Bọ cánh cứng hại khoai tây Mycogen Corp (Mỹ)

Nemasys Tuyến trùng/vi khuẩn Bọ đầu dài Agricultural Genetics

(Anh)

Biosafe Tuyến trùng Steinemema

(Anh)

Nolo bait Sinh vật đơn bào:

Nosema locustae Châu chấu Evans BioControl

Nguồn: Cannon, R.; Shell Agriculture: 5,1989; pp 13 - 15

Thuốc trừ sâu vi sinh dạng virut tạo từ nhân virut Virut là tác nhân

gây bệnh cực nhỏ tạo bởi protein và axi nucleic, ARN, ADN Protein tạo thành vỏ bao quanh, axit nucleic chứa thông tin về gen

Virut Nuclear polyhedrosis gây bệnh cho loài Heliothis spp caterpillars,

đại diện là sâu bướm ăn bông vải và sâu ăn chồi thuốc lá Virut Nuclear polyhedrosis có tính chọn lọc và tính lây bệnh nhanh, có thể sống sót nhiều năm vì có vỏ bọc bảo vệ Khi sâu ăn phải virut, vỏ bọc protein bảo vệ hoà tan trong dịch kiềm ruột sâu Virut thấm vào màng ruột, đôi khi tiến vào hệ tuần hoàn và phân chia nhanh dẫn đến cái chết của côn trùng trong vòng 2-9 ngày tuỳ theo thời kỳ phát triển của côn trùng

Các chủng virut được sản xuất trên cơ thể sống của sâu, đó là quá trình đắt đỏ

Tuyến trùng có trong đất tự nhiên và ký sinh trên côn trùng trong đất, là

loại thuốc trừ sâu vi sinh rất tốt Khi thâm nhập vào đất tuyến trùng phát triển rất nhanh và tấn công côn trùng ký chủ Quá trình lây nhiếm sớm của chủng

Steinemema và Heterorhabditis thường là do côn trùng ăn vào, nhưng tuyến

trùng cũng có thể thâm nhập theo đường hậu môn và lỗ thở Từ ruột sâu tuyến trùng đi qua thành ruột và hệ tuần hoàn và giải phóng vi khuẩn Vi khuẩn này sinh sản rất nhanh làm sâu chết trong vòng 1-2 ngày

Tuyến trùng Neoplectana carpocapsae là vật trung gian truyền bệnh vi

khuẩn cho mối, chế phẩm của nó đã có bán trên thị trường (Phạm Thị Phong, 2008) [12]

1.4 Các nghiên cứu và ứng dụng chế phẩm EM

1.4.1 Khái niệm

EM (Effective Microorganisms) có nghĩa là các vi sinh vật hữu hiệu Chế phẩm này do Giáo sư Tiến sĩ Teruo Higa - trường Đại học

Tổng hợp Ryukyus, Okinawoa, Nhật Bản sáng tạo và áp dụng thực tiễn vào đầu năm 1980

Chế phẩm EM là tập hợp các loài vi sinh vật hữu hiệu gồm: Vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn Lactic, nấm men, xạ khuẩn, nấm mốc sống cộng sinh trong cùng môi trường Có thể coi vi sinh hữu hiệu EM như là một chất nhằm tăng cường tính đa dạng của sinh vật trong đất, bổ sung các vi sinh vật có ích vào môi trường tự nhiên, giảm thiểu ô nhiễm môi trường do các vi sinh vật có hại gây ra

Sử dụng chế phẩm sinh học EM sẽ góp phần cải thiện chất lượng đất, phòng chống các bệnh do vi sinh vật có hại gây ra đối vơi cây trồng, vật nuôi

và tăng cường hiệu quả của chất hữu cơ

Chế phẩm EM có khoảng 80-120 loài vi sinh vật kị khí và hiếu khí thuộc

10 chi khác nhau Các vi sinh vật trong chế phẩm EM tạo ra một hệ sinh thái nhỏ, chúng kiên kết, hỗ trợ lẫn nhau cùng sinh trưởng và phát triển, tạo thành nhiều sản phẩm khác nhau Chế phẩm EM được điều chế ở dạng nước và dạng bột (dạng nước gọi là dung dịch EM, dạng bột gọi là EM- Bogasi)

EM có tác dụng khử mùi hôi cống rãnh, toilet, do chúng tiêu diệt các vi sinh vật gây thối (sinh ra các loại khí H2S, SO2, NH3…) có trong cống rãnh, toilet, chuồng trại chăn nuôi Theo đó, số lượng ruồi, muỗi, ve, các loại ocon trùng bay khác giảm hẳn số lượng

Rác hữu cơ được xử lý EM chỉ sau một ngày có thể hết mùi và tốc độ mùn hóa diễn ra rất nhanh Trong các kho bảo quản nông sản, sử dụng EM có tác dụng ngăn chặn được quá trình gây thối, mốc Các nghiên cứu cho biết chế phẩm EM có thể giúp cho hệ vi sinh vật tiết ra các enzym phân huỷ như lignin peroxidase Các enzym này có khả năng phân huỷ các hoá chất nông nghiệp tồn dư, thậm chí cả dioxin (Hội bảo vệ thiên nhiên và môi trường Việt

1.4.2 Nguyên lý cho ra đời chế phẩm EM

Với quan điểm: Sử dụng các chủng vi sinh vật có ích trong nông nghiệp, việc sản xuất ra chế phẩm E.M được dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau đây:

- Nguyên lý thứ nhất:

Sản xuất nông nghiệp bắt đầu bằng quá trình quang hợp của cây xanh

Để tiến hành quá trình quang hợp thì cây xanh cần phải có ánh nắng mặt trời, nước và khí cácboníc (CO2) Những nguyên liệu này hoàn toàn có sẵn trong

tự nhiên Nhưng hiện tại nông nghiệp vẫn còn ở tình trạng hiệu quả thấp là do hiệu suất sử dụng năng lượng mặt trời của cây trồng vẫn còn thấp Theo lý thuyết, tỷ lệ sử dụng tiềm năng năng lượng mặt trời có thể đạt 10-20%, nhưng

tỷ lệ thực tế cho đến nay mới chỉ nhỏ hơn 1% Tác giả tìm cách đưa các vi khuẩn quang hợp vào trong chế phẩm E.M nhằm làm tăng khả năng và công suất quang hợp cho cây trồng thông qua việc sử dụng ánh sáng có bước sóng

từ 700- 1200mm , mà cây xanh bình thường không có khả năng sử dụng quãng sóng này

- Nguyên lý thứ hai:

Các vi sinh vật có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ để phóng thích ra các hỗn hợp tổng hợp như Amino axit… Cho cây trồng sử dụng Do vậy làm tăng hiệu quả của các chất hữu cơ.Tác giả lựa chọn đưa các vi sinh vật có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ vào chế phẩm, chính là nhân tố có tính chìa khoá để đẩy mạnh khả năng sản xuất của cây trồng, thông qua con đường khai thác đặc tính sẵn có của các chất hữu cơ

Từ hai nguyên lý cơ bản cho thấy: Nhờ năng lượng ánh sáng mặt trời và các vi sinh vật có ích, các chất hữu cơ được phân giải, cứ như vậy hiệu quả sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời sẽ tăng lên và sức sản xuất của cây trồng cũng tăng lên

- Nguyên lý thứ ba:

Trong tự nhiên có khoảng 5 – 10% vi sinh vật có lợi, 5 – 10 % vi sinh vật có hại, và có tới 80 – 90% ở dạng trung gian Đưa tăng cường nhóm vi sinh vật có lợi vào tự nhiên, có tác dụng lôi kéo số vi sinh vật trung gian chuyển sang có ích Vì vậy khi đưa chế phẩm E.M vào, vi sinh vật có ích sẽ tăng lên từ 8 -9 lần so với bình thường E.M được coi như nhà lãnh đạo điều tiết cho các vi sinh vật có ích phát triển

1.4.3 Đặc tính kỹ thuật của EM

* EM sơ cấp (EM gốc, EM1) là dung dịch có màu nâu với mùi dễ chịu,

có vị ngọt chua, pH của EM đạt ở mức dưới 3,5 Nếu có mùi nặng hoặc thối thì độ pH > 4, khi đó EM gốc đã bị hỏng không sử dụng được EM gốc là vi sinh vật không hoạt động Vì vậy, EM gốc cần hoạt động bằng cách cung cấp nước và thức ăn, bằng cách thêm nước và rỉ đường Sử dụng dung dịch EM pha loãng gọi là EMtc, để xử lý môi trường, phun cho cây trồng, vật nuôi

- Công dụng:

+ Dùng để sản xuất ra các loại E.M thứ cấp

+ Dùng trực tiếp cho vật nuôi uống, phun trực tiếp cho cây trồng

- Thời gian sử dụng: 6 tháng

- Cách sử dụng EM1 : EM1 (gốc) là vi sinh vật không hoạt động Vì vậy,

EM1 cần được hoạt động bằng cách cung cấp nước và rỉ đường (là thức ăn của EM) Dung dịch EM pha loãng 0,1% dùng để phun cho cây trồng:

+ 1000 ml nước

+ 1 ml của EM1

+ 1 ml rỉ đường hoặc 1g đường bất kỳ

Dung dịch này để trong vòng 24 giờ rồi phun cho cây, đất hoặc chất hữu cơ

* Bokashi: