Ứng dụng quy trình b2004 32 66 xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng tại xã nam lợi huyện nam trực tỉnh nam định

Yêu cầu: Chỉ ra được thành phần, khối lượng tàn dư thực vật và các biện pháp xử lý tại xã Nam Lợi, huyện Nam Trực, tỉnh Nam Định; Thử nghiệm quy trình xử lý và tái chế tàn dư thực vật B

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục bảng vi

Danh mục Hình, Hình và hình vii

Danh mục viết tắt viii

MỞ ĐẦU 0

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích, yêu cầu 1

2.1 Mục đích: 1

2.2 Yêu cầu: 2

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Thực trạng tàn dư thực vật trên thế giới và Việt Nam 3

1.1.1 Khái niệm, nguồn gốc, thành phần và phân loại tàn dư thực vật 3

1.1.2 Thực trạng tàn dư thực vật trên thế giới 5

1.1.3 Thực trạng tàn dư thực vật ở Việt Nam 5

1.2 Tác động của tàn dư thực vật đến môi trường và sức khỏe con người 6

1.3 Lợi ích kinh tế trong quản lý và xử lý tàn dư thực vật 7

1.3.1 Lợi ích kinh tế của tàn dư thực vật 7

1.3.2 Lợi ích kinh tế trong quản lý tàn dư thực vật 8

1.3.3 Lợi ích kinh tế trong xử lý tàn dư thực vật 8

1.4 Các biện pháp xử lý tàn dư thực vật hiện nay 9

1.4.1 Phương pháp đốt 9

1.4.2 Phương pháp đổ trực tiếp ra sông ngòi 10

1.4.3 Biện pháp vùi trực tiếp vào đất, trên đồng ruộng 11

1.4.4 Phương pháp dùng làm thức ăn gia súc 11

1.4.5 Phương pháp ủ làm phân 11

1.4.6 Biện pháp sản xuất nấm từ rơm rạ 12

1.4.7 Phương pháp sinh học 12

1.5.1 Thành phần các chất hữu cơ chủ yếu có trong tàn dư thực vật 13

1.5.2 Cơ sở khoa học xử lý phế thải hữu cơ bằng công nghệ sinh học 14

1.6 Sử dụng phân bón sử dụng trong nông nghiệp 20

1.6.1 Việc sử dụng phân bón hóa học 20

1.6.2 Phân hữu cơ và vai trò của phân hữu cơ 23

1.6.3 Sử dụng cân đối phân hữu cơ và vô cơ 24

1.7 Các nghiên cứu trong và ngoài nước về xử lý tàn dư thực vật bằng vi sinh vật 24

1.7.1 Các nghiên cứu trên thế giới 24

1.7.2 Các nghiên cứu ở trong nước 25

1.8 Tổng quan về quy trình B2004-32-66 27

1.8.1 Giới thiệu về quy trình B2004-32-66 27

1.8.2 Một số kết quả thu được từ việc ứng dụng quy trình B2004-32-66 29

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 34

2.2 Nội dung nghiên cứu 34

2.2.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của xã Nam Lợi, Nam Trực, Nam Định liên quan đến tàn dư thực vật đồng ruộng 34

2.2.2 Hiện trạng tàn dư thực vật đồng ruộng của xã Nam Lợi, Huyện Nam Trực, Tỉnh Nam Định 34

2.2.3 Đánh giá chung về công tác quản lý và xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng bảo vệ môi trường tại xã Nam Lợi, Huyện Nam Trực, Tỉnh Nam Định 34

2.2.4 Ứng dụng quy trình của đề tài B2004-32-66 để xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng ở quy mô hộ gia đình 34

2.2.5 Đánh giá hiệu quả kinh tế xã hội và môi trường của đề tài nghiên cứu 34

2.2.6 Đề xuất một số giải pháp quản lý và xử lý tàn dư thực vật 34

2.3 Phương pháp nghiên cứu 34

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu 34

2.3.2 Phương pháp xử lý phế thải nông nghiệp bằng chế phẩm vi sinh vật 34

2.3.3 Phương pháp theo dõi và phân tích các chỉ tiêu 36

2.3.4 Phương pháp xử lý, phân tích số liệu 36

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37

3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của xã Nam Lợi, Nam Trực, Nam Định liên quan đến tàn dư thực vật đồng ruộng 37

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 37

3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 41

3.2 Hiện trạng tàn dư thực vật đồng ruộng của xã Nam Lợi, Huyện Nam Trực, Tỉnh Nam Định 46

3.2.1 Hiện trạng sử dụng đất xã Nam Lợi năm 2013 46

3.2.2 Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp xã Nam Lợi năm 2013 47

3.2.3 Diện tích, năng suất, sản lượng một số cây trồng chính của xã Nam Lợi 47

3.2.4 Thành phần, khối lượng tàn dư thực vật đồng ruộng 49

3.2.5 Kết quả điều tra các biện pháp xử lý tàn dư thực vật đồng ruộng 51

3.3 Đánh giá chung về công tác quản lý và xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng bảo vệ môi trường tại xã Nam Lợi, Huyện Nam Trực, Tỉnh Nam Định 52

3.4 Xây dựng mô hình xử lý theo quy trình B2004 – 32 – 66 trên tàn dư thực vật và tái chế thành phân hữu cơ 53

3.4.1 Đánh giá chất lượng của chế phẩm vi sinh vật 53

3.4.2 Xây dựng mô hình xử lý tàn dư thực vật theo đề tài B2004-32-66 55

3.4.3 Kết quả phân tích các chỉ tiêu đống ủ 56

3.4.4 Quy trình tái chế đống ủ sau xử lý thành phân hữu cơ 59

3.4.5 Đánh giá hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường của đề tài nghiên cứu 61

3.4.6 Khả năng ứng dụng quy trình của nông hộ 64

3.5 Đề xuất một số giải pháp quản lý và xử lý tàn dư thực vật 64

3.5.1 Giải pháp tuyên truyền và giáo dục cộng đồng 64

3.5.2 Giải pháp về quản lý 65

3.5.3 Giải pháp công nghệ xử lý 65

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 66

1 Kết luận 66

2 Kiến nghị 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

DANH MỤC BẢNG STT TÊN BẢNG TRANG

Bảng 1.1: Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2001 5

Bảng 1.2: Thành phần của của phế thải hữu cơ 13

Bảng 1.3: Hàm lượng xenluloza trong một số tàn dư thực vật trên đồng ruộng 13

Bảng 1.4: Lượng phân bón vô cơ sử dụng ở Việt Nam qua các năm 21

Bảng 1.5: Lượng phân bón hàng năm cây trồng chưa sử dụng được 22

Bảng 1.6 Quan hệ hữu cơ- vô cơ trong dinh dưỡng lúa 24

Bảng 1.7 Ảnh hưởng của phân hữu cơ tái chế từ phế phụ phẩm nông nghiệp đến sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa trên một số loại đất vùng đồng bằng và trung du Bắc bộ 30

Bảng 1.8: Ảnh hưởng của phân hữu cơ tái chế từ phế phụ phẩm nông nghiệp đến sinh trưởng, phát triển và năng suất một số cây rau màu trên một số loại đất vùng đồng bằng trung du Bắc Bộ 31

Bảng 1.9: Hiệu quả kinh tế khi xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp 32

Bảng 1.10: Hiệu quả xã hội của dự án 32

Bảng 3.1: Khí hậu, thời tiết xã Nam Lợi 38

Bảng 3.2: Nhóm đất chính tại xã Nam Lợi 40

Bảng 3.3: Một số loại hình sử dụng đất sản xuất nông nghiệp chính tại xã Nam Lợi 41

Bảng 3.4: Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp xã Nam Lợi 47

Bảng 3.5: Diện tích, năng suất, sản lượng một số cây trồng chính năm 2013 và vụ xuân năm 2014 trên địa bàn xã Nam lợi 48

Bảng 3.6 : Thành phần, khối lượng tàn dư thực vật của 200 hộ 49

Bảng 3.7: Thành phần, khối lượng tàn dư thực vật của xã Nam Lợi 50

Bảng 3.8: Biện pháp xử lý tàn dư thực vật của 200 hộ xã Nam Lợi 51

Bảng 3.9: Chất lượng chế phẩm vi sinh vật sau 1 tuần sản xuất 54

Bảng 3.10: Diễn biến nhiệt độ đống ủ 57

Bảng 3.11 : Kết quả phân tích các chỉ tiêu đống ủ sau xử lý 58

Bảng 3.12: So sánh chất lượng phân hữu cơ tái chế từ tàn dư thực vật với một số loại phân hữu cơ khác 60

Bảng 3.13: Hiệu quả kinh tế khi xử lý tàn dư thực vật đồng ruộng 61

Bảng 3.14: Hiệu quả kinh tế khi xử lý các loại tàn dư thực vật đồng ruộng 62

Bảng 3.15: Hiệu quả xã hội của đề tài 63

Bảng 3.16: Khả năng ứng dụng quy trình của 200 hộ 64

DANH MỤC HÌNH

STT TÊN BIỂU HÌNH TRANG

Hình 1.1: Các nguồn phát sinh chất thải rắn nông nghiệp 3

Hình 1.2 : Mô hình phân hủy xeluloza của Reese 15

Hình 1.3 : Mô hình phân hủy xeluloza của Lutzen 16

Hình 1.4 : Quy trình xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng 28

Hình 3.1 Hình vị trí xã Nam Lợi 37

Hình 3.2: Tỷ trọng các ngành kinh tế xã Nam Lợi năm 2013 42

Hình 3.3: Hiện trạng sử dụng đất xã Nam Lợi năm 2013 46

Hình 3.4: Hiện trạng đốt rơm rạ trên địa bàn xã Nam Lợi năm 2013 52

Hình 3.5: Mô hình xử lý tàn dư thực vật 56

Hình 3.6: Quy trình tái chế đống ủ sau xử lý thành phân hữu cơ 59

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BVTV: Bảo vệ thực vật

CTĐC: Công thức đống chứng

CTTN: Công thức thí nghiệm

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

UBND: Ủy ban nhân dân

VSV: Vi sinh vật

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nước ta là nước có nền sản xuất nông nghiệp lâu đời, với các đồng bằng châu thổ dọc bờ biển thuận lợi cho trồng trọt Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp sản sinh ra các chất thải nếu không được xử lý sẽ làm ô nhiễm môi trường Mặt khác, qua hoạt động sản xuất nông nghiệp, con người đã lấy đi khỏi đất hàng tỷ tấn vật chất mỗi năm thông qua sinh khối của cây trồng, nhưng lại không trả lại cho đất lượng vật chất đã lấy đi nên đã làm cho đất ngày càng trở nên thoái hóa và bạc màu vì vậy cần có biện pháp xử lý sao cho vừa hiệu quả vừa đem lại lợi ích kinh tế Nam Lợi là một xã thuần nông thuộc huyện Nam Trực, người dân sống chủ yếu nhờ nghề nông nên lượng phế thải nông nghiệp sau thu hoạch là khá lớn Trước đây, phần lớn phế thải nông nghiệp sau thu hoạch dùng để đun nấu, làm thức ăn cho gia súc nhưng mấy năm trở lại đây đời sống người dân được cải thiện, họ không cần đến rơm rạ để đun nấu, mặc dù vậy họ vẫn cần giải phóng ruộng để chuẩn bị cho vụ sau và giải pháp đốt tàn dư sau thu hoạch trên đồng ruộng là lựa chọn phổ biến nhất của bà con nông dân Việc đốt rơm rạ gây ô nhiễm bầu không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe và làm mất an toàn giao thông trên nhiều tuyến đường Vì vậy cần có biện pháp thích hợp nhất để giải quyết vấn đề phế thải nông nghiệp, kinh tế và môi trường Trong những năm qua việc ứng dụng quy trình của đề tài cấp Bộ B2004-32-

66 đã đem lại nhiều hiệu quả thiết thực trong việc xử lý tàn dư thực vật và được đánh giá cao tại một số tỉnh Bắc Bộ như: Bắc Giang, Hải Dương, Hưng Yên Xuất phát từ các yêu cầu thực tế, tôi xin tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Ứng dụng quy trình B2004-32-66 xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng tại Xã Nam Lợi- Huyện Nam Trực- Tỉnh Nam Định”

2 Mục đích, yêu cầu

2.1 Mục đích:

Điều tra thực trạng và các biện pháp xử lý tàn dư thực vật tại xã Nam Lợi, huyện Nam Trực, tỉnh Nam Định;

thành phân bón hữu cơ nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường tại xã Nam Lợi, huyện Nam Trực, tỉnh Nam Định

Đề xuất một số giải pháp xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng tại xã Nam Lợi, huyện Nam Trực, tỉnh Nam Định

2.2 Yêu cầu:

Chỉ ra được thành phần, khối lượng tàn dư thực vật và các biện pháp xử lý tại

xã Nam Lợi, huyện Nam Trực, tỉnh Nam Định;

Thử nghiệm quy trình xử lý và tái chế tàn dư thực vật B2004-32-66 tại nông

hộ thành phân bón hữu cơ ở xã Nam Lợi, huyện Nam Trực, tỉnh Nam Định

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Thực trạng phế thải đồng ruộng trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Khái niệm, nguồn gốc, thành phần và phân loại phế thải đồng ruộng

a Khái niệm:

Phế thải đồng ruộnglà các chất thải rắn phát sinh từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp ngoài đồng ruộng như trồng trọt, thu hoạch : rơm rạ, thân lá thực vật, bao bì đựng phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật…

b Nguồn gốc:

Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn đồng ruộng từ nhiều nguồn khác nhau và được thể hiện qua hình sau:

Hình 1.1: Các nguồn phát sinh chất thải rắn nông nghiệp

Phế thải đồng ruộngphát sinh từ nhiều nguồn khác nhau như trong quá trình trồng trọt, thu hoạch nông sản, quá trình sử dụng thuốc BVTV, quá trình bón phân, kích thích sinh trưởng Trong quá trình trồng trọt, phế thải đồng ruộngchính là các xác thực vật đã chết, cành lá được cặt tỉa và các loại cây cỏ bị con người loại bỏ trong khi chăm sóc cây trồng Trong quá trình sinh trưởng của cây, để giúp cây phát triển tốt và chống lại các loại sâu bệnh con người đã sử dụng các loại hoá chất

cám, thân lõi

ngô…)

Bảo vệ thực vật ( chai lọ đựng hóa chất BVTV)

Quá trình bón phân, kích thích sinh trưởng ( bao bì chứa đựng…)

PHẾ

THẢI

ĐỒNG

RUỘNG

đựng các hóa chất đó lại bị vứt bừa bãi trên đồng ruộng trở thành tàn dư thực vật Ngoài ra, tàn dư thực vật còn phát sinh trong quá trình thu hoạch nông sản như: rơm

rạ, thân lõi ngô, trấu, cám…Đây là nguồn phế thải chính trong tàn dư thực vật và hiện đang là nguồn gây ô nhiễm trầm trọng nếu không được xử lý kịp thời

c Thành phần:

Phế thải đồng ruộngmà chủ yếu là phế thải hữu cơ có thành phần rất phong phú và đa dạng Tuy nhiên, tựu chung chúng đều thuộc 2 nhóm hợp chất chính là: nhóm hợp chất hữu cơ chứa cacbon gồm có xenluloza, hemienxenluloza, pectin,

lignin, tinh bột và nhóm hợp chất hữu cơ chứa nitơ gồm có protein và kitin

Các hợp chất hữu cơ này không bất biến mà luôn luôn chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác dưới tác dụng của nhiều yếu tố khác nhau tạo thành một vòng

tuần hoàn khép kín trong tự nhiên (Nguyễn Xuân Thành và cộng sự, 2010)

d Phân loại:

Phế thải đồng ruộng được phân loại theo nhiều cách khác nhau như: theo nguồn gốc phát sinh, tính nguy hại, thành phần hóa học và theo khả năng phân hủy sinh học Trong khóa luận này, tôi chỉ tìm hiểu cách phân loại tàn dư thực vật theo

nguồn gốc phát sinh để từ đó đưa ra các giải pháp xử lý loại phế thải này

Theo nguồn gốc phát sinh, phế thải đồng ruộnggồm các phế thải có nguồn gốc từ các phế phụ phẩm trồng trọt và từ các bao bì đựng các hóa chất sử dụng

trong nông nghiệp

Các phế phụ phẩm trồng trọt gồm các loại phế thải trong quá trình thu hoạch và chế biến nhiều loại cây trồng khác nhau như; các loại rơm, rạ sau khi thu hoạch lúa tại các cánh đồng, các loại lá, thân cây, cỏ dại tại các vườn cây, các phần dập của cây lúa không sử dụng được ở các ruộng sau khi thu hoạch gọi

là các tàn dư thực vật…

Chất thải từ các bao bì đựng hóa chất sử dụng trong nông nghiệp gồm chai, lọ…bằng thủy tinh hoặc nhựa được dùng làm vỏ đựng thuốc trừ sâu, trừ cỏ, thuốc diệt côn trùng, thuốc chữa bệnh cho động vật sau khi đã qua sử dụng được thải bỏ, các túi nilon, túi giấy dùng đựng phân bón vi sinh, phân đạm, phân lân

và kể cả các hóa chất BVTV đã quá hạn sử dụng… Đây là các vật phẩm có tính nguy hại cao, cần phải có biện pháp thu gom và xử lý thích hợp

1.1.2 Thực trạng tàn dư thực vật trên thế giới

Theo ước tính của tổ chức Nông lương thế giới (FAO), mỗi năm có khoảng 3

tỷ tấn phế thải nông nghiệp phát sinh trên phạm vi toàn thế giới, trong đó các phế thải từ cây lúa chiếm số lượng lớn nhất tới 663 triệu tấn, phế thải từ cây mía và ngô

tương ứng là 454 và 391 triệu tấn

Theo số liệu năm 2001 thì lượng chất thải hữu cơ trên thế giới có số lượng

như sau:

Bảng 1.1: Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2001

Nguồn:Dẫn theo Nguyễn Xuân Thành và cộng sự, 2010

Từ bảng trên ta thấy, khối lượng phế thải hàng năm của ngành nông nghiệp thải ra ngoài môi trường là rất lớn, với khối lượng 1200 triệu tấn/ năm Trong khi

đó, các loại chất thải khác như bùn thải là 650 triệu tấn/ năm, rác sinh hoạt là 400 triệu tấn/ năm, rác vườn là 690 triệu tấn/ năm và chất thải công nghiệp thực phẩm là

420 triệu tấn/ năm Như vậy, phế thải nông nghiệp có khối lượng lớn nhất trong các loại chất thải và chiếm khoảng 35,7% tổng khối lượng

1.1.3 Thực trạng tàn dư thực vật ở Việt Nam

Việt Nam là một nước nông nghiệp, gạo là mặt hàng xuất khẩu thế mạnh Với tổng diện tích gieo trồng hàng năm đến 7,6 triệu ha, năng suất đạt 4-4,5 tấn/ha, tổng sản lượng lúa đạt 35 triệu tấn Do đó, lượng phế thải để lại hàng năm cũng rất lớn, ước tính gần 31 triệu tấn rơm rạ Ngoài ra, cả nước còn có hơn 1 triệu ha trồng ngô để lại lượng

phế thải trên 10 triệu tấn mỗi năm

Trước đây, bà con nông dân thường mang phế thải nông nghiệp sau khi thu hoạch (rơm, rạ, lõi ngô, vỏ đậu tương…) để đun nấu, làm thức ăn cho trâu, bò…

dân được cải thiện, người dân không cần đến rơm rạ đun nấu, trong khi họ cần giải phóng ruộng để chuẩn bị cho vụ sau, giải pháp đốt rơm, rạ trên đồng ruộng là sự lựa chọn phổ biến của bà con nông dân Việc đốt rơm, rạ tại ruộng không chỉ làm ô nhiễm môi trường do khói bụi mà còn làm mất đi lượng lớn các chất dinh dưỡng có trong rơm,

rạ, đất, tiêu diệt vi sinh vật có lợi trong đất và làm mất cân bằng sinh thái khu vực

Vào mùa mưa, rơm, rạ vứt trực tiếp xuống mương máng gây ách tắc hệ thống kênh, mương, gây ô nhiễm môi trường nước

Bên cạnh đó, các bao đựng thuốc bảo vệ thực vật của nông dân vứt bừa bãi ngay tại ruộng, có nơi còn đóng cặn chất thành đống, nằm ngổn ngang từ kênh rạch đến các vệ đường Các cánh đồng đang phải "sống cùng" rác và nguy cơ ô nhiễm nguồn nước thủy lợi do thiếu ý thức của người nông dân, sự "bỏ ngỏ" của các cơ quan chức năng về vấn đề thu gom, xử lý

1.2 Tác động của tàn dư thực vật đến môi trường và sức khỏe con người

Theo các số liệu thống kê ở trên cho thấy lượng phế thải do hoạt động nông nghiệp để lại hàng năm là rất lớn Nếu lượng phế thải này không được xử lý, quản

lý chặt chẽ thì nó sẽ làm nảy sinh một số vấn đề như ảnh hưởng đến môi trường đất, môi trường nước, không khí và sức khỏe cộng đồng

Tác động của tàn dư thực vật tới môi trường đất là không đáng kể vì thành phần của chúng chủ yếu là chất hữu cơ có tác dụng tốt đối với đất và cây trồng

Tác động của tàn dư thực vật tới môi trường nước là việc các loại chất thải nguy hại không được thu gom hợp lý bị rửa trôi gây ô nhiễm môi trường nước mặt

và nước ngầm Ngoài ra rơm rạ sau thu hoạch không được thu gom mà vứt bừa bãi

ra mương máng, sau một thời gian chúng bị phân hủy gây nhiễm bẩn nguồn nước mặt và làm ảnh hưởng tới cảnh quan môi trường xung quanh

Không những thế, việc thải bỏ bừa bãi các loại chất thải vô cơ, đặc biệt là chất thải có tính nguy hại sẽ góp phần làm thoái hóa đất, giảm độ tơi xốp và màu

mỡ của đất

Quá trình lưu giữ và tận dụng lại chưa hợp lý tàn dư thực vật cũng dẫn tới những ảnh hưởng xấu tới môi trường không khí Khí hậu nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều ở nước ta là điều kiện thuận lợi cho các thành phần hữu cơ phân hủy, thúc đẩy quá trình lên men, thối rữa và tạo mùi khó chịu cho con người Các chất khí: H2S,

NH4, SO2… phát sinh trong quá trình phân hủy chất thải hữu cơ nông nghiệp ngay trên đồng ruộng, hoặc tại những đống ủ phân xanh là các tác nhân chủ yếu tác động tới môi trường không khí

Nếu không xử lý tàn dư thực vật đúng cách thì nó còn ảnh hưởng tới sức khỏe của con người Quá trình phân hủy tàn dư thực vật ngoài môi trường sinh ra các chất khí và kèm theo đó là các vi sinh vật gây bệnh đi theo các nguồn nước mặt làm ảnh hưởng tới đời sống hàng ngày và sức khỏe của người dân Ngoài ra, trong quá trình thu hoạch lúa, rơm rạ được người dân đốt ngay trên đường đã làm ảnh hưởng đến giao thông và gây tai nạn cho những người tham gia giao thông

Thông qua những tác động trực tiếp đến môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường và gây ảnh hưởng gián tiếp đến sức khỏe của người dân như gây

ra các bệnh về hô hấp, tiêu hóa…Vì vậy, cũng cần có các biện pháp xử lý, quản

lý thích hợp vừa mang lại hiệu quả kinh tế, vừa giảm thiểu được các tác động xấu tới môi trường

1.3 Lợi ích kinh tế trong quản lý và xử lý tàn dư thực vật

1.3.1 Lợi ích kinh tế của tàn dư thực vật

Hiện nay, lượng chất thải rắn nông nghiệp của cả nước ta ước tính hàng năm khoảng 150 triệu tấn Nếu tính giá trị sử dụng năng lượng thì nó tương đương

khoảng 20 triệu tấn than cám hoặc trên 9 triệu tấn dầu thô(Manfred Oepen,1999) Chính vì vậy, nếu chúng ta sớm có kế hoạch khai thác sử dụng hợp lý với các chính sách phát triển thích hợp thì nó sẽ trở thành một nguồn năng lượng đáng kể mang lại hiệu quả cao cả về kinh tế, xã hội lẫn môi trường

Tàn dư thực vật không chỉ đơn thuần có giá trị năng lượng cao mà còn có giá trị vật chất rất thiết thực đối với quá trình sản xuất nông nghiệp và một số lĩnh vực công nghiệp khác

Trước đây, các tàn dư thực vật được người dân tận dụng tối đa để tái sử dụng làm chất đốt cho gia đình, làm giá nấm, làm thức ăn gia súc, vật liệu độn chuồng Trong xử lý tàn dư thực vật bằng phân hủy kị khí, khí sinh học tạo ra được sử dụng làm chất đốt cho gia đình, bã thải đặc có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, giàu hữu cơ, nhiều acid humic là nguồn phân hữu cơ an toàn đề bón ruộng, ngoài ra bã

thải của quá trình còn chứa nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho động vật như những nguyên tố: Ca, P, N và một số nguyên tố vi lượng khác như Cu, Zn, Mn, nhiều acid amin, enzim, do đó còn được dùng làm thức ăn cho chăn nuôi Nước thải của túi biogas dùng để nuôi tảo, thực vật phù du khác, làm thức ăn giàu dinh dưỡng cho cá Ngoài ra, các phế phụ phẩm nông nghiệp nếu được quan tâm quản lý tốt thì

có thể cung cấp làm nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất giấy và gỗ ván ép, dùng cho sản xuất nhiệt điệ,…đem lại hiệu quả kinh tế cao

1.3.2 Lợi ích kinh tế trong quản lý tàn dư thực vật

Việc đưa ra các biện pháp quản lý thích hợp đối với phế thải nông nghiệp không chỉ mang lại ý nghĩa to lớn về môi trường mà còn tận dụng được giá trị vật chất và năng lượng một cách hiệu quả Các hình thức quản lý chất thải rắn nông nghiệp có ý nghĩa lớn về môi trường, xã hội và kinh tế thông qua hình thức thu gom, phân loại và vận chuyển; ngăn ngừa; tái sử dụng; tái chế chất thải

Nếu như công tác thu gom, phân loại được thực hiện tốt thì tàn dư thực vật có thể được tái chế, tái sử dụng làm nguyên liệu và sản xuất năng lượng: dùng rơm rạ để làm giá thể nuôi nấm rơm; làm vật liệu độn chuồng; xử lý rồi dùng làm phân bón, làm thức ăn chăn nuôi; để sản xuất giấy và gỗ ván ép; để sản xuất điện hoặc sản xuất khí đốt phục vụ cho sinh hoạt và cho sản xuất

1.3.3 Lợi ích kinh tế trong xử lý tàn dư thực vật

Việc quản lý tàn dư thực vật phù hợp mang lại lợi ích về xã hội, môi trường và kinh tế thì việc xử lý một lượng lớn tàn dư thực vật qua chế tạo phân compost và thu hồi khí cũng mang lại lợi ích kinh tế vô cùng to lớn

Việc xử lý tàn dư thực vật bằng phương pháp ủ phân compost cung cấp lượng phân bón rất lớn cho trồng trọt, còn nếu được xử lý bằng phương pháp Biogas thì có thể cung cấp một lượng khí đốt rất lớn phục vụ cho sinh hoạt và các mục đích khác

Tàn dư thực vật là các chất rắn dễ cháy và có khả năng cung cấp một lượng nhiệt rất lớn Vì vậy, từ xa xưa người nông dân đã biết sử dụng phế thải nông nghiệp để đun nấu, sưởi ấm Hiện nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật, người ta

đã nghiên cứu và ứng dụng một số công nghệ đốt sử dụng phế thải nông nghiệp để thu hồi nhiệt lượng phục vụ cho việc phơi sấy nông sản, để phát điện…

Từ những lợi ích nêu trên đã cho thấy, tàn dư thực vật có thể mang lại những lợi ích thiết thực về kinh tế - xã hội, về môi trường và sức khỏe con người Đồng thời, cũng có thế gây ra những ảnh hưởng không nhỏ nếu như nó không được xử lý

và quản lý chặt chẽ Vì vậy, quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng là một vấn đề cần được quan tâm đúng mức

1.4 Các biện pháp xử lý tàn dư thực vật hiện nay

1.4.1 Phương pháp đốt

Đây là biện pháp được xử lý khá phổ biến trong xử lý tàn dư thực vật hiện nay, do lượng phế thải quá nhiều và rất dễ cháy Phương pháp này vốn được người dân Nam bộ sử dụng từ lâu để tiêu hủy lượng rơm rạ trên đồng ruộng và tro sau quá trình đốt được xem là phân bón Hiện tượng đốt phế thải nông nghiệp ngay trên đồng ruộng hiện nay đã lan ra cả những vùng đồng bằng sông Hồng

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ làm, giảm giá thành và giảm thiểu sâu bệnh hại trên đồng ruộng

Ngoài ra, phương pháp này có nhược điểm là gây mất mát một lượng lớn chất dinh dưỡng, gây ô nhiễm môi trường không khí rất nghiêm trọng, gây hiệu ứng nhà kính và các bệnh hô hấp, gây hiện tượng khói mù cản trở tầm nhìn của người điều khiển phương tiện giao thông, vừa mất chất hữu cơ Nếu đốt rơm rạ nhiều lần

sẽ làm cho đất bị biến chất và trở nên chai cứng, khô cằn Đốt rơm rạ gây sự mất mát hầu như hoàn toàn N Lượng P mất khoảng 25%, K mất khoảng 20% và S mất

từ 5-60% Lượng dinh dưỡng mất mát tùy thuộc vào cách thức đốt rơm rạ Ở những vùng mà thu hoạch đã được cơ giới hóa, hầu như tất cả rơm rạ đều được để lại trên đồng và được đốt nhanh chóng tại chỗ, vì thế sự mất mát S, P và K là nhỏ Một số nơi khác, rơm rạ được để thành đống ở chỗ tuốt lúa cà được đốt sau khi thu hoạch,

vì thế tro không được rải đều trên ruộng, gây nên sự mất mát khoáng chất rất lớn Các nguyên tố K, Si, Ca, Mg dễ bị rửa trôi từ đống tro Hơn nữa, việc làm như vậy

sẽ gây nên sự dịch chuyển dinh dưỡng rất lớn từ ngoại vi vào giữa ruộng, và đôi khi

là từ những thửa ruộng xung quanh và ruộng trung tâm, làm cho hiệu quả sử dụng chúng bị giảm đi rất nhiều vì nơi quá thừa, nơi quá thiếu

Một tác hại khác của đốt rơm rạ là gây ô nhiễm môi trường Thành phần chủ yếu của rơm rạ là chất xenlulozơ, hemixenlulozơ và các chất hữu cơ kết dính, khi đốt cháy sẽ tạo ra các loại khí độc, con người hít vào sẽ gây ảnh hưởng đến sức khỏe, nhất là dễ mắc các chứng bệnh về đường hô hấp

Việc đốt rơm rạ là một quá trình đốt không kiểm soát, trong đó cacbon dioxit (CO2), sản phẩm chủ yếu của quá trình đốt được giải phóng vào khí quyển cùng với cacbon monoxide (CO), khí methane (CH4), các oxit Nito (NOx) và một lượng tương đối nhỏ dioxit sulphur (SO2) Tại Châu Á dựa trên các công trình nghiên cứu cho thấy: hàng năm, nguồn phát xạ do đốt sinh khối ngoài trời ước tính đạt 0,37 Tg

SO2 (1Tg=1012 gram), 2,8 Tg NOx, 1100Tg CO2, 67Tg CO và 3,1Tg CH4 Riêng lượng phát xạ từ việc đốt phế thải cây trồng theo ước tính đạt: 0,1 Tg SO2 , 0,96 Tg

NOx, 379Tg CO2, 23 TgCO và 0,68Tg CH4 Các chất phát xạ này gây ô nhiễm không khí, điều này dẫn đến những tác động nguy hại đến sức khoẻ con người Người hít nhiều và kéo dài có thể biến đổi cấu trúc của bộ máy hô hấp, gây dễ mắc

nhiễm trùng phổi, bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính, ung thư phổi (Tổng luận Nguồn phế thải nông nghiệp rơm rạ và kinh nghiệm thế giới về xử lý và tận dụng, cục thông tin KH&CN quốc gia, 2013)

Vì vậy, trong tương lai gần phương pháp này cần phải được loại bỏ

1.4.2 Phương pháp đổ trực tiếp ra sông ngòi

Phế phụ phẩm sau thu hoạch được bỏ lại trên đồng ruộng hay vứt bừa bãi trên mương máng gây ô nhiễm nghiêm trọng Biện pháp này cần phải loại bỏ vì gây ảnh hưởng nghiệm trọng tới môi trường và con người

Ưu điểm của phương pháp này là dễ làm, không tốn công lao động, không tốn chi phí

Bên cạnh đó phương pháp này có khá nhiều nhược điểm như: làm mất chất dinh dưỡng của đất; ảnh hưởng đến mỹ quan; gây ô nhiễm môi trường nước và ảnh hưởng tới sức khỏe của người dân do tàn dư thực vật vứt xuống mương máng bị phân hủy gây

ô nhiễm nguồn nước, trong quá trình phân hủy phế thải còn tạo ra các vi khuẩn gây bệnh cho con người, quá trình phân hủy phế thải gây mùi khó chịu

1.4.3 Biện pháp vùi trực tiếp vào đất, trên đồng ruộng

Phế phụ phẩm sau thu hoạch được vùi trực tiếp vào đất, sau đó các vi sinh vật sẽ phân hủy chúng để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng vụ sau, cải thiện các đặc tính lý hóa, sinh học cuả đất, nâng cao độ phì nhiêu của đất để sản xuất ổn định lâu dài

Ưu điểm của phương pháp này là trả lại cho đất hầu hết các nguyên tố dinh dưỡng mà cây trồng đã lấy đi từ đất, kiểm soát được sâu bệnh còn sót trên những phế thải

Bên cạnh những lợi ích thì việc vùi rơm rạ vào đất có một số nhược điểm như: tốn chi phí, có thế gây ra một số bệnh cho lúa, có thể làm chậm sự sinh trưởng

và làm giảm năng suất lúa

1.4.4 Phương pháp dùng làm thức ăn gia súc

Đây là biện pháp thay thế bền vững hơn so với phương pháp đốt và vùi rơm rạ vào đất Các phế phụ phẩm này được giữ lại làm thức ăn cho trâu, bò, dê,…

Phương pháp này có ưu điểm là: Đem lại hiệu quả kinh tế, tiết kiệm được tiền cho việc mua thức ăn gia súc Hạn chế ô nhiễm môi trường

Bên cạnh đó phương pháp này cũng có một số điểm hạn chế sau: Làm hở vòng quay vật chất, chất dinh dưỡng bị mang đi mà chưa được bù lại cho đất Tốn lao động cho việc thu gom

1.4.5 Phương pháp ủ làm phân

Phương pháp ủ đã có từ rất lâu đời và diễn ra ở nhiều nơi trên thế giới Từ rất

xa xưa, con người đã biết ủ lá cây, phân gia súc để bón cho cây trồng phương pháp này có ưu điểm là: Hạn chế được ô nhiễm môi trường, trả lại hàm lượng chất hữu cơ cho đất, đem lại hiệu quả kinh tế do tiết kiệm được tiền mua phân bón hóa học, tiêu diệt mầm bệnh và làm sạch đồng ruộng

Bên cạnh những ưu điểm trên thì phương pháp này còn có một số nhược điểm sau như là: Mất thời gian ủ và tốn công lao động

Hiện nay, có hai phương pháp ủ chủ yếu cho tàn dư thực vật như sau:

Phương pháp 1: Phương pháp ủ hiếu khí

Đống ủ được cung cấp vi sinh vật dưới dạng chế phẩm Trong thời gian ủ

đảm bảo oxy cho đống ủ bằng cách đảo trộn hàng tuần hoặc bằng phương pháp thổi khí Đảm bảo độ ẩm thích hợp

Ưu điểm: Hoạt động của vi sinh vật diễn ra nhanh, chất mùn tổng hợp nhiều, thời gian hoàn thành đống ủ ngắn

Nhược điểm: Mất một hàm lượng lớn nito, một lượng nước bị thất thoát ra ngoài

Phương pháp 2: Phương pháp ủ bán hiếu khí

Phương pháp này chia làm hai giai đoạn:

Giai đoạn ủ hiếu khí: khoảng 8 – 10 ngày để nhiệt độ tăng cao nhằm diệt các

vi sinh vật gây bệnh và cỏ dại

Giai đoạn ủ yếm khí: sau thời gian ủ hiếu khí, dùng bùn đắp chẹn bên ngoài đống ủ để không khí không lọt vào được Trong giai đoạn này hoạt động của vi sinh vật diễn ra trong điều kiện yếm khí

Ưu điểm: Giữ được độ ẩm và không hao tổn nito

Nhược điểm: Thời gian ủ lâu hơn và mức độ phân hủy chậm hơn (Nguyễn

Xuân Thành và cộng sự, 2011)

1.4.6 Biện pháp sản xuất nấm từ rơm rạ

Rơm rạ được thu gom và đựơc làm chín, sau đó ép lại thành bánh Người ta nuôi cấy nấm trên những bánh rơm đó

Ưu điểm: Tăng hiệu quả kinh tế cho người dân, hạn chế ô nhiễm môi trường, tạo công ăn việc làm cho người dân

Nhược điểm: Lấy đi hàm lượng chất hữu cơ ra khỏi đồng ruộng (Nguyễn

1.5 Cơ sở khoa học của việc xử lý tàn dư thực vật bằng vi sinh vật

1.5.1 Thành phần các chất hữu cơ chủ yếu có trong tàn dư thực vật

Phế thải hữu cơ nói chung, rơm rạ nói riêng có thành phần rất phong phú và

đa dạng Tuy nhiên chúng đều thuộc 2 nhóm hợp chất chính là:

Bảng 1.2: Thành phần của của phế thải hữu cơ Nhóm hợp chất hữu cơ chứa

Nguồn: Dẫn theo Nguyễn Xuân Thành và cộng sự, 2010

Các hợp chất hữu cơ trên không bất biến mà luôn luôn chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác dưới tác dụng của nhiều yếu tố khác nhau (vật lý, hoá học và sinh học) tạo thành một vòng tuần hoàn khép kín trong tự nhiên

Trong các loại hợp chất trên xenluloza là thành phần chủ yếu trong tế bào thực vật, chiếm tới 50% tổng số hydrat cacbon trên trái đất

Bảng 1.3: Hàm lượng xenluloza trong một số tàn dư thực vật trên đồng ruộng

Loại tàn dư thực vật Xenluloza (%)

1.5.2 Cơ sở khoa học xử lý phế thải hữu cơ bằng công nghệ sinh học

Từ lâu con người đã nhận thức được tầm quan trọng của vi sinh vật đối với con người và sản xuất nông nghiệp Nhờ vào khả năng kỳ diệu của vi sinh vật trong quá trình tổng hợp, phân giải các hợp chất đã góp phần tích cực vào việc khép kín vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, trong đó có vòng tuần hoàn cacbon và nito Trong xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng người ta thường tập trung nghiên cứu phương pháp để quá trình phân giải, chuyển hóa các hợp chất cacbon khó phân giải: xenluloza, hemixenlulaza, lignin, ( chủ yếu là xenluloza) diễn ra thuận lợi nhất Trong đó, không thể thiếu việc tìm hiểu về đặc điểm cấu tạo và đặc điểm lý hóa học của chúng

a Xenluloza

*Đặc điểm xenluloza

Xenluloza là thành phần chủ yếu của tế bào thực vật, chiếm tới 50% tổng số hydratcacbon trên trái đất Trong vách tế bào thực vật, xenluloza tồn tại trong mối liên kết chặt chẽ với các polisaccarit khác với hemi-xeluloza, pectin và lignin tạo

thành liên kết bền vững

Xenluloza là một polyme mạch thẳng gồm các anhydroglucoza trong mối liên kết β-1,4 glucozit Mức độ trùng hợp của xenluloza tự nhiên có thể đạt 10.000-14.000 đơn vị glucoza trên phân tử, trọng lượng tương ứng là 1,5 triệu Dalton với chiều dài phân tử có thể lớn hơn hoặc bằng 5µm Các chuỗi xeluloza gần nhau thường kết hợp với nhau tạo thành các sợi có đường kính khoảng 10-40nm, những sợi hợp lại với nhau thành bó sợi to và được bao học hởi lignin và hemi-xeluloza

(Nguyễn Xuân Thành và cộng sự, 2010)

Trong tự nhiên, xeluloza là một trong những hợp chất khá vững vàng, chúng không tan trong nước mà chỉ bị trương lên do hấp thụ nước Xenluloza bị thủy phân khi đun nóng với axit hoặc kiềm ở nồng độ khá cao, bị phân hủy ở nhiệt độ 40 -

50oC bởi enzym xenlulaza.

*Cơ chế phân giải xeluloza

Quá trình phân giải xeluloza của vi sinh vật được thực hiện bởi phức hệ

enzim xenlulaza Phức hệ này gồm 3 enzim chủ yếu:

Endogluconaza ( 1,4 - β - D – glucanohydrolaza, CX, EC 3.2.1.4) Thủy phân liên kết 1,4 glucozit bên trong phân tử xeluloza một cách tùy tiện, nó không tấn công xelobioza nhưng thủy phân xenlodextrin Enzim này phân giải mạnh xeluloza

hòa tan nhất là dạng xeluloza vô định hình nhưng hoạt động yếu ở vùng kết tinh

Exoglucanaza ( 1,4 - β - D – glucanxenlobiohydrolaza, C1, EC 3.2.1.91) Tác dụng lên xelulo, cắt các đơn vị xenlobioza khỏi các đầu của chuỗi xelulo, không tấn công các xelulo thay thế, có thể thủy phân xelodextrin nhưng không thủy phân

xenlobioza

β - glucozidaza (β - D – glucozit glucohydrolaza) hay xenlobioza EC 3.2.1.21 Cắt các xenlobioza tạo thành bởi C1 và Cx thành gluco, không tấn công

xenlulo hay xenlodextrin bậc cao (Lê Văn Nhương, 2001)

Về động học phản ứng của các enzim này, Reese và các công sự lần đầu đưa

ra cơ chế phân giải vào năm 1950

Xenlulo

tự nhiên

C1 Xenlulo

hoạt động

Cx Đường hoà tan

Xenlobioza Xenlobiaza Gluco

Hình 1.2 : Mô hình phân hủy xeluloza của Reese

Trong đó, C1 tương ứng với endoglucanaza;

Cx tương ứng với exoglucanaza

Theo Reese, C1 là "tiền nhân tố thuỷ phân" hay là enzim không đặc hiệu, nó làm trương xenluloza tự nhiên biến thành các chuỗi xenluloza hoạt động có mạch ngắn hơn và bị enzim Cx tiếp tục phân cắt tạo thành các đường tan và cuối cùng

thành gluco dưới tác dụng của xelobioza ( Đào Thị Lương, 2006)

Còn tác giả Lutzen thì cho rằng sự thủy phân xenluloza tự nhiên phải có sự hiệp đồng của 3 loại enzim trên Chúng tạo thành phức hệ enzim nhiều thành phần trên bề mặt của các phân tử xenluloza Nhờ đó, Lutzen đưa ra mô hình phân giải xenluloza như Hình sau:

(3) Exogucanaza

Xenluloza G n G 1 Xenlobiazo G

(2) Endoglucanaza + Xenlobiohydrolaza

(1) Exogucanaza

Exoglucanaza (2)Endoglucanaza + Xenlobiohydrolaza

G: glucozo G1: Xenlubiozo Gn: đoạn chuỗi Xenlulozo

Hình 1.3 : Mô hình phân hủy xeluloza của Lutzen

Để thủy phân xenluloza vô định hình cần có sự tác động của Cx hoặc C1nhưng để thủy phân xeluloza tinh thể thì nhất thiết phải có sự có mặt của cả 2 loại enzim này

Ở đây, phức hệ enzim xenlulaza có tác động hiệp đồng chặt chẽ, Cx tấn công một cách tự nhiên lên chuỗi xeluloza , phân cắt liên kết glucozit ở một chỗ tùy

ý, tạo ra các đầu có khả năng bị tấn công bởi C1 Kết quả tạo ra xenlobiolaza – một chất kìm hãm cho cả Cx và C1 Các liên kết glucozit đã được tách ra sẽ có khả năng nhanh chóng bị nối lại do bản chất có trật tự cao của chính cơ chất, còn khi vắng mặt Cx thì sự thủy phân không xảy ra hoặc xảy ra chậm chạp do không tạo ra đầu tự

do (Dẫn theo Nguyễn Xuân Thành và cộng sự, 2010)

*Vi sinh vật phân giải xenluloza

Trong tự nhiên khu hệ vi sinh vật phân giải xenluloza rất phong phú và đa

dạng bao gồm cả vi khuẩn, xạ khuẩn và các loài nấm

Xeluloza là một phức hệ enzim rất phức tạp, các vi sinh vật thường không có khả năng tạo được tỷ lệ giữa các hợp phần một cách tương đối Có loài tạo được nhiều enzim này, có loài tạo được nhiều enzim khác, ví dụ vi khuẩn thường không

có khả năng tổng hợp Exo – glucanaza, trong khi đó đa số các loài nấm lại có khả

năng này Giống nấm Tricoderma có khả năng tổng hợp mạnh các enzim Endo – glucanaza và Exo – glucanaza, giống Aspergillus niger lại sinh tổng hợp mạnh xenlobioza, chúng thường kết hợp với nhau trong mối quan hệ sinh hỗ

+ Vi khuẩn

Từ thế kỷ 19 các nhà khoa học đã nghiên cứu và nhận thấy một số vi sinh vật

kỵ khí có khả năng phân giải xenluloza Những năm đầu thế kỷ 20 người ta phân lập được các vi khuẩn hiếu khí cũng có khả năng này Trong các vi khuẩn phân giải xenluloza, niêm vi khuẩn là quan trọng nhất, chúng thường có hình que nhỏ bé, hơi cong, có thành tế bào mỏng, bắt màu thuốc nhuộm kém, chủ yếu là các giống

Cytophaga, Sporocytophara và Sorangium Niêm vi khuẩn nhận được năng lượng

khi oxy hoá các sản phẩm của sự phân giải xenluloza thành CO2 và H2O Ngoài ra

còn thấy các loài thuộc giống Cellvibrio cũng có khả năng phân huỷ xenluloza

Trong điều kiện kỵ khí, các loài vi khuẩn ưa ẩm hoặc ưa nhiệt thuộc giống Clostridium và Bacillus tiến hành phân giải xenluloza Chúng phát triển yếu trên môi trường chứa đường đơn Khi phân giải xenluloza thành glucozsa và xenlobioza, chúng sử dụng các đường này như nguồn năng lượng và nguồn cácbon cũng thường kèm theo việc tạo thành các axit hữu cơ, CO2 và H2 (Nguyễn Lân Dũng, 1983)

Trong dạ cỏ của các động vật nhai lại có một hệ vi sinh vật tồn tại để phân

giải xenluloza đó là Ruminococcus flavefaciens, R albus, Butyrivibrio fibrisolvens, Bacteroides succinogenes

Ngoài ra còn có Cellulomonas, Baccillus hoặc Acetobacter xylium cũng có

khả năng phân giải xenluloza rất mạnh (Nguyễn Lân Dũng, 1984)

Jeris và cộng sự tìm thấy trong đống ủ có các loại vi khuẩn như

Acteromobacter, Clostridium, Cellulomonas, Cytophaga, Cellvibrio, Bacillus, Pseudomonas, Sorangium, Sporocytophaga đều có khả năng phân giải xenluloza + Nấm sợi

Trên thực tế, nấm sợi đóng vai trò quan trọng hơn vi khuẩn và xạ khuẩn trong vòng tuần hoàn cacbon tự nhiên Chúng không những có thể phát triển được ở các điều kiện khắc nghiệt hơn vi khuẩn và xạ khuẩn mà còn tiết vào môi trường lượng enzim xenlulaza ngoại bào khá đầy đủ và hoàn chỉnh Các nấm được đánh giá

là có khả năng phân giải, chuyển hoá xenluloza mạnh là Trichoderma reesei, T viride, Fusarium solani, Penicillium pinophinum, Phanerochate chrysosporium,

Sporotrichum pulverulentum và Selerotium Ngoài ra, trong đống ủ phế thải người

ta còn tìm thấy các giống nấm Myrothecium, Polypones, Rhizoctonia, …

Các nấm ưa nhiệt cũng được chú ý vì chúng có thể tổng hợp các enzim bền nhiệt hơn, chúng sinh trưởng và phân giải nhanh xenluloza nhưng hoạt tính

xenlulaza của dịch lọc lại thấp (Đào Thị Lương, 1998) Nấm có khả năng sinh trưởng và sản xuất xenlulaza cực đại ở phạm vi pH = 3,5 – 6,6

trường chứa 3,5% NaCl ( Vũ Thị Thanh Bình,1991) Theo Nguyễn Xuân Thành và

cộng sự (2003), trong đống ủ phế thải rắn có chứa nhiều loại xạ khuẩn đó là

Actinomyces, Streptomyces, Frankia, Nocardia, Actinopolyspora, Actinosynoema, Dermatophilus, Pseudonocardia ,

b Hemixenluloza

* Đặc điểm hemixenluloza

Hemixenluloza có bản chất là polysaccarit bao gồm khoảng 150 gốc đường, liên kết với nhau bằng cầu β-1,4 glucozit, β-1,6 glucozit và thường tạo thành mạch ngắn có phân nhánh Do trong thành phần có nhiều loại gốc đường khác nhau nên tên của chúng được gọi theo tên của một loại đường chủ yếu – hợp phần quan trọng nhất của hemixenluloza Các polysaccarit như: galactan, araban, coxylan, là những hợp chất thường gặp ở thực vật, tham gia cấu tạo nên thành tế bào của các cơ quan

khác nhau như gỗ, rơm, rạ… Trong tự nhiên, coxylan là loại thường gặp nhiều nhất

Về cấu trúc, so với xenluloza thì hemixenluloza không chặt chẽ bằng hemixenluloza dễ bị phân giải bởi dung dịch kiềm hay axit loãng, đôi khi chúng còn

bị phân giải trong nước nóng và đặc biệt hemixenluloza dễ dàng bị enzim

hemixenlulaza phân giải

*Cơ chế thủy phân Hemixenluloza

Phần lớn các tác giả cho rằng enzym hemixenlulaza cũng có tính chất tương đương với xenlulaza như về cơ chế tác động, tính chất cảm ứng Tuy nhiên các tác giả cũng chỉ ra những điểm khác biệt giữa 2 nhóm enzym này ở chỗ enzym hemixenlulaza có phân tử lượng nhỏ hơn, cấu trúc đơn giản hơn và kém bền vững hơn xenlulaza Ngoài ra, trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật các nhà khoa học đã ghi nhận rằng hemixenlulaza thường được tạo thành sớm hơn Giải thích hiện tượng này có lẽ phải xuất phát từ thực tế là trong cùng một điều kiện thì nguồn cacbon từ hemixenluloza dễ hấp thu hơn, do đó vi sinh vật phải sinh tổng hợp hemixenlulaza

trước (Nguyễn Xuân Thành và CS, 2003)

*Vi sinh vật phân giải Hemixenluloza

Các vi sinh vật phân giải hemixenluloza ít được chú ý đến vì nhiều tác giả cho thấy đa số vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp xylanaza để phân giải xylan

Khả năng này thường được thấy ở vi khuẩn dạ có như: Ruminococcus, Bascillus, Bacteriodes, Butyvubrio và các loại thuộc khi Clostridium Nhiều loài nấm sợi cũng

có khả năng tạo xylanaza như: Aspergillus niger, Penicillium janthinnellum, Trichoderma ressei, Aspergillus oryzae …(Nguyễn Xuân Thành và CS, 2003)

Tuy nhiên, nhiều vi sinh vật hiếu khí và yếm khí trong đất có khả năng tổng

hợp enzim hemixenluloza với hoạt tính cao hơn xenluloza

tiểu phần hòa tan như quá trình phân hủy xenluloza và trong cấu trúc của lignin chỉ

có một số ít liên kết có thể bị thủy phân Tiến trình phân giải lignin bởi vi sinh vật được đặc trưng bởi các phản ứng:

Cắt oxy hóa mạch bên của đơn vị phnyl propan

Hình thành nhóm cacboxyl thơm

Tách nhóm methoxyl (Nguyễn Thị Kim Cúc và CS, 2000)

Lignin là cấu tử khó chuyển hóa chất trong các chất đồng hành xenluloza vì chúng rất bền trước tác dụng của enzim ligninaza làm cản trở quá trình phân hủy từ hàng tháng đến hàng năm Sự phân hủy lignin là kết quả của mối quan hệ hỗ sinh giữa nấm, vi khuẩn và vi sinh vật khác trong đất Nấm phân giải như

Basidiomycetes , và một vài thuộc họ Acomycetes

Vi khuẩn đại diện phân hủy lignin như là Pseudomonas, Xanthomonas, Acinebacter. Ngoài ra, một số xạ khuẩn cũng có khả năng phân hủy lignin mạnh là

Streptomyces, Nocardia (Lê Văn Nhương và cộng sự, 2001)

1.6 Sử dụng phân bón sử dụng trong nông nghiệp

Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp phân bón là một trong những vật tư quan trọng và được sử dụng với một lượng khá lớn hàng năm Phân bón đã góp phần đáng kể làm tăng năng suất cây trồng, chất lượng nông sản, đặc biệt là đối với cây lúa ở Việt Nam Theo đánh giá của Viện Dinh dưỡng Cây trồng Quốc tế (IPNI), phân bón đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng cây trồng

Tuy nhiên phân bón cũng chính là những loại hoá chất nếu được sử dụng đúng theo quy định sẽ phát huy được những ưu thế, tác dụng đem lại sự màu mỡ cho đất đai, đem lại sản phẩm trồng trọt nuôi sống con người, gia súc Ngược lại nếu không được sử dụng đúng theo quy định, phân bón lại chính là một trong những tác nhân gây nên sự ô nhiễm môi trường sản xuất nông nghiệp và môi trường sống

1.6.1 Việc sử dụng phân bón hóa học

Tính từ năm 1985 tới nay, diện tích gieo trồng ở nước ta chỉ tăng 57,7%, nhưng lượng phân bón sử dụng tăng tới 517% (Bảng 1.4) Theo tính toán, lượng phân vô cơ sử dụng tăng mạnh trong vòng 20 năm qua, tổng các yếu tố dinh dưỡng

đa lượng N+P2O5+K2O năm 2007 đạt trên 2,4 triệu tấn, tăng gấp hơn 5 lần so với

lượng sử dụng của năm 1985 Ngoài phân bón vô cơ, hàng năm nước ta còn sử dụng khoảng 1 triệu tấn phân hữu cơ, hữu cơ sinh học, hữu cơ vi sinh các loại

Bảng 1.4: Lượng phân bón vô cơ sử dụng ở Việt Nam qua các năm

Nguồn: Nguyễn Văn Bộ,2005

Xét về tỷ lệ sử dụng phân bón cho các nhóm cây trồng khác nhau cho thấy tỷ

lệ phân bón sử dụng cho lúa chiếm cao nhất đạt trên 65%, các cây công nghiệp lâu năm chiếm gần 15%, ngô khoảng 9% phần còn lại là các cây trồng khác Tuy nhiên

so với các nước trong khu vực và trên thế giới, lượng phân bón sử dụng trên một đơn vị diện tích gieo trồng ở nước ta vẫn còn thấp, năm cao nhất mới chỉ đạt khoảng

chưa được cây trồng sử dụng.(Chu Văn Cấp, 2001)

Trong số phân bón chưa được cây sử dụng, một phần còn lại ở trong đất, một phần bị rửa trôi theo nước mặt do mưa, theo các công trình thuỷ lợi ra các ao, hồ, sông suối gây ô nhiễm nguồn nước mặt Một phần bị rửa trôi theo chiều dọc xuống tầng nước ngầm và một phần bị bay hơi do tác động của nhiệt độ hay quá trình phản nitrat hoá gây ô nhiễm không khí

Bảng 1.5: Lượng phân bón hàng năm cây trồng chưa sử dụng được

Nguồn: Nguyễn Văn Bộ,2005

Xét về mặt kinh tế thì khoảng 2/3 lượng phân bón hàng năm cây trồng chưa

sử dụng được đồng nghĩa với việc 2/3 lượng tiền người nông dân bỏ ra mua phân bón bị lãng phí, với tổng thất thoát lên tới khoảng 30 nghìn tỷ đồng tính theo giá phân bón hiện nay

Xét về mặt môi trường, trừ một phần các chất dinh dưỡng có trong phân bón được giữ lại trong các keo đất là nguồn dinh dưỡng dự trữ cho vụ sau, hàng năm một lượng lớn phân bón bị rửa trôi hoặc bay hơi đã làm xấu đi môi trường sản xuất nông nghiệp và môi trường sống, đó cũng là những tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước, không khí Trong số đó phân do sản xuất lúa gây ra đối với việc ô nhiễm môi trường là vấn đề đáng được quan tâm nhất, vì hàng năm một lượng lớn phân bón được dành cho sản xuất lúa

Trước hết tác động của phân bón đối với việc gây ô nhiễm môi trường phải

kể đến đó là lượng dư thừa các chất dinh dưỡng do cây trồng chưa sử dụng được hoặc do bón không đúng cách… như đã được tính toán ở phần trên Do tập quán canh tác, do chưa được đào tạo, tập huấn, rất nhiều nông dân hiện nay bón phân chưa đúng lượng và đúng cách Hầu hết người nông dân hiện nay đều bón quá dư thừa lượng đạm, gây nên hiện tượng lúa lốp, tăng quá trình cảm nhiễm với sâu bệnh, dễ bị đổ

Cách bón phân hiện nay chủ yếu là bón vãi trên mặt đất, phân bón ít được vùi vào trong đất Xét về mặt hoá học đất, các keo đất là những keo âm (-) còn các yếu

tố dinh dưỡng hầu hết là mang điện tích dương (+) Khi bón phân vào đất, được vùi

lấp cẩn thận thì các keo đất sẽ giữ lại các chất dinh dưỡng và nhả ra một cách từ từ tuỳ theo yêu cầu của cây trồng theo từng thời kỳ sinh trưởng của cây Như vậy, bón phân có vùi lấp không chỉ có tác dụng hạn chế sự mất dinh dưỡng, tăng hiệu suất sử dụng phân bón mà còn làm giảm bớt ô nhiễm môi trường Các nghiên cứu cho thấy việc bón phân có vùi lấp làm tăng hiệu suất sử dụng phân bón của cây trồng có thể đạt được từ 70-80% so với bón rải trên bề mặt chỉ đạt được từ 20-30%

Các yếu tố dinh dưỡng vi lượng như Đồng (Cu), Kẽm (Zn)… rất cần thiết cho cây trồng sinh trưởng và phát triển và có khả năng nâng cao khả năng chống chịu cho cây trồng Ở một số vùng đất và một số cây trồng, loại cây trồng biểu hiện triệu chứng thiếu ding dưỡng Zn hoặc Cu khá rõ rệt Tuy nhiên khi lạm dụng các yếu tố trên lại trở thành những loại kim loại nặng khi vượt quá mức sử dụng cho phép và gây độc hại cho con người và gia súc

1.6.2 Phân hữu cơ và vai trò của phân hữu cơ

Phân hữu cơ là phân gồm những chất bã, chất bài tiết của động vật như trâu,

bò, heo, gà, hoặc các xác bã thực vật như rơm rạ, phân cây xanh, Phân hữu cơ bao gồm phân chuồng, phân xanh, phân rác,

Phân hữu cơ bón vào đất, sau khi phân giải, sẽ cung cấp cho đất các chất khoáng làm phong phú thêm nguồn thức ăn cho cây, làm giàu hàm lượng chất dinh dưỡng dễ tiêu cho cây, làm tăng tính đệm cho đất và có tác dụng ngăn chặn quá trình rửa trôi, làm tăng khả năng trao đổi của đất

Chất hữu cơ vào đất làm tăng độ ổn định kết cấu đất Mùn tăng khả năng kết dính các hạt đất để tạo thành kết cấu viên, làm giảm khả năng thấm ướt khiến cho các đoàn lạp bền trong nước

Các chất dể thối rữa sau khi vùi tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động mạnh lên nhanh chóng, giải phóng nhiều đạm dể tiêu, độ ổn định của kết cấu đất tăng lên rất nhanh Tác dụng làm ổn định kết cấu của phân chuồng cao hơn phân xanh nhiều

và cũng bền hơn

Bón phân chuồng, phân bắc tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động, làm phong phú thêm tập đoàn vi sinh vật trong đất

Một số chất có hoạt tính sinh học cao được hình thành lại tác động đến sự trao đổi chất của cây Sức sống của đất tăng lên

1.6.3 Sử dụng cân đối phân hữu cơ và vô cơ

Để đảm bảo một nền nông nghiệp bền vững, FAO (1993) đã đề xướng chương trình sử dụng tổng hợp các loại phân hữu cơ và phân hóa học một cách tương đối Tức là phải tăng cường sử dụng phân bón, kết hợp hài hòa giữa phân hữu

cơ và vô cơ, trong đó các loại phân được sử dụng không chỉ cân đối về tỷ lệ mà còn phải cân đối với lượng hút để bù trả lại lượng thiếu hụt do cây trồng lấy từ đất đi

(Nguyễn Văn Bộ, 2005)

Cân đối phân hữu cơ – vô cơ không chỉ làm tăng hiệu quả sử dụng phân khoáng mà ngược lại phân khoáng cũng làm tăng hiệu lực của phân hữu cơ

Bảng 1.6 Quan hệ hữu cơ- vô cơ trong dinh dưỡng lúa

(Nguồn: Nguyễn Văn Bộ, 2005)

Cây trồng cần cung cấp không chỉ một mà cần một tập hợp nhiều nguyên tố Cần thay đổi tập quán chỉ trú trọng đến phân đạm mà coi nhẹ lân, kali, trung lượng và vi lượng Phân hữu cơ có hiệu ứng tổng hợp nhưng lượng dinh dưỡng nó đưa lại không lớn, chính vì thế cần bổ sung bằng phân hóa học, có hàm lượng nguyên tố cao hơn, hiệu ứng nhanh hơn Tuy nhiên cần cải tiến cách bón phân, chúng ta nên chia nhỏ phân khoáng, bón thành nhiều lần, đồng thời kết hợp với phân hữu cơ, phủ đất, tủ đất, và giữ ẩm đất đế nâng cao

hiệu quả sử dụng phân bón.(Vũ Thị Len, 2008)

1.7 Các nghiên cứu trong và ngoài nước về xử lý tàn dư thực vật bằng vi sinh vật

1.7.1 Các nghiên cứu trên thế giới

Từ lâu con người đã nhận thức được tầm quan trọng của vi sinh vật đối với con người và sản xuất nông nghiệp Và con người đã biết ứng dụng nó vào việc ủ chất thải hữu cơ (lá cây, phân gia súc) làm phân bón, trả lại một phần hữu cơ cho đất

Hutchingson và Richards (1921) là người đầu tiên nghiên cứu quá trình ủ phân Tiếp theo, Horward đã đưa ra “phương pháp hữu cơ” tức là trộn xác hữu cơ với phân gia súc theo tỉ lệ 3:1 có đảo trộn thường xuyên Ông đã phát triển phương pháp ủ trên những loại nguyên liệu khác nhau theo từng lớp có đảo trộn để tạo điều kiện hiếu khí

Đây là phương pháp Indore, phương pháp mang tên nơi ông làm việc (Dẫn theo Lê Văn Nhương và cộng sự, 2001)

Từ năm 1926 đến năm 1941, Warksman và các cộng tác viên nghiên cứu sự phân hủy hiếu khí bã thực vật, động vật Ông đã đưa ra kết luận nhiệt độ và các nhóm vi sinh vật có ảnh hưởng đến sự phân giải chất thải hữu cơ

Vào những năm 1942, ở Mỹ, Rodale J.I đã kết hợp các nghiên cứu của Howard với thực nghiệm của mình và đã đưa ra những phương pháp hữu cơ trong trồng trọt, làm vườn Phương pháp này cũng đã được áp dụng nhiều nước trên thế

giới và đạt được kết quả khả quan (Dẫn theo Lê Văn Nhương và cộng sự, 2001)

Golass và cộng sự (1950-1952) đã nghiên cứu các nguyên tắc cơ bản của phân

ủ hỗn hợp rác thải và bùn cống Các tác nhân môi trường có liên qan đến hiệu quả của việc ủ phân: nhiệt độ, độ thoáng khí, kích thước cơ chất, tần số đảo trộn, đặc biệt là tỉ

lệ C/N của nguyên liệu thô có liên quan đến hiệu quả của việc ủ phân (Dẫn theo Lê Văn Nhương và cộng sự, 2001)

1.7.2 Các nghiên cứu ở trong nước

Những nghiên cứu về chế phẩm vi sinh vật ở Việt Nam đã được bắt đầu từ những năm 60 của thế kỷ XX, nhưng mãi đến những năm 80 mới được đưa vào chương trình cấp nhà nước với tiêu đề “Công nghệ sinh học phục vụ nông nghiệp” giai đoạn 1985-1990

Phạm Văn Ty và các cộng sự đã phân lập được hàng trăm chủng vi sinh vật

có khả năng phân giải xenluloza, lignin, hemixenluloza Tác giả đã xây dựng được quy trình sản xuất chế phẩn phân giải chất hữu cơ đạt huy chương vàng hội chợ triển lãm kinh tế toàn quốc năm 1987 Kết quả thử nghiệm xử lý bằng chế phẩm đã rút ngắn thời gian ủ xuống còn 45 – 60 ngày thay vì 6 tháng đến 1 năm, thậm chí 2

năm với điều kiện tự nhiên (Phạm Văn Ty, 1998)

Đề tài cấp nhà nước KHCN 02 – 06A, giai đoạn 1996 – 1998 “ Nghiên cứu

và áp dụng công nghệ sinh học trong sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ nguồn phế thải hữu cơ rắn”, đã phân lập từ mẫu rác ở một số tỉnh phía Bắc tuyển chọn được 2 chủng xạ khuẩn X50 thuộc loài Streptomyces gougero và chủng X20 Streptomyces macrosporrus , 2 chủng vi khuẩn là V40 thuộc loài Cellulomona.sp và V31 thuộc loài Corynebaccoerium sp và 2 chủng nấm N11 thuộc loài A.japonicus và N3 thuộc loài A.unilaterralis Các chủng này có khả năng phân hủy chuyển hóa các hợp chất hữu cơ khó phân giải như xenluloza, hemixenluloza, có khả năng sinh tổng hợp cấc enzyme ngoại bào như: amylaza, proteiaza, pectinaza…Khi nghiên cứu các tác động của VSV vào quá trình phân hủy rác các tác giả nhận thấy khi chúng tác động đồng thời theo tỉ lệ phối trộn giữa vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm là 1:1:1 sẽ cho hiệu quả cao hơn khi chúng có

tác động riêng rẽ (Lê Văn Nhương và cộng sự, 1998)

Đề tài cấp nhà nước KC 02 – 04 Lê Văn Nhương và cộng sự đã phân lập tuyển chọn được 2 chủng xạ khuẩn là S59 và S116 có hoạt tính phân giải tinh bột, xenluloza và CMC cao Khi thử nghiệm mức độ chuyển hóa của các xạ khuẩn trên môi trường có bổ sung 5g rơm rạ hoặc vỏ lạc đã xử lý kiềm và nhận thấy chúng làm giảm cơ chất rơm 37,78%, thể tích giảm 47,05% và trọng lượng

vỏ lạc giảm 25,15%, thể tích giảm 32,16% so với đối chứng Khi nuôi cấy trong môi trường rơm vỏ lạc thông qua xử lý kiềm thì hàm lượng xenluloza giảm 43,03% rơm và giảm 39,73% vỏ lạc đối với chủng S59 Đối với chủng S116 thì

giảm 40,7% ( rơm), giảm 37,34% ( vỏ lạc) so với đối chứng Lê Văn Nhương và cộng sự, 2001)

Năm 1999, đề tài cấp bộ B99 – 32 – 46 của tác giả Nguyễn Xuân Thành và

các cộng sự đã nghiên cứu thành sông đề tài : “ Xử lý rác thải sinh hoạt và phế thải bùn mía bằng vi sinh vật và tái chế phế thải thành phân hữu cơ bón cho cây trồng”

Kết quả cho thấy khi xử lý chế phẩm vi sinh vật vào đống ủ phế thải có tác dụng làm tăng vi khuẩn tổng số hiếu khí, vi khuẩn phân giải xenluloza, nấm tổng số so với đối chứng Hàm lượng chất dinh dưỡng dễ tiêu và độ xốp tăng so với đống ủ không được xử lý Phân hữu cơ được tái chế từ phế thải đạt TCVN – 123B –

1996, chất lượng phân sau 4 tháng vẫn đạt TCVN Khi thử nghiệm trên cây đậu tương cho kết quả: phân hữu cơ vi sinh tái chế từ phế thải, rác thải hữu cơ có tác dụng làm tăng chiều cao cây, trọng lượng, tăng cường độ N phân tử và tăng năng

suất hạt đậu tương từ 15 – 20% so với đối chứng (Nguyễn Xuân Thành và cộng

sự, 2002-2003)

Năm 2004, tác giả Nguyễn Xuân Thành và các cộng sự đã nghiên cứu thành

công đề tài khoa học cấp Bộ B2004 – 32 – 66 : “ Xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lí tàn dư thực vật trên đồng ruộng thành phân hữu cơ tại chỗ bón cho cây trồng” Quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lí tàn dư thực vật trên

đồng ruộng đạt TCVN Chế phẩm được thử nghiệm đem lại hiệu quả cao, rút ngắn thời gian xử lý so với đối chứng xuống còn 46-60 ngày, có hàm lượng dinh dưỡng tăng… có thể làm phân bón hữu cơ tại chỗ cho nhiều loại cây trồng, giảm bớt chi phí

đầu vào cho sản xuất nông nghiệp (Nguyễn Xuân Thành và cộng sự, 2004)

Chế phẩm vi sinh vật của đề tài B2004 – 32 - 66 đã xử lý thành công trên nhiều loại phế phụ phẩm chúng tôi sử dụng chế phẩm để xử lý phế thải lạc tại xã Nam Lợi để nâng cao tính thuyết phục của chế phẩm trên điều kiện sinh thái khác nhau với mong muốn giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tạo công ăn việc làm cho người dân tại đây

1.8 Tổng quan về quy trình B2004-32-66

1.8.1 Giới thiệu về quy trình B2004-32-66

Trong những năm gần đây, việc sử dụng phân hữu cơ, phân hữu cơ vi sinh ở Việt Nam ngày càng tăng Là một nước nhiệt đới, khu vệ sinh vật đất ở Việt Nam rất đa dạng và phong phú Việc phân lập, tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu hiệu

từ tự nhiên, nhân lên rồi trả lại cho tự nhiên sẽ luôn luôn an toàn và đạt hiệu quả cao Do vậy, việc nghiên cứu vi sinh vật có hoạt tính cao được phân lập từ đất Việt Nam để xản xuất phân bón từ nguồn phế thải hữu cơ là rất cần thiết

Báo cáo cấp bộ B2004 – 32 – 66 :“ Xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng thành phân hữu cơ tại chỗ bón cho cây trồng” Chế phẩm được tạo ra từ các chủng giống vi sinh vật do đề tài phân lập

và tuyển chọn đạt TCVN của Nguyễn Xuân Thành và các cộng sự

Kiểm tra nhiệt độ hàng ngày, hàng tuần, đo theo giờ quy định

Ủ 4-6 tuần đem ra sử dụng bón cho cây trồng

Thu gom rơm rạ

Theo dõi diễn biến nhiệt độ

Kiểm tra chất lượng

Kiểm tra chất lượng

Kết quả cho thấy hiệu quả phân giải cao, hạn chế được mùi hôi thối của đống

ủ đồng thời rút ngắn được thời gian ủ xuống còn 45 – 60 ngày Phân hữu cơ vi sinh được tái chế từ phế thải nông nghiệp sau ủ bón cho cây trồng có tác dụng nâng cao năng suất khoai tây, lạc, cà chua, tiêu, bông, cà phê và hạn chế bênh héo xanh vi khuẩn ở cà chua, lạc, khoai tây, bệnh lở cổ rễ ở bông, cà phê, cây lâm nghiệp, bệnh chết héo ở tiêu

1.8.2 Một số kết quả thu được từ việc ứng dụng quy trình B2004-32-66

Thực nghiệm, tại những vùng triển khai sử dụng phân hữu cơ vi sinh tái chế

từ phế thải nông nghiệp có tác dụng làm tăng năng suất và giảm tỷ lệ bệnh vùng rễ trung bình 36,58% và 77,48% đối với khoai tây; 19,73% và 62,57% đối với lạc; 16,42% và 77,63% đối với cà chua; tăng 13,5% năng suất đối với tiêu; tăng đường kính cổ rễ 11,11% đối với keo; 9,28% đối với bạch đàn và tăng chiều cao cây 28,2% đối với cây keo và 7,41% đối với bạch đàn Hiệu quả kinh tế trên 1ha đất canh tác khi sử dụng phân hữu cơ vi sinh so với đối chứng đạt 6,45 – 22,06 triệu đồng đối với cây cà chua; 4,26 đến 7,60 triệu đồng đối với cây khoai tây; 2,70 đến 3,05 triệu đồng đối với cây lạc; 743.600 đối với bông và 12,31 triệu đồng đối với cà

phê (Nguyễn Xuân Thành và CS, 2011)

Thực nghiệm đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ tái chế từ tàn dư thực vật

cho một số cây trồng theo dự án : “ Ứng dụng quy trình (B2004-32-66) xử lý tàn dư

thực vật trên đồng ruộng và tái chế thành phân hữu cơ bón cho cây trồng góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở huyện Hiệp Hòa tỉnh Bắc Giang”

Bảng 1.7 Ảnh hưởng của phân hữu cơ tái chế từ phế phụ phẩm nông nghiệp đến sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa trên một số loại đất vùng đồng

bằng và trung du Bắc bộ

Chỉ tiêu Đơn vị

Bón cho lúa trên đất phù sa sông Thái bình không được bồi hàng năm (Nam Sách- Hải Dương)-Vụ xuân 2008

Bón cho lúa trên đất phù sa sông Hồng không được bồi hàng năm (Văn Lâm- Hưng yên)- Vụ xuân

2009

Bón cho lúa trên đất bạc màu (Hiệp Hòa- Bắc Giang) Vụ xuân

2010

Đối chứng

Thí nghiệm

Đối chứng

Thí nghiệm

Đối chứng

Thí nghiệm Chiều cao cây cm/cây 80,1 83,3 84,23 87,57 72,0 75,0

Nguồn: Nguyễn Xuân Thành và CS, 2010

Trên cả 3 loại đất mà dự án thử nghiệm phân hữu cơ tái chế đều có tác dụng làm tăng chiều cao cây, một số yếu tố cấu thành năng suất như số bông/khóm, số hạt/bông, tỷ lệ hạt chắc và làm tăng năng suất thực thu từ 2,1-3,1 tạ/ha so với đối

chứng (Nguyễn Xuân Thành và CS, 2010)

Bảng 1.8: Ảnh hưởng của phân hữu cơ tái chế từ phế phụ phẩm nông nghiệp

đến sinh trưởng, phát triển và năng suất một số cây rau màu trên một số

loại đất vùng đồng bằng trung du Bắc Bộ

Bón cho hành trên đất phù sa sông Thái Bình không được bồi hàng năm (Nam Sách- Hải Dương)Vụ xuân 2008

Bón cho bắp cải trên đất phù sa sông Thái bình không được bồi hàng năm (Nam Sách- Hải Dương)Vụ xuân 2008

Bón cho lạc trên đất bạc màu(Hiệp Hòa- Bắc Giang) Vụ xuân 2010

Thí nghiệm

Nguồn: Nguyễn Xuân Thành và CS, 2010

Bón phân hữu cơ tái chế có tác dụng làm tăng chiều cao cây, giảm tỷ lệ sâu

bệnh hại và làm tăng năng suất thực thu của các cây rau màu so với đối chứng, ví

dụ hành tăng 1,5 tạ/ha, bắp cải tăng 10,4 tạ/ha, lạc tăng 4,6 tạ/ha so với đối chứng

(Nguyễn Xuân Thành và CS, 2010)

Bảng 1.9: Hiệu quả kinh tế khi xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp

Loại cây

Tổng tàn dư thực vật (tấn/ha)

Chi phí sản xuất phân hữu cơ

(đ/tấn)

Tổng chi phí (đ/ha)

Tổng lượng phân hữu cơ (tấn/ha)

Đơn giá

Lãi (đ/ha) Men

vi sinh vật

Chất phụ gia

Công lao động

Nguồn: Nguyễn Xuân Thành và CS, 2010

Với giá thành là 800đ/kg phân tái chế, khi xử lý 1 ha phế phụ phẩm để tái chế

thành phân hữu cơ sẽ có lãi từ 420.000-3.720.000đồng Do vậy góp phần tăng

thu nhập cho nông hộ; tăng nguồn phân hữu cơ phục vụ cho thâm canh, trả lại

chất hữu cơ cho đất (Nguyễn Xuân Thành và CS, 2010)

Bảng 1.10: Hiệu quả xã hội của dự án

Loại cây

Lượng phế thải trên đồng ruộng (tấn/ha)

Lượng phân hữu cơ được tạo ra (tấn/ha)

Số lao động tham gia vào quá trình xử lý phế phụ phẩm (người/ha)

Thu gom 1ha tàn dư thực vật để xử lý và tái chế thành phân hữu cơ cần từ

26-50 lao động Điều này góp phần giải quyết lao động nông nhàn và ổn định an ninh chính trị ở địa phương Mặt khác phế phụ phẩm nông nghiệp được xử lý theo quy trình B2004-32-66 còn góp phần giải quyết sự thiếu hụt về phân hữu cơ đáp ứng nhu cầu về phân bón trong thâm canh hiện nay.Ngoài lợi ích về kinh tế

và xã hội thì việc phế phụ phẩm nông nghiệp được xử lý sẽ hạn chế được hiện tượng đốt tàn dư thực vật, đổ tàn dư thực vật ra ao hồ sông ngòi hoặc ra đường phố nên giảm thiểu ô nhiễm môi trường và góp phần tiêu diệt mầm mống sâu

bệnh, làm sạch đồng ruộng (Nguyễn Xuân Thành và CS, 2010)