Nghiên cứu xử lý rơm rạ trên đồng ruộng bằng một số chế phẩm sinh học

TÓM TẮT Đề tài “Xử lý rơm rạ trên đồng ruộng bằng một số chế phẩm sinh học” được thực hiện với mục tiêu i Khảo sát sự phân hủy rơm rạ thông qua sự thay đổi trọng lượng rơm và tỉ số C/N;

TÓM TẮT

Đề tài “Xử lý rơm rạ trên đồng ruộng bằng một số chế phẩm sinh học”

được thực hiện với mục tiêu (i) Khảo sát sự phân hủy rơm rạ thông qua sự thay đổi trọng lượng rơm và tỉ số C/N; (ii) Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế phẩm sinh học đến quá trình xử lý rơm rạ trên đồng ruộng; (iii) Khảo sát thành

phần hóa học đất nhằm đánh giá vai trò của chế phẩm sinh học trong điều kiện cày vùi rơm rạ

Thí nghiệm được bố trí vào mùa xuân hè trên đất ruộng nông dân xã Hậu

Mỹ Trinh huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 nghiệm thức và 3 lần lặp lại: 1) đốt rơm theo phương thức người dân; 2) cày vùi rơm vào đất; 3) cày vùi rơm + chế phẩm Biomix vào đất; 4) cày vùi rơm + chế phẩm Trichomix-DT vào đất; 5) cày vùi rơm + chế phẩm AT vào đất Kết quả thí nghiệm cho thấy:

(i) Sau khi kết thúc thí nghiệm, trọng lượng rơm còn lại ở các nghiệm

thức vùi rơm với chế phẩm (26,89% – 27,99%) không khác biệt về thống kê

và thấp hơn nghiệm thức vùi rơm không chế phẩm (34,39%) Tỉ số C/N của rơm khi vùi với Trichomix-DT thấp nhất (40,27) và khác biệt có ý nghĩa thống

kê so với các biện pháp xử lý khác

(ii) Vùi rơm với chế phẩm có thời gian phân hủy rơm rạ ngắn hơn so với

không sử dụng chế phẩm Cụ thể là thời gian phân hủy rơm rạ khi xử lý với Biomix là 50 ngày, Trichomix-DT và AT là 60 ngày, khi không dùng chế phẩm là 70 ngày

(iii) Hàm lượng Ndễ tiêu, Pdễ tiêu trong đất ở các nghiệm thức vùi rơm có chế phẩm cao hơn nghiệm thức vùi rơm không chế phẩm và đốt rơm Sau khi thí nghiệm kết thúc, vùi rơm với Trichomix-DT có hàm lượng Ndễ tiêu cao nhất (23,70 mg/kg) Hàm lượng Pdễ tiêu không khác biệt về thống kê ở các nghiệm thức sử dụng chế phẩm (19,64 mg/kg– 20,45 mg/kg) Tỉ số C/N trong đất ở các nghiệm thức vùi rơm với chế phẩm tương đương nhau (14,63 – 15,52) và thấp hơn khi vùi rơm không có chế phẩm (18,57) và đốt rơm (19,61)

Chế phẩm Biomix có triển vọng nhất trong ứng dụng xử lý rơm rạ do cho thời gian phân hủy rơm rạ ngắn nhất (50 ngày), khả năng bổ sung chất dinh dưỡng (đạm, lân), cải thiện C/N cho đất tương đương với chế phẩm Trichomix-DT và AT

Từ khóa: chế phẩm sinh học, vùi rơm, chất hữu cơ, xử lý rơm rạ, phân hủy

Experimental result shows that:

i) After the end of the experiment, straw weight remaining in rice straw was buried with probiotics treatments (26,89% – 27,99%) wasn’t statistical significant, but it’s lower than rice straw was buried without probiotics treatment (34,39%) Rice straw C/N ratio which was disposed by Trichomix-

DT was lowest (40,27) and was statistical significant difference from the others

ii) Using probiotics rice straw decomposition was faster than without use Namely, rice straw was disposed by Biomix have decomposing time about

50 days; Trichomix-DT and AT about 60 days; without probiotics about 70 days

iii) Soil N available and P available content in the buried rice straw with probiotics treatments was higher than the others After the end of the experiment, soil N available content of rice straw was buried with Trichomix-DT treatment was highest (23,70 mg/kg); soil P available content of rice straw was buried with probiotics treatment wasn’t statistical significant (19,64 mg/kg– 20,45 mg/kg) Soil C/N ratio of rice straw was buried with probiotics treatments was from 14,63 to 15,52 (not statistical significant) It’s lower than rice straw was buried without probiotics treatment (18,57) and burned rice straw (19,61)

With three kinds of probiotics, Biomix may be the best choice to aplicate for rice treatment Because of its short decomposing time (50 days), its ability

to add soil nutrients (nitrogen, phosphorus) and improve soil C/N ratio as well

as the others (Trichomix-DT, AT)

Key words: Probiotics, buried rice straw, organic, decomposition, rice straw treatment

MỤC LỤC

Chương 1: Giới thiệu 1

Chương 2: Lược khảo tài liệu 3

2.1 Tình hình sản xuất lúa của tình Tiền Giang 3

2.1.1 Hiện trạng canh tác 3

2.1.2 Tham canh lúa nước và môi trường đất 4

2.2 Các hình thức quản lý rơm rạ ở Việt Nam 5

2.2.1 Sử dụng rơm tại ruộng 6

2.2.2 Các hình thức mang rơm ra khỏi ruộng 7

2.3 Sự phân bố dưỡng chất trong rơm rạ 9

2.3.1 Khối lượng rơm rạ 10

2.3.2 Thành phần rơm rạ 10

2.3.3 Ảnh hưởng của việc vùi, đốt rơm rạ lên phì nhiêu đất và năng suất lúa 11

2.4 Tổng quan về chất hữu cơ 12

2.4.1 Sự chuyển hóa chất hữu cơ trong đất 12

2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phân giải chất hữu cơ trong đất 13

2.4.3 Vai trò của chất hữu cơ đối với sự tăng trưởng của cây trồng 14

2.4.4 Vai trò chất hữu cơ trong canh tác nông nghiệp 14

2.5 Sự phân hủy cellulose và lignin trong rơm rạ 15

2.5.1 Vi sinh vật phân giải cellulose 15

2.5.2 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phân giải cellulose 16

2.5.3 Sự phân giải lignin của vi sinh vật 18

2.6 Môi trường đất lúa 19

2.7 Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa 21

2.7.1 Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa 21

2.7.2 Điều kiện đất đai 22

2.8 Chế phẩm sinh học phân hủy trực tiếp rơm rạ trên đồng ruộng 23

2.8.1 Chế phẩm Biomix 23

2.8.2 Chế phẩm Trichomix – DT 23

2.8.3 Chế phẩm Bio – decomposer 24

2.9 Các công trình nghiên cứu về biện pháp xử lý rơm rạ 25

v

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu 27

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 27

3.2 Phương tiện nghiên cứu 27

3.3 Phương pháp thực hiện 27

3.3.1 Bố trí thí nghiệm 27

3.3.2 Các bước tiến hành thí nghiệm 29

3.3.3 Phương pháp thu mẫu và phân tích mẫu 31

3 4 Phương pháp xử lý số liệu 34

Chương 4: Kết quả và thảo luận 35

4.1 Khảo sát sự phân hủy rơm rạ 35

4.1.1 Sự thay đổi trọng lượng khô của rơm rạ trong túi lưới 35

4.1.2 Diễn biến tỉ số C/N của rơm trong túi lưới 37

4.1.3 Thời gian kết thúc quá trình phân hủy rơm rạ 39

4.2 Ảnh hưởng của các biện pháp xử lý rơm rạ trên đồng ruộng đến tính chất đất và năng suất lúa 39

4.2.1 Sự thay đổi dung trọng đất trước và sau thí nghiệm 39

4.2.2 Diễn biến pH đất 40

4.2.3 Độ dẫn điện (EC) trong đất 43

4.2.4 Diễn biến hàm lượng cacbon trong đất 45

4.2.5 Diễn biến hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất 46

4.2.6 Diễn biến hàm lượng đạm tổng số trong đất 48

4.2.7 Diễn biến hàm lượng lân dễ tiêu trong đất 50

4.2.8 Diễn biến tỉ số C/N của đất 53

4.2 9 Năng suất lúa trong từng nghiệm thức 55

4.3 Hiệu quả xử lý rơm rạ của các chế phẩm sinh học 56

4.3.1 Hiệu quả phân hủy rơm rạ 56

4.3.2 Hiệu quả cải thiện tính chất đất và năng suất lúa 56

Chương 5: Kết luận và kiến nghị 58

5.1 Kết luận 58

5.2 Kiến nghị 58

Tài liệu tham khảo 59

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng diện tích trồng lúa phân theo huyện (ha) 3

Bảng 2.2: Bảng sản lượng lúa phân theo huyện (tấn) 4

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của rơm rạ 10

Bảng 4.1: Tỉ số C/N trong rơm theo nghiệm thức và thời gian 37

Bảng 4.2: Thời gian kết thúc sự phân hủy của rơm rạ ở các nghiệm thức 39

Bảng 4.3: Hàm lượng cacbon (%) theo nghiệm thức và thời gian 45

Bảng 4.4: Hàm lượng đạm tổng số (%N) theo nghiệm thức và thời gian 49

Bảng 4.5: Hàm lượng lân dễ tiêu (mg/kg) theo nghiệm thức và thời gian 51

Bảng 4.6: Tỉ số C/N của đất theo nghiệm thức và thời gian 53

Bảng 4.7: Hiệu quả phân hủy rơm rạ của các chế phẩm sinh học 56

Bảng 4.8: Các chỉ tiêu hóa – lý đất và năng suất lúa khi kết thúc thí nghiệm 57

vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ chuyển hóa chất hữu cơ 13

Hình 2.2: Cấu trúc phân tử cellulose 15

Hình 2.3: Một số loài vi sinh vật có khả năng phân giải Cellulose 16

Hình 2.4: Các đơn vị cơ bản của lignin 18

Hình 2.5: Một số loại sinh vật phân giải lignin 19

Hình 2.6 : Chế phẩm Trichomix-DT 24

Hình 2.7: Chế phẩm AT sử dụng trong thí nghiệm 25

Hình 3.1: Sơ đồ minh họa cách bố tr th nghiệm 28

Hình 3.2: Bố trí thí nghiệm trên đồng ruộng 29

Hình 3.3: Bố tr các túi lưới chứa rơm trong th nghiệm 31

Hình 4.1: Diễn biến trọng lượng khô của rơm còn lại (%) theo thời gian 35

Hình 4.2: Sự giảm trọng lượng rơm sau khi kết thúc thí nghiệm 36

Hình 4.3: Tương quan giữa C/N và trọng lượng rơm ở nghiệm thức vùi rơm 38

Hình 4.4: Dung trọng đất trước và sau thí nghiệm 40

Hình 4.5: Diễn biến pH đất ở các biện pháp xử lý rơm rạ khác nhau 41

Hình 4.6: Diễn biến pH đất ở các nghiệm thức xử lý rơm rạ bằng CPSH 42

Hình 4.7: Diễn biến EC trong đất ở các biện pháp xử lý rơm rạ khác nhau 43

Hình 4.8: Sự thay đổi EC đất ở các điều kiện xử lý 44

Hình 4.9: Diễn biến đạm dễ tiêu trong đất theo thời gian 47

Hình 4.10: Hàm lượng đạm dễ tiêu ở các điều kiện xử lý 48

Hình 4.11: Hàm lượng lân dễ tiêu ở các điều kiện xử lý 52

Hình 4.12: Sự thay đổi C/N ở các điều kiện xử lý 54

Hình 4.13: Năng suất lúa (tấn/ha) ở các điều kiện xử lý 55

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

Đồng bằng sông Cửu Long có diện tích trồng lúa lớn nhất nước khoảng 3,86 triệu ha (Tổng cục Thống kê Việt Nam, 2009) Nông dân có tập quán canh tác lúa từ hai vụ đến ba vụ trong năm và lượng rơm rạ còn lại sau thu hoạch lúa Đông Xuân trung bình là 4,5 tấn/ha (Nguyễn Thành Hối, 2008) Ước tính có khoảng 17,4 triệu tấn rơm rạ trong năm được thải ra

Hiện nay, vấn đề xử lý rơm rạ sau mỗi vụ thu hoạch trên thực tế chưa có biện pháp hữu hiệu Hầu hết rơm rạ sau thu hoạch được đốt hoặc chuyển đi nơi khác mà không được hoàn trả lại cho đất vì vậy đất ngày càng bị suy giảm độ phì nhiêu (Moorman, 1989) Việc lấy đi rơm rạ khỏi đồng ruộng đã làm giảm carbon hữu cơ một cách đáng kể Nếu hàm lượng hữu cơ ban đầu là 3,56% và rơm rạ sau thu hoạch được lấy ra khỏi ruộng thì sau 10 năm canh tác 2 vụ lúa/năm hàm lượng carbon hữu cơ chỉ còn 3,03%, sau 50 năm là 1,59% (Theo Trần Quang Tuyến, 2001

được trích bởi Trần Thị Ng c Sơn et al., 2011) Do đó, rơm rạ sau thu hoạch cần

được trả lại cho đất Hiện tượng đốt đồng hàng loạt ở bất kể thời gian nào, gây ô nhiễm môi trường không khí nghiêm tr ng, là một trong những hậu quả dẫn đến biến đổi khí hậu Theo ước tính nếu đốt 1 tấn rơm thì sẽ thải ra 36,32 kg khí CO; 4,54 kg Hydrocarbon và 3,18 kg bụi tro và 56,00 kg CO2 (Jefferey Jacobs et al.,

1997; trích bởi Lưu Hồng Mẫn, 2010) Các thành phần này góp phần gây hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm môi trường không khí và ảnh hưởng không nhỏ tới sức khỏe người dân Bên cạnh đó, xử lý rơm rạ không tốt, sẽ gây mùi hôi thối khi rơm rạ phân hủy, và sản sinh ra nhiều độc tố như H2S, CH4, C2H4 Các acid hữu cơ có thể gây ngộ độc cho rễ lúa, làm cản trở quá trình sinh trưởng và phát triển, tỷ lệ nhánh hữu hiệu thấp, tỷ lệ lép cao dẫn đến giảm năng suất lúa (Mai văn Quyền, 2001)

Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rơm rạ sau khi thu hoạch có thể là nguồn phân bón hữu cơ rất tốt sau khi phân hủy, giúp hoàn trả lại chất dinh dưỡng cho đất, cải thiện độ phì của đất Mặt khác, hiện nay công tác thu hoạch lúa chủ yếu được tiến hành bằng các phương tiện cơ giới (máy gặt đập liên hợp) nên việc phân hủy rơm rạ ngay trên đồng ruộng rất thuận tiện và giúp giảm lao động vận chuyển rơm rạ ra khỏi ruộng Điều này giúp người nông dân giảm chi phí sử dụng phân bón, chi phí sản xuất và giảm các tác động gây ô nhiễm môi trường Do rơm rạ có tỉ số C/N cao nên thời gian phân hủy tự nhiên sẽ rất dài trong điều kiện ngập nước (Nguyễn Thành Hối, 2008) Hiện nay các nhà nghiên cứu đã cho ra đời nhiều loại chế phẩm sinh h cnhằm thúc đẩy quá trình phân hủy của rơm rạ.Thời gian và hiệu quả xử lý của các chế phẩm sinh h c này sẽ thay đổi tùy thuộc vào điều kiện canh tác và môi

trường tại địa phương, nên cần có loại chế phẩm sinh h c và cách thức xử lý phù hợp để đạt được hiệu quả xử lý rơm rạ cao

Từ những vấn đề trên, đề tài:“Xử lý rơm rạ trên đồng ruộng bằng một số chế phẩm sinh học” được thực hiện nhằm các mục tiêu sau:

+ Khảo sát thành phần hóa h c đất nhằm đánh giá vai trò của chế phẩm sinh

h c trong điều kiện cày vùi rơm rạ

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Tình hình sản xuất lúa của tỉnh Tiền Giang

2.1.1 Hiện trạng canh tác

Trong khu vực đồng bằng sông Cửu Long, Tiền Giang là một tỉnh sản xuất lúa lớn bao gồm 10 đơn vị hành chính, bao gồm 01 thành phố, 01 thị xã và 08 huyện với diện tích 2.508 km2 Dân số tỉnh Tiền Giang là 1.682.601 người

Diện tích đất tự nhiên 250.830,34 ha, đất nông nghiệp 191.390,54 ha trong trong đó đất trồng lúa 86.597,88 ha Phần lớn các huyện đều sản xuất lúa ba vụ, trong đó huyện Cái Bè và huyện Cai Lậy là hai huyện sản xuất lúa ba vụ liên tục trong năm và có diện tích lúa lớn nhất trong tỉnh

Bảng 2.1: Bảng diện tích trồng lúa phân theo huyện (ha)

Đ.Xuân H.Thu

sớm

H.Thu chính

vụ

Đ.Xuân H.Thu

Sớm

H.Thu chính

vụ

Đ.Xuân H.Thu

Sớm

H.Thu chính

vụ

TX Gò Công 1.661 - 1.657 4.828 - 4.829 4.753 - 4.815 Tân Phước 5.391 2.085 3.974 5.788 3.333 4.445 6.002 3.931 4.710 Cái Bè 18.713 18.193 18.536 17.622 17.306 17.466 17.495 17.212 17.457 Cai Lậy 16.529 16.413 16.874 16.282 16.374 16.302 16.100 15.662 15.693 Châu Thành 598 3.149 3.491 5.177 2.768 4.647 5.140 2.822 4.614 Chợ Gạo 9871 - 9.863 8.737 - 8.581 8.530 - 8.158 G.Công Tây 11.947 - 11.928 11.207 - 10.856 11.087 - 10.549 G.Công Đông 13.277 - 14.127 11.262 - 10.491 11.159 11.200 Tân Phú

Đông

(Nguồn: Cục thống kê Tiền Giang Niên giám thống kê, 2011.)

Bảng 2.1 cho thấy hàng năm sảm lượng lúa ở Tiền Giang nói chung và huyện Cái Bè nói riêng là rất lớn Sản xuất lúa liên tục 3 vụ/năm, để chuẩn bị vụ mới nông dân đốt đồng nhằm tận dụng thời gian và chi phí cho vụ mới Tuy nhiên

đốt đồng sẽ mất đi lượng lớn chất hữu cơ và ảnh hưởng môi trường (Gadde et al,

2009) Nguyễn Thành Hối (2008) nghiên cứu cho thấy rằng tỉ lệ rơm và sản lượng lúa là 1:1 nên lượng rơm sinh ra cũng rất lớn

Bảng 2.2: Bảng sản lượng lúa phân theo huyện (tấn)

Đ.Xuân H.Thu

sớm

H.Thu chính

vụ

Đ.Xuân H.Thu

Sớm

H.Thu chính

vụ

Đ.Xuân H.Thu

Sớm

H.Thu chính

vụ

Mỹ Tho 3.130 - 2.402 3.637 - 2.901 3.667 - 2.834

Gò Công 8.427 - 6.701 26.549 - 22.146 26.752 - 22.088 Tân Phước 32.417 8.080 13.115 36.694 15.472 20.200 38.772 18.183 21.470 Cái Bè 118.730 89.691 76.336 122.470 96.948 79.429 126.690 98.848 83.026 Cai Lậy 112.631 79.844 67283 114.299 91.652 74.468 113.036 88.038 76.299 Châu Thành 36.731 14.402 21.657 34.792 15.142 20.115 35.091 14.227 20.216 Chợ Gạo 59.631 - 51.483 60.638 - 45.821 59.353 - 43.613 G.Công Tây 6.210 - 53.438 70.683 - 49.548 71.256 - 49.823 G.Công

Đông

67.978 - 58.798 65.994 - 45.111 69.287 - 52.574

Tân Phú

(Nguồn: Cục thống kê Tiền Giang Niên giám thống kê, 2011)

Bảng 2.2 cho thấy riêng huyện Cái Bè sản lượng lúa trong hàng năm 2010 và

2011 khoảng 300.000 tấn/năm điều đó có nghĩa lượng rơm sinh ra trong sản xuất khoảng 300.000 tấn/năm

2.1.2 Thâm canh lúa nước và môi trường đất

Tỉnh tiền Giang nói chung và huyện Cái Bè nói riêng là khu vực có sự thâm canh lúa cao Một năm có thể có tới 3 vụ lúa, thậm chí là 7 vụ/2 năm Do đó, vấn đề thâm canh ít nhiều cũng ảnh hưởng đến sự thay đổi tính chất đất, hàm lượng chất dinh dưỡng có trong đất sẽ cạn kiệt nếu như không có biện pháp hợp lý để hoàn trả lại chất dinh dưỡng cho đất

Nhiều vụ lúa nước được canh tác trong năm và thâm canh lúa nước là giải pháp hiệu quả đáp ứng nhu cầu lương thực trước áp lực gia tăng dân số thế giới

(Olk et al., 2004) Tuy nhiên, sự suy giảm năng suất lúa hiện nay trong nhiều thí

nghiệm thâm canh dài hại từ 20 – 30 năm qua đã đặt ra sự nghi ngờ về tính bền vững của hệ thống này (Cassman et al, 1995) Sự nghèo kiệt dinh dưỡng trong đất

là hậu quả của việc sử dụng đất không hợp lý như tăng vòng quay của đất nhưng không có biện pháp bồi dưỡng hoặc cải tạo chất lượng đất,…Sự ngào kiệt dinh dưỡng này là yếu tố quan tr ng ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây trồng, cho dù được cung cấp một lượng lớn dinh dưỡng từ phân bón vô cơ nhưng

năng suất cây trồng vẫn thấp, không thể so sánh với năng suất cây trồng trên đất có

độ phì màu mỡ (Lê Văn Khoa,2004)

Trong điều kiện ngập nước liên tục của hệ thống canh tác lúa nước, sự phân hủy yếm khí dư thừa thực vật làm hạn chế khả năng khoáng hóa đạm từ các thành phần mùn của chất hữu cơ trong đất (Olk and Cassman, 2002) Thiếu oxy trong điều kiện ngập nước thường xuyên làm hạn chế hoạt động của vi sinh vật đất, đưa đến giảm sựphân hủy lignin, từ đó làm tích lũy các nhóm phenolic có nguồn gốc từ lignin và thành phần mùn của đất (Olk and Cassman, 2002)

Một nghiên cứu khác về chất hữu cơ trong đất cho thấy, việc canh tác bất hợp

lý dẫn đến chất lượng chất hữu cơ trong đất ngày càng suy giảm, ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng của cây trồng Dù có bón phân hóa h c, cây trồng vẫn lấy đi khoảng 50% đến 80% đạm từ đất Do đó, cần phải tăng cường khả năng cung cấp đạm từ đất bằng các biện pháp: luân canh lúa với cây trồng cạn, bón phân hữu cơ cho đất, cần có thời gian để khô đất giữa 2 vụ lúa bằng cách phơi ải đất từ 2 đến 4 tuần (Trần Thị Anh Thư, 2010)

Ngoài luân canh cây trồng, các nhà khoa h c đề xuất một số biện pháp kỹ thuật khác để cải thiện và phục hồi độ phì nhiêu của đất Đó làcải thiện chất hữu cơ

trong đất bằng cách bón phân hữu cơ hoặc phân rơm đã được ủ cho hoai Sử dụng

các loài nấm và vi khuẩn phân hủy rơm trả lại dinh dưỡng cho đất

2.2 Các hình thức quản lý rơm rạ ở Việt Nam

Ở Việt Nam, các hình thức sử dụng rơm chủ yếu là: Cày vùi, đốt đồng, chất nấm, ủ phân compost, làm thức ăn chăn nuôi, Do tập quán làm lúa 2 – 3 vụ/năm, đất không có thời nghỉ, người dân thường cày vùi, hoặc đốt đồng để xử lý nhanh lượng rơm ra, chuẩn bị cho vụ tới Hậu quả là phát thải một lượng khí độc vào không khí, gây suy thoái đất, ô nhiễm môi trường , ảnh hưởng tới sức khỏe con người và góp phần tăng khí hiệu ứng nhà kính Việc cày vùi còn có thể gây ngộ độc hữu cơ Ảnh hưởng đến năng suất lúa (http://vnexpress.net/gl/khoa-hoc/2010/)

Theo Viện Nghiên Cứu Lúa Thế Giới (IRRI, 2003) cho biết năng suất rơm dao động từ 2 tấn/ha đến hơn 8 tấn/ha tuy thuộc vào giống lúa, năng suất lúa và phương pháp thu hoạch (cắt gần gốc sẽ cho nhiều rơm hơn) Tổng lượng rơm sau thu hoạch có tỷ lệ tượng ứng với năng suất lúa Tỷ lệ rơm : lúa thường nằm trong khoảng 0.8:1 – 1:1

Theo IRRI (2003) chia các hình thức sử dụng rơm như sau:

- Sử dụng rơm tại ruộng: vùi gốc rạ, phủ rơm, ủ phân rơm, đốt đồng

- Mang rơm ra khỏi ruộng: làm thức ăn chăn nuôi, chất đốt, khí hóa, biogas, làm chất đốt dạng lỏng, vật liệu xây dựng, sản xuất giấy, chống sạt lở, trồng nấm,…

2.2.1 Sử dụng rơm rạ tại ruộng

Vùi gốc rạ

Rơm bị mục nát và phân hủy khi có sự có mặt của độ ẩm và oxy Rơm sẽ phân hủy nhanh hơn khi được vùi trong đất có độ ẩm khoảng 60% và nhiệt độ trên 250C Trong điều kiện hiếu khí (aerobic), vi khuẩn phân hủy rơm thành chất hữu cơ, khoáng và CO2

Rơm vẫn có khả năng phân hủy trong điều kiện yếm khí (anaerobic) Tuy nhiên, quá trình phân hủy xảy ra chậm hơn và sản phẩm thu được là CH4, H2S và các acid hữu cơ Các loại vi khuẩn khác nhau làm việc trong môi trường yếm khí

và hiếu khí Băm nhỏ rơm và vùi trong đất sẽ làm tăng quá trình phân hủy Nếu bỏ rơm trên mặt ruộng, rơm cân rải mỏng và băm nhỏ (1 – 10 cm) giúp rơm phân hủy nhanh và dễ canh tác Nếu canh tác lúa 2 vụ/năm, sẽ không đủ thời gian và độ ẩm

để rơm phân hủy tự nhiên mà rơm cần được băm nhỏ và rải đều trên khắp mặt ruộng

Phủ rơm:

Rơm có thể dùng để phủ cho lúa hoặc các loại cây trồng khác Việc phủ rơm

có thể làm giảm bốc hơi nước từ đất, làm tăng lượng nước thấm vào đất (giữ nước )

và bảo vệ đất không bị xói mòn (đặc biệt ở vùng đất dốc) Lớp rơm có tác dụng làm giảm bốc hơi nước nhiều hơn làm xói mòn đất

Ủ phân rơm:

Bón phân rơm làm tăng việc tái sử dụng chất dinh dưỡng có trong rơm, cung cấp lại cho đồng ruộng Khi rơm rạ được ủ và bón trở lại cho ruộng Lượng dinh dưỡng của phân cung cấp cho đất không cao, chủ yếu là Kali Với 1 tấn rơm (tr ng lượng khô) trả lại cho đất, có khoảng 5 – 8 kg N; 0.5 – 1 kg P; 13 – 20 kg K; 0.5 – 1

kg S; 0.3 – 1.7 kg Ca và 1.5 – 1.6 kg Mg Rõ rang, lượng K trong phân rơm rất đáng

kể Như vậy, khi một tấn rơm với lượng rơm khoảng 4 tấn có khả năng cung cấp lại cho đất: 20 – 32 kg N; 2 – 4 kg P; 52 – 80 kg K; 2 – 4 kg S;1.2 – 6.8 kg Ca và 6 – 7.2 kg Mg (IRRI,2003)

Tuy vậy, việc sử dụng phân rơm gặp nhiều trở ngại là thời gian để rơm phân hủy tự nhiên chậm Nếu để rơm tự phân hủy, thời gian để rơm hoai mục có thể kéo dài từ 2 – 3 tháng (trường hợp bỏ rơm trên mặt ruộng Vì vậy để rút ngắn thời gian

ủ phân bón lại cho đất, nhiều nghiên cứu về ủ rơm có sự trợ giúp của nấm Trichoderma sp đang được nghiên cứu và áp dụng tại Philippines, Ấn Độ và Việt

Nam (Nguyễn Ng c Đệ et al, 2001; Phạm Thị Phấn et al, 2003) Với cách ủ này,

thời gian ủ để rơm hoai mục rút ngắn còn 30 – 36 ngày

Sử dụng phân rơm bón lại cho lúa đã có tác dụng tích cực đến năng suất lúa ở

ngay vụ đầu tiên (Nguyễn Ng c Đệ et al, 2001) Sử dụng phân hữu cơ từ rơm rạ hay

phân rơm có thể làm giảm lượng phân bón hóa h c, thuốc trừ sâu (Nguyễn Ng c Đệ

et al, 2001;Trần Quang Tuyến, 2001 ; Mendoza và Samson, 1999)

Việt Nam với 26.100.160 ha đất nông nghiêp, trong đó hơn 4 triệu ha diện tích trồng lúa (2011) canh tác 3 vụ mỗi năm, lượng rơm rạ thải ra hàng năm lên đến 76 triệu tấn Để chuẩn bị cho vụ lúa kế tiếp, người dân thường ch n cách cày vùi hoặc đốt bỏ rơm rạ Theo các nhà khoa h c việc đốt bỏ đã gây ô nhiễm môi trường, thay đổi cấu truc đất, suy thoái đất,,

2.2.2 Các hình thức mang rơm ra khỏi ruộng

Thức ăn chăn nuôi

Sử dụng rơm làm thức ăn chăn nuôi có giá trị dinh dưỡng không cao do rơm chứa lượng protein thấp, tro và silica cao Có thể sử dụng rơm làm thức ăn chăn nuôi theo 2 cách: thả gia súc ăn rơm trên đồng trong khoảng thời gian đồng trống hay trữ rơm lại cho gia súc ăn dần Rơm trữ sử dụng chăn nuôi gia súc nên được đánh thành cây rơm để nơi cao ráo với độ ẩm thấp (10 – 12 %) để hạn chế nấm độc phát triển

Bổ sung mật đường và ure trong rơm cho gia súc ăn làm tăng khả năng tiêu hóa rơm Tỷ lệ khuyến cáo là 5kg mật đường/ure cho 100kg rơm khô

Một số biện pháp làm tăng chất lượng thức ăn từ rơm cho gia súc như bổ sung nitrogen và loại bỏ bớt tro/silicat Lượng silica trong rơm cao làm cho gia súc phải nhai quá nhiều

Chất đốt

Rơm có thể sử dụng như nguồn chất đốt của hệ thống lò sưởi, hệ thống làm nóng nước tạo hơi hay tạo điện Hiệu quả chuyển đổi năng lượng của hầu hết các hệ thống đốt cháy từ 20 – 25 % Mỗi kg rơm hay trấu có chứa 14 MJ năng lượng và 1,2

kg rơm có thể tạo ra 1 kW-giờ điện Hiệu quả đốt tùy thuộc vào nhà máy điện (bao nhiêu lượng năng lượng bị hấp thu bởi nhà máy phát điện ) và độ ẩm của rơm Ước tính ở Việt Nam hàng năm, các hoạt động nông nghiệp hàng năm tạo ra hơn 50 triệu tấn sinh khối (http://www.renewableenergy.org.vn) Hiện có khoảng 30 – 40 % lượng sinh khối được chuyển thành năng lượng, chủ yếu là chất đốt hộ gia đình và 150 MW điện được chuyển đổi từ 42 lò đường Năm 2000, phần trăm năng lượng tiêu thụ từ sinh khối chiếm khoảng 54% tổng lượng năng lượng tiêu thụ cả nước Trong đó rơm chủ yếu sử dụng để nấu nướng (13,92% tổng năng lượng từ sinh khối)

Chất đốt dạng lỏng

Khoảng 60% thành phần của rơm là Hemi-cellulose và cellulose, là thành phần có thể chuyển thành ethanol Một tấn rơm có thể có thể sản xuất 300 lit ethanol Những năm gần đây, các công ty thượng mại ngành năng lượng đã từng bước nghiên cứu và phát triển sản xuất ethanol từ sinh khối có chứa lingo-cellulose như rơm Tuy nhiên trong nhà máy nào được đưa vào sản xuất sau giai đoạn thử nghiệm Hiện tại có 2 nhà máy đang được đề nghị sản xuất ethanol từ rơm ở California

Vật liệu xây dựng

Rơm có thể sử dụng làm vật liệu làm tường trong xây nhà hoặc sản xuất ván

ép Ưu thế của rơm là rơm có đặc tính cách nhiệt Với 300 m3 nhà cần 5 – 600 kiện rơm hay 1.2 tấn rơm đã được nén lại để xây tường Hiện tại, rơm sử dụng làm vật liệu xây dựng có thị trường rất nhỏ

Rơm có thể được sử dụng làm ván ép trong xây dựng nhà và làm vật dụng có rất nhiều nhà máy sản xuất ván ép ở Mỹ nhưng h không dùng rơm làm nguyên liệu Dù ván ép được làm từ rơm rất được khuyến khích nhưng hiện tại, ván ép từ rơm chưa thể cạnh tranh lại ván ép từ gỗ Nhược điểm của việc sản xuất ván ép từ rơm là chi phí nghiền rơm rơm thành bột rất cao và sử dụng rơm đòi hỏi diện tích trữ rơm rất lớn

Chất nấm

Sử dụng rơm chất nấm là một hình thức tăng thêm thu nhập cho người dân đặc biệt là các hộ có nguồn thu nhập thấp và lúa là nguồn thu nhập chính Hàng năm Viêt Nam sản xuất khoảng 100.000 tấn nấm rơm với doanh thu khoảng 100 triệu USD (40% xuất khẩu) Trong đó cung cấp 60% sản lượng (Vietnamnet,2004) Như vậy, nấm rơm không chỉ là nguồn thu nhập hỗ trợ cho người nghèo mà nấm rơm còn sản phẩm mang lợi ích đáng kể cho quốc gia thông qua xuất khẩu (IRRI, 2003)

Ở đồng bằng sông Cửu Long địa danh sản xuất nấm rơm nổi tiếng là huyện Lai Vung tỉnh Đồng Tháp Ở đây hoạt động chất nấm, mua bán, chế biến nấm và các dịch vụ hỗ trợ hoạt động chất nấm là hoạt động chuyên nghiệp, không còn là hình thức cải thiện thu nhập Ngoài Lai Vung, còn có Thơm Rơm, huyện Thốt Nốt tỉnh Cần Thơ

2.3Sự phân bố dƣỡng chất trong rơm rạ

Xét về góc độ sản xuất nông nghiệp thì việc đốt rơm rạ hàng năm gây tổn

thất một lượng chất hữu cơ rất lớn Theo Đào Thế Tuấn(1970) thìc 90-95% chất

khô là do cây quang hợp tạo ra và đây là nguồn dinh dưỡng cấn thiết phải trả lại

cho đất để đảm bảo nền nông nghiệp phát triển bền vững

Rơm rạ là nguồn chất hữu cơ khổng lồ, chiếm phần lớn tr ng lượng của cây lúa Bảng 2.3 cho thấy thành phần hóa h c của rơm rạ được tính theo khối lượng

và theo nguyên tố:

Bảng 2.3 Thành phần hóa h c của rơm rạ

T nh theo khối lƣợng T nh theo ngu n tố

Sự phân bố dưỡng chất trong rơm còn tùy thuộc vào khối lượng và thành phần rơm rạ, quản lý rơm rạ và chế độ nước trong đất

2.3.1 Khối lƣợng rơm rạ

Khối lượng rơm, rạ được sản xuất ra tùy thuộc vào chế độ nước, mùa vụ, cây trồng, phân bón trong đất và tỷ lệ lúa trên rơm Nếu tỷ lệ lúa tên rơm của đất khô và đất ngập nước đều như nhau thì trung bình khối lượng rơm trên mỗi hecta của lúa nước sẽ cao gấp 2 lần so với lúa ở đất khô Còn đối với đất cạn kiệt dinh dưỡng, đất không sử dụng phân bón thì năng suất rơm gần 2 tấn/ha Cho nên, tùy vào nguồn đất và chất dinh dưỡng mà năng suất rơm có tính chất khác nhau trên từng loại đất (Bùi Huy Đáp, 1980)

2.3.2 Thành phần rơm rạ

Rơm rạ chứa khoảng 0,6% N và là nguồn cung cấp đạm quant r ng cho đất khi phân hủy Hàm lượng khoáng dinh dưỡng chứa trong rơm sau khi thu hoạch tùy thuộc vào đất, chất lượng nước tưới, số lượng phân bón đưa vào, cây trồng và mùa

vụ Cho nên, hàm lượng dưỡng chất chứa trong rơm khi thu hoạch có thể ít hơn

Ở những nước nhiệt đới thì 1 tấn lúa khô sẽ thu gần 1,5 tấn rơm và nó chứa gần 9 kg N, 2 kg P và S, 25 kg K, 70kg Si, 6kg Ca, 2kg Mg Đồng thời nó còn chứa hợp chất C – N cung cấp cho các vi khuẩn biến dưỡng bao gồm: đường, tinh bột, cellulose, hemicellulose, pectin, lignin và protein Khi ở trạng thái khô thì rơm chứa khoảng 40% C, vì vậy khi vùi rơm sẽ kích thích sự hoạt động của sinh vật dị dưỡng

và quang dưỡng để cố định đạm trong đất khi ngập lũ (Đỗ Thị Thanh Ren et al.,

1999)

2.3.3 Ảnh hưởng việc vùi đốt rơm rạ l n phì nhi u đất và năng suất lúa

Rơm rạ chứa khoảng 0,6% N là nguồn cung cấp đạm quan tr ng nếu trả lại cho đất, giả sử tỉ lệ hạt trên rơm rạ là 2/3 thì tổng lượng rơm rạ là trên 6 triệu tấn Khi đó, rơm rạ này chứa khoảng 3,6 triệu tấn P2O5 và 9,6 K2O (Ponnamperuma, 1984) Đốt rơm là một giải pháp dễ thực hiện và để diệt trừ các dịch bệnh có thể gây hại Tuy nhiên, có nhiều nghiên cứu cho rằng việc đốt rơm này đã làm cho môi trường sinh thái mất cân bằng và mất đi một số lượng đáng kể N, P và trên đồng ruộng, tăng lượng CO2 gây ô nhiễm môi trường Đốt rơm nhiệt độ lên đến 7000C, ở nhiệt độ này tất cả cacbon và đạm, 25% P, 21% K và phần lớn lưu huỳnh bị mất đi Với 1 vụ mùa có hàm lượng rơm là 5 tấn/ha thì sẽ bị mất vào khoảng 45 kg N, 2 kg

P, 25 kg K và khoảng 2 kg S khi đốt Thêm vào đó, việc đốt rơm làm cho silica trở nên ít hòa tan hơn khi bón rơm rạ tươi (Ponnamperuma, 1984) Theo nghiên cứu

của Võ Thị Gương et al (2008) cho thấy đốt rơm làm giảm chất hữu cơ trong đất

nhưng lại tăng hàm lượng lân hữu dụng trong đất Theo hội khoa h c đất Việt Nam (2000), khi đốt rơm sẽ cung cấp cho đất khoảng 8 – 12 kg P2O5/ha ở mỗi vụ canh tác

Vùi rơm ở đất ngập lũ kéo dài đưa đến các tiến trình sinh hóa trong đất như: thay đổi điện hóa h c và làm giảm sự liên kết trong đất, sự cố định đạm và bất động đạm, sản xuất ra nhiều acid hữu cơ đồng thời phóng thích ra các khí như: CO2, H2S,

CH4, NH3 (Shouichi Yoshida, 1985) Đồng thời trở ngại lớn nhất của việc phân hủy

là lignin là một trong những thành phần ngăn cản sự phân hủy của vi sinh vật trong điều kiện yếm khí, trong đó hàm lượng rơm lúa chứa khoảng 15% lignin (Nguyễn

Đỗ Châu Giang, 2001) Chính các quá trình này ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp

đến sự hấp thu dưỡng chất của lúa Theo Olk et al (1996) sự tích lũy phenolic là

một đặc trưng của điều kiện phân hủy yếm khí hay gần yếm khí và thường xảy ra trong giai đoạn đầu của sự mùn hóa chất hữu cơ trong điều kiện ngập liên tục của lúa nước Thiếu oxy trong điều kiện ngập nước thường xuyên làm hạn chế sự hoạt động của vi sinh vật đất, đưa đến sự suy giảm hoạt động phân hủy lignin vào thành phần mùn của đất (Olk and Cassman, 2002), kết hợp N làm giữ chặt N trong đất nên cây trồng không hấp thu được Các nhóm chất này sẽ kết hợp với các dưỡng chất đặc biệt là N, làm giảm khả năng khoáng hóa cung cấp N từ đất và ảnh hưởng đến

năng suất lúa (Olk et al., 2006)

Trong điều kiện ngập nước thì nguồn cung cấp đạm khá tốt là vật chất hữu

cơ (Tanaka, 1978) Lợi ích của hàm lượng hữu cơ đất cao làm tăng khả năng trao đổi cation, hoàn trả lân và sắt ở dạng dễ tiêu cho cây Nhưng khi hàm lượng chất

hữu cơ quá cao sẽ làm giảm sự hữu dụng của kẽm Vì vậy việc vùi rơm sẽ làm tăng cacbon trong đất và sẽ ảnh hưởng nhiều đến sự sinh trưởng của cây lúa

Việc chôn vùi rơm rạ khi chưa được phân hủy cũng ảnh hưởng đến cây trồng như gây ngộ độc hữu cơ cho bộ rễ, làm giảm hiệu quả hấp thu dinh dưỡng, giảm sự sinh trưởng và năng suất lúa (Nguyễn Thành Hối, 2008) Kết quả sử dụng phân rơm hữu cơ và phân sinh h c kết hợp nitơ hóa h c ở mức 25 kg/ha cho cây lúa ở An Giang, Cần Thơ, Long An cho thấy năng suất gia tăng, giảm lượng phân hóa h c,

các vi sinh vật có lợi trong đất tăng chất mùn (Trần Thị Ng c Sơn et al., 2009)

Nghiên cứu của Kumada (1987); được trích bởi Trần Thị Anh Thư (2010) cho thấy rằng số lượng và chất lượng chất hữu cơ trong đất đều có ảnh hưởng đến tiến trình phân hủy nhanh hay chậm Số lượng chất hữu cơ càng nhiều thì sự phân hủy trong điều kiện yếm khí xảy ra càng chậm Nghiên cứu về phân hữu cơ trên đất lúa của Phan Thị Công (2005) cho biết khi bón rơm rạ ở mức trung bình có thể có lợi cho năng suất lúa nếu thời điểm bón không gây cạnh tranh dinh dưỡng đạm với cây lúa Khi bón lượng rơm rạ 12 tấn/ha, sự sinh trưởng của cây lúa bị đình trệ, nguyên nhân chủ yếu là do bị ngộ độc hữu cơ và thiếu đạm ở giai đoạn đầu sinh trưởng cây lúa do bị vi sinh vật cố định đạm

Vì vậy, nếu sau khi thu hoạch lúa, phần rơm rạ được giữ lại và có biện pháp

xử lý thích hợp thì lượng dinh dưỡng từ rơm rạ sẽ góp phần cung cấp thêm chất dinh dưỡng cho đất từ 22,8 – 33,5 kg N/ha; 10 – 11,8 kg P2O5/ha và 38,5 – 49,3 kg

K2O/ha (Huỳnh Đào Nguyên, 2008)

2.4Tổng quan về chất hữu cơ

Đối với đất trồng lúa, rơm trạ là một nguồn chất hữu cơ chủ yếu có thể hoàn trả lại chất dinh dưỡng cho đất nếu biết sử dụng chất hữu cơ này một cách hợp lý

Để có biện pháp xử lý rơm rạ hiệu quả, cần tìm hiểu quá trình chuyển hóa chất hữu

cơ trong đất và các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển hóa này

2.4.1 Sự chu ển hóa chất hữu cơ trong đất

Các chất hữu cơ giữ vai trò rất quan tr ng trong quá trình hình thành và thay đổi độ phì đất Sự biến đổi và chuyển hóa các xác hữu cơ trong đất là một quá trình sinh hóa phức tạp Được thực hiện với sự tham gia trực tiếp của vi sinh vật, oxy, không khí và nước Nhờ hoạt động của sinh vật đất, chất hữu cơ được phân giải tạo điều kiện cho cây trồng sinh trưởng và phát triển Sự chuyển hóa chất hữu cơ được tiến hành theo 2 hướng chủ yếu:

- Quá trình khoáng hóa

- Quá trình mùn hóa

Hình 2.1: Sơ đồ chuyển hóa chất hữu cơ (Nguồn: Nguy n Thế Đặng et al , 1999)

Xác sinh vật tồn tại trên mặt đất hoặc trong các tầng đất, trong quá trình phân giải chúng mất cấu tạo hình dạng, còn các hợp chất cấu tạo nên xác sinh vật thì bị chuyển đổi thành những hợp chất linh hoạt hơn, dễ tan hơn Một phần hợp chất này được khoáng hóa hoàn toàn để tạo ra sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O Trong quá trình khoáng hóa một số hợp chất trung gian đơn giản là dinh dưỡng cho vi sinh vật, động vật và thực vật Một phần sản phẩm của quá trình khoáng hóa được vi sinh vật dùng để tổng hợp protit, lipit, gluxit và một loạt hợp chất mới Xây dựng cơ thể chúng và khi chết đi được phân hủy tiếp tục Phần thứ ba của quá trình chuyển hóa chất hữu cơ là tạo thành những hợp chất cao phân tử có cấu tạo phức đó là axit mùn Những hợp chất mùn này có thể tiếp tục bị khoáng hóa để giải phóng dinh dưỡng

cho cây trồng (Nguyễn Thế Đặng et al., 1999)

Quá trình vô cơ hóa (khoáng hóa) mạnh và thích đáng sẽ đảm bảo cung cấp đầy đủ và kịp thời chất dinh dưỡng cho cây trồng Nhưng nếu sự phân giải diễn ra quá mạnh, cây trồng đồng hóa không hết thì chất dinh dưỡng hoặc bị rữa trôi, hoặc tăng nồng độ không có lợi cho cây Bên cạnh quá trình vô cơ hóa, trong phân giải còn xảy ra quá trình mùn hóa Quá trình này làm cho hàm lượng mùn cao, là một điều kiện rất quan tr ng để tăng độ phì cho đất Vô cơ hóa và mùn hóa xác hữu cơ trong đất đều do các sinh vật đất tiến hành Nghiên cứu quy luật tác động của sinh vật đất, tạo điều kiện để chúng hoạt động tốt có ý nghĩa quan tr ng trong hoạt động sản xuất nông nghiệp Thành phần và tính chất hóa h c của chất hữu cơ khác nhau nên sinh vật đất phân giải, chuyển hóa chúng cũng khác nhau (Nguyễn Xuân Thành

et al., 2009)

2.4.2 Các u tố ảnh hưởng đ n tốc độ phân giải chất hữu cơ trong đất

Theo Phạm Văn Kim, 2007 các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phân giải chất hữu cơ gồm:

- Nhiệt đ : Ở khoảng 50C sự phân giải chất hữu cơ vẫn xảy ra nhưng rất chậm Nhiệt độ thích hợp cho sự phân giải vào khoảng 30 – 400C Tốc độ phân giải

sẽ chậm khi vượt quá 400C

- pH: Tùy theo loài vi sinh vật và hàm lượng các chất hữu cơ trong đất , pH

tối hảo có thể khác nhau Tuy nhiên, một cách tổng quát đất trung tính (pH  7) thích hợp cho sự phân giải chất hữu cơ nhất Trong điều kiện acid hoạt tính của vi

khuẩn bị hạn chế trong khi đó vai trò của nấm trở thành ưu thế

- m đ : Tốc độ phân giải cao nhất của đất có độ ẩm khoảng 55 – 80% so với độ bão hòa nước của đất

- Điều kiện về chất dinh d ng: Sự tăng trưởng của vi sinh vật trong quá

trình phân giải chất hữu cơ bị hạn chế nên thành phần chất hữu cơ bị thiếu một phần nào đó Nhiều chất hữu cơ thực vật có hàm lượng nitơrất ít, nếu thêm nitơ vào thì tốc độ phân giải sẽ nhanh lên Do đó trong quá trình ủ hoặc phân hủy chất hữu cơ cần bổ sung thêm nitơ để thúc đẩy quá trình phân giải được nhanh hơn

2.4.3 Vai trò của chất hữu cơ đối với sự tăng trưởng của câ trồng

Chất hữu cơ có chứa các nguyên tố như: N, P, K, Mg và các nguyên tố vi lượng cần thiết cho cây trồng Cây có thể hút một lượng nhỏ chất đạm hữu cơ dưới dạng amino acid như: Alanine, Glycine; còn thông thường cây hút dinh dưỡng dưới dạng muối khoáng có được từ sự khoáng hóa chất hữu cơ Ví dụ: cây lúa hút 80% chất đạm từ sự khoáng hóa hữu cơ trong đất ngay cả khi đất được bón phân (Ponnamperuma,1984) Bón kết hợp thích đáng giữa phân hóa h c và phân hữu cơ

sẽ có tác dụng tăng năng suất cây trồng

2.4.4 Vai trò chất hữu cơ trong canh tác nông nghiệp

Tác dụng cải tạo và bảo vệ đất: giúp đất ít bị rửa trôi, chất hữu cơ có tác dụng như keo giữ lại các hạt đất nhỏ, nếu chất mùn trong đất cao thì các chất dinh dưỡng cho cây ít bị rửa trôi hay bay hơi Ngoài ra, nhờ vào đặc tính keo của chất mùn mà chất hữu cơ làm tăng tính đệm cho đất Thông qua hoạt động của vi sinh vật, chất hữu cơ bị phân hủy thành mùn và mùn có khả năng liên kết các hạt đất phân tán làm cho đất có cấu trúc tốt, thoáng khí, dễ cày bừa, giữ nước và giữ phân tốt hơn (Đỗ Thị Thanh Ren, 1998)

Ảnh hưởng đến tiến trình hóa h c đất: Hầu hết các loại đất nếu bón phân đạm lâu ngày sẽ có xu hướng giảm pH đất Chất hữu cơ sẽ có tác dụng đệm Nếu độ chua của đất do nhôm có thể điều chỉnh bằng cách tạo hợp chất hữu cơ với nhôm Chất hữu cơ có thể tạo thành phức chất với Fe, Al từ Phosphate của chúng, và sự tạo thành CO2 từ sự phân hủy chất hữu cơ có thể làm xuất hiện dạng lân liên kết với

Ca (Đỗ Thị Thanh Ren ,1999; trích bởi Huỳnh Duy Khang, 2007) Sự hiện diện của các ligand hữu cơ trong các chuỗi polymer của mùn sẽ tạo ra một số cation đặc biệt

là các kim loại chuyển tiếp Việc tạo phức theo cách này không giống như việc hấp thụ các ion trên màng kép, các cation trong phức thì không trao đổi với các cation

khác Sự hiện diện của các cation trong phức sẽ làm giảm CEC của chất hữu cơ trong đất Chất hữu cơ là nguồn cung cấp các nguyên tố vi lượng cho đất nhưng chúng cũng có thể làm giảm độ hữu dụng của một số nguyên tố vi lượng, chẳng hạn như sự cố định Cu trong đất than bùn vì những phức chất tạo ra từ ion Cu2+ và chất hữu cơ thì ổn định trong khoảng pH rất rộng (Lê Anh Tuấn, 2003)

2.5 Sự phân hủ cellulose và lignin trong rơm rạ

2.5.1 Vi sinh vật phân giải cellulose

Hình 2.2: Cấu trúc phân tử cellulose

(Nguồn: Nguy n Đức L ợng, 2004)

Quá trình oxy hóa xảy ra bắt đầu bằng sự thủy phân phân tử cellulose nhờ hệ enzym cellulase Sau đó tiếp tục chuyển hóa thành CO2 và H2O Sự phân giải này xảy ra rất nhiều trong tự nhiên và có ý nghĩa vô cùng to lớn Nó vô cơ hoá các xác

bã thực vật có trong tự nhiên Những sản phẩm trung gian trong quá trình này là nguồn cacbon tốt nhất, có vi khuẩn cố định nitơ, thích hợp để làm phân bón hữu cơ sinh h c (Nguyễn Đức Lượng, 2004)

Trong thiên nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân huỷ cellulose nhờ có hệ enzym cellulase ngoại bào Trong đó vi nấm là nhóm có khả năng phân giải mạnh vì nó tiết ra môi trường một lượng lớn enzym có đầy đủ các thành phần Nấm mốc có hoạt tính phân giải cellulose, đáng chú ý là Trichoderma Hầu hết các loài thuộc chi Tricoderma sống hoại sinh trong đất, rác và có khả năng phân huỷ cellulose Trong nhóm vi nấm ngoài Tricoderma còn có rất nhiều vi sinh vật khác

có khả năng phân giải cellulose như Cytophaga, Cellulomonas, giống Bacillus, giống Clostridium, Aspergillus, Penicillium …(Lê Xuân Phương, 2008)

Hình 2.3: Một số loài vi sinh vật có khả năng phân giải Cellulose

(Nguồn: Lê uân Ph ơng, 2008)

Nhiều loài vi khuẩn cũng có khả năng phân huỷ cellulose, tuy nhiên cường

độ không mạnh bằng vi nấm Nguyên nhân là do số lượng enzym tiết ra môi trường của vi khuẩn thường nhỏ hơn, thành phần các loại enzym không đầy đủ Thường ở trong đống ủ rác có ít loài vi khuẩn có khả năng tiết ra đầy đủ bốn loại enzym trong

hệ enzym cellulase Nhóm này tiết ra một loại enzym, nhóm khác tiết ra loại khác, chúng phối hợp với nhau để phân giải 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 cỏ của động vật nhai lại Chính nhờ nhóm vi khuẩn này mà trâu bò có thể sử dụng được cellulose trong cỏ, rơm rạ làm thức ăn Đó là những cầu khuẩn thuộc chi Ruminococcus có khả năng phân huỷ cellulose thành đường và các axit hữu cơ (Đỗ Hồng Lan Chi và Lâm Minh Triết, 2004)

2.5.2 Các u tố môi trường ảnh hưởng đ n sự phân giải Cellulose

Theo Nguyễn Xuân Thành et al.(2009) quá trình phân giải cellulose chịu ảnh

hưởng bởi các yếu tố môi trường sau:

a Đ ẩm

Độ ẩm chi phối hoạt động sinh h c trong đất nói chung và của vi sinh vật phân giải cellulose nói riêng Trong môi trường độ ẩm nhỏ hơn 50 – 60% độ giữ nước

của đất, hay là những khoảng thời gian xen kẽ giữa khô và ẩm thì nấm mốc phát triển tốt Độ ẩm 20% có một số xạ khuẩn phân giải cellulose

Vi khuẩn yếm khí chịu độ pH thay đổi lớn hơn vi khuẩn hiếu khí

Cellulomonas thích hợp với pH từ 6 – 7, xạ khuẩn thích hợp ở pH trung tính Nhìn

chung, cellulose bị vi sinh vật phân giải ở khoảng pH từ 4,6 – 9

Nói chung pH có ảnh hưởng lớn đến sự phân bố và hoạt động của vi sinh vật phân giải cellulose

d Nhiệt đ

Quá trình phân giải cellulose trong tự nhiên bắt đầu khi nhiệt độ khoảng 50 –

650C Ở nhiệt độ trên 650C thì chỉ có vi sinh vật ưa nhiệt hoạt động Đa số vi sinh vật phân hủy cellulose trong khoảng nhiệt độ từ 25 - 450C Vi sinh vật phân giải cellulose đại đa số là loài ưa ấm và enzyme cellulaza hoạt tính thích hợp nhất ở khoảng 30 - 450C (Riviere và Roux 1961; trích bởi Nguyễn Xuân Thành et al.,

2009)

e Nitrogen (N)

Để phân giải được cellulose, để hoạt động sống tiến hành bình thường thì sinh vật cần có nitrogen Nếu môi trường chứa cellulose nhiều, N ít làm chỉ số C/N cao thì ở giai đoạn đầu của quá trình phân giải vi sinh vật sẽ lấy N trong môi trường Điều này dẫn đến sự cạnh tranh về N giưa vi sinh vật và cây trồng Ngược lại, nếu C/N thấp, thì vi sinh vật có điều kiện tốt để tham gia hoạt động phân giải cellulose

f Cacbon

Ngoài cellulose vi sinh vật còn sử dụng C từ những nguồn khác Tuy nhiên, mỗi loài vi sinh vật có yêu cầu về nguồn cacbon khác nhau ngoài cellulose Nếu trong môi trường vừa có các đường thông thường dễ tiêu và cellulose thì trong quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật, nó sẽ đồng hóa đầu tiên các dạng đường sau đó mới đến cellulose

g Biện pháp canh tác

Các biện pháp canh tác tăng cường hoạt động của vi sinh vật Nếu cùng loại đất thì trên đất có tròng tr t lượng vi sinh vật nhiều hơn đất không trồng tr t, và như vậy quá trình phân hủy chuyển hóa cellulose sẽ mạnh hơn

Biện pháp canh tác như làm đất, luân canh, tưới tiêu, bón phân, ảnh hưởng rất lớn đến vi sinh vật đất, từ đó ảnh hưởng đến quá trình phân hủy và chuyển hóa cellulose trong đất

2.5.3 Sự phân giải Lignin của vi sinh vật

Hình 2.4: các đơn vị cơ bản của lignin

(Nguồn:L ơng Bảo Uyên v Phạm Th nh ồng, 2010)

Lignin là một phức hợp chất hóa h c phổ biến được tìm thấy trong hệ mạch thực vật, chủ yếu là giữa các tế bào, trong thành tế bào thực vật Lignin là một trong các polymer hữu cơ phổ biến nhất trên trái đất Lignin có cấu trúc không gian 3 chiều, phức tạp, vô định hình, chiếm 17% đến 33% thành phần của gỗ.Thực vật càng già, lượng lignin tích tụ càng lớn (Lương Bảo Uyên và Phạm Thị Ánh Hồng, 2010)

Lignin (mô tế bào gỗ) rất bền vững trong quá trình phân giải vi sinh Trong

điều kiện đủ ôxy, đất chua do nấm Basidiomycetes phân hủy lignin là chủ yếu Một

số nhà khoa h c không loại trừ khả năng phân giải lignin của vi khuẩn giống

Pseudomonas.Trong sản phẩm phân giải của lignin có các hợp chất mùn màu tối,

chua, nghèo đạm, dễ hòa tan Ở điều kiện thiếu ôxy các hợp chất này ít bị phân hủy

và được tích lũy khá nhiều (Phạm Văn Kim, 2007)

Nấm đảm có thể phân hủy lignin theo nhiều kiểu Một kiểu phân hủy được xem là sự phân hủy lignin có ch n l c , trong đó một hàm lượng lớn lignin được

phân hủy mà không làm giảm hàm lượng cellulose Nấm đảm trắng (Phanerochaete chrysosporium) là nấm phân hủy đồng thời cellulose và lignin, trong đó có vài loài

có khả năng làm giảm một lượng lớn lignin nhưng chỉ phân hủy một lượng rất ít cellulose và hemicellulose Một kiểu phân hủy khác được tìm thấy ở một vài loài nấm gây mục trắng, lúc đầu chúng phân hủy lignin nhưng sau đó lại phân hủy cellulose Vì thế, sự ch n l c những loài nấm phân hủy lignin có thể thay đổi phụ thuộc vào loại nấm phân hủy (Nguyễn Thị Thanh Kiều, 2004)

Hình 2.5: Một số loại sinh vật phân giải lignin

Cơ chế phân giải lignin: vi sinh vật tiết enzyme phân giải lignin có khoảng

15 loại nhưng các enzyme đóng vai trò chủ chốt là: ligninaza, lignin pezocydaza,

mangan pezocydaza và laccaza (Nguyễn Xuân Thành và ctv., 2003)

Vi sinh vật phân giải lignin:

- Vi khuẩn: Pseudomonas, Xanthomonas, Acinebacter

Chỉ vài giờ sau khi ngập nước, các vi sinh vật đã sử dụng hết oxy có trong nước hoặc rút được trong đất, sau khi mất oxy phân tử Khí CO2 và acid hữu cơ tăng lên rõ rệt Số lượng khí methan và hidro phân tử tăng lên do hoạt động của vi sinh vật yếm khí (Yoshida, 1981)

i huẩn seudomon s

i huẩn cineb cter c loại n m Basidiomycetes

Trong đất lúa ngập nước, khi các tế khổng trong đất chứa đầy nước, Oxy bị đẩy ra khỏi các tế khổng, chỉ trừ lớp đất oxy hóa là có sự hiện diện của oxy Trong điều kiện yếm khí các vi sinh vật háo khí bị bất động hoặc chết đi Quần thể vi sinh vật yếm khí tùy ý và bắt buộc phát triển Các vi sinh vật này sử dụng các chất oxy hóa trong điều kiện không có oxy là Fe3+, Mn4+, SO42-, CO2, các chất này bị khử tạo nên quá trình khử trong đất ngập nước (Nguyễn Mỹ Hoa, 2010)

Theo Lê Huy Bá (1996), giai đoạn đầu của của quá trình gley khi đất ngập nước mất oxy nhanh chóng do sự hô hấp của vi sinh vật háo khí (trong vài ngày) Sau đó là quá trình khử nitrat, đây là quá trình vi sinh vật sử dụng nitrat như một chất nhận điện tử thay cho oxy (g i là sự hô hấp yếm khí) Trong quá trình này

NO3 NO2 NO, N2O và N2 Kết thúc giai đoạn này là tiếp tục giai đoạn hình thành khí CH4 và quá trình khử Fe3+ Fe2+ Sự khử Fe là kết quả lên men hô hấp của vi sinh vật Kết quả của các quá trình sảnh sinh ra CH4, H2, H2S, acid hữu cơ và acid mùn Các hệ vi sinh vật mà chủ yếu là vi khuẩn, sau đó là nấm và xạ khuẩn tham gia mạnh vào quá trình này

Cây trồng cạn sẽ không phát triển bình thường trong điều kiện khử kéo dài Ngược lại, cây lúa có thể phát triển bình thường trong điều kiện ngập nước vì có một hệ thống chuyển vận oxy từ lá, thân đến rễ Tuy nhiên, trong điều kiện khử mạnh, Eh thấp các chất khử như Mn2+, Fe2+, H2S, CH4 có thể tích lũy cao đến mức

gây độc cho sự phát triển của cây lúa (Nguyễn Mỹ Hoa et al., 2012)

Ở đất chua pH gia tăng trong đất ngập nước vì quá trình khử tiêu thụ H+ Kết quả nghiên cứu sự thay đổi EC trên đất ngập nước cho thấy EC có khuynh hường gia tăng đạt đến đỉnh cao và sau đó giảm dần đến một trị số ổn định (Nguyễn Mỹ Hoa et al., 2009)

Sự phân hủy chất hữu cơ trong đất ngập nước xảy ra chậm hơn nhiều so với sự phân hủy trong điều kiện háo khí, vì hoạt động của nhóm vi khuẩn yếm khí cần ít năng lượng hơn vi khuẩn hiếu khí (Nguyễn Mỹ Hoa, 2009)

Trên đất lúa ngập nước, sự khử đạm ở tầng đất khử bên dưới làm cho đạm bị mất đi ở dạng hơi Trên các vùng lúa nước trời sự luân phiên khô và ngập nước cũng làm đạm trong đất bị mất Khi đất thoàng khí, đạm NH4 được khoáng hóa sẽ bị nitrat hóa cho ra NO3- Khi đất ngập nước trong mùa mưa NO3 bị khử cho ra N2,

NO, N2O làm mất đạm trong đất (Võ Thị Gương, 2010)

Khi Eh giảm thì pH, lân dễ tiêu, NH4+ tăng lên ở đất chua Tuy nhiên quan hệ giữa pH đất và lân dễ tiêu là một vấn đề phức tạp Nhiều kết quả nghiên cứu sơ bộ kết luận khi pH từ 5,5 – 6,5 lân sẽ được giải phóng nhiều nhất, nếu thấp hơn hoặc cao hơn đều bị cố định khá nhiều (Nguyễn Thế Đặng và Nguyễn Thế Hùng, 1999)

Đất ruộng lúa sau thu hoạch có nồng độ dung dịch giảm đi rõ rệt là do rễ cây hút trong quá trình sinh trưởng, phát triển và do hoạt động của vi sinh vật đất (Nguyễn Đình Giao et al., 1997)

2.7 Nhu cầu dinh dưỡng của câ lúa

2.7.1 Các giai đoạn sinh trưởng của câ lúa

Đời sống cây lúa bắt đầu từ lúa hạt nảy mầm cho đến khi lúa chín Theo Yoshida (1981) có thể chia làm 3 giai đoạn chính: giai đoạn tăng trưởng (sinh trưởng dinh dưỡng), giai đoạn sinh sản (sinh dục) và giai đoạn chín

Giai đoạn tăng trưởng bắt đầu từ khi hạt nảy mầm đến khi cây lúa bắt đầu phân hóa đòng Giai đoạn này, cây phát triển về thân lá, chiều cao tăng dần và ra nhiều chồi mới (nở bụi) Cây ra lá ngày càng nhiều và kích thước lá ngày càng lớn giúp cây lúa nhận nhiều ánh sáng mặt trời để quang hợp, hấp thụ dinh dưỡng, gia tăng chiều cao, nở bụi và chuẩn bị cho các giai đoạn sau Trong điều kiện đầy đủ dinh dưỡng, ánh sáng và thời tiết thuận lợi, cây lúa có thể bắt đầu nở bụi khi có lá thứ 5 – 6 Chồi ra sớm trong nương mạ là chồi ngạnh trê Sau khi cấy, cây mạ mất một thời gian để phục hồi, bén rễ rồi nở bụi rất nhanh, cùng với sự gia tăng chiều cao, kích thước lá đến khi đạt số chồi tối đa thì không tăng nữa mà các chồi yếu bắt đầu rụi dần (chồi vô hiệu hay còn g i là chồi vô ích), số chồi giảm xuống Thời điểm có chồi tối đa có thể đạt được trước, cùng lúc hay sau thời kỳ bắt đầu phân hóa đòng tùy theo giống lúa

Giai đoạn sinh sảnbắt đầu từ khi phân hóa đòng đến khi lúa trổ bông Giai đoạn này kéo dài khoảng 27 đến 35 ngày, trung bình 30 ngày và giống lúa dài hay ngắn ngày thường không khác nhau nhiều Lúa này số chồi vô hiệu giảm nhanh, chiều cao tăng lên rõ rệt do sự vươn dài của 5 lóng trên cùng Đòng lúa hình thành

và phát triển qua nhiều giai đoạn, cuối cùng thoát ra khỏi bẹ của lá cờ: lúa trổ bông Trong suốt thời gian này, nếu đầy đủ dinh dưỡng, mực nước thích hợp, ánh sáng nhiều, không sâu bệnh và thời tiết thuận lợi thì bông lúa sẽ hình thành nhiều hơn và

vỏ trấu sẽ đạt được kích thước lớn nhất của giống, tạo điều kiện gia tăng tr ng lượng hạt sau này

Giai đoạn chín bắt đầu từ lúc trổ bông đến lúc thu hoạch Giai đoạn này trung bình khoảng 30 ngày đối với hầu hết các giống lúa vùng nhiệt đới Tuy nhiên, nếu đất ruộng có nhiều nước, thiếu lân, thừa đạm, trời mưa ẩm, ít nắng trong thời giai này thì giai đoạn chín sẽ kéo dài hơn và ngược lại Trong giai đoạn này các chất dinh dưỡng trong thân lá và sản phẩm quang hợp được chuyển vào trong hạt Hơn 80% chất khô tích lũy trong hạt là do quang hợp ở giai đoạn sau khi trổ Do đó, các điều kiện dinh dưỡng, tình trạng sinh trưởng, phát triển của cây lúa và thời tiết từ giai đoạn lúa trổ trở đi hết sức quan tr ng đối với quá trình hình thành năng suất lúa

2.7.2 Điều kiện đất đai

Nói chung, đất trồng lúa cần giàu dinh dưỡng, nhiều hữu cơ, tơi xốp, thoáng khí, khả năng giữ nước tốt, tầng canh tác dày để bộ rễ ăn sâu, bám chặt vào đất và huy động dinh dưỡng nuôi cây Loại đất thịt hay đất pha sét, ít chua hoặc trung tính (pH = 5,5 – 7,5) là thích hợp với đất lúa (Nguyễn Ng c Đệ, 2008) Tuy nhiên muốn trồng lúa đạt năng suất cao, đất ruộng cần bằng phẳng và chủ động nước Trong thực tế,có những giống lúa có thể thích nghi được trong những điều kiện đất canh tác khắc nghiệt (như: phèn, mặn, khô hạn, ngập úng) rất tốt

a Chất đạm (N)

Đạm là chất tạo hình cây lúa, là thành phần chủ yếu của protein và chất diệp lục làm cho lá xanh tốt, gia tăng chiều cao cây, số chồi và kích thước lá thân Do đó, dựa vào màu sắc và kích thước lá, chiều cao và khả năng nở bụi của cây lúa, người

ta có thể chẩn đoán tình trạng dinh dưỡng đạm trong cây (Bùi Huy Đáp, 1994) Khác với các cây trồng cạn, cây lúa có thể hấp thu và sử dụng cả hai dạng đạm nitrat (NO3-) và ammonium (NH4+), mà chủ yếu là đạm ammonium, nhất là trong giai đoạn sinh trưởng ban đầu Cây lúa thích hút và hút đạm ammonium nhanh hơn nitrat Dù vậy, cây lúa vẫn không tích lũy ammonium trong tế bào lá, lượng ammonium dư thừa sẽ được kết hợp thành asparagin ở trong lá Ngược lại, khi nồng

độ nitrat trong môi trường cao thì cây lúa sẽ tích lũy nhiều nitrat trong tế bào Điều

đó làm cho người ta cho rằng, cây lúa có khả năng khữ nitrat thấp hơn đối với ammonium Về mặt năng lượng sinh h c, việc đồng hóa đạm nitrat cần nhiều năng lượng hơn đạm ammonium, vì đạm nitrat trước hết phải được khử thành ammonium

b Chất lân (P)

Lân là chất sinh năng (tạo năng lượng), là thành phần của ATP, NADP… Thúc đẩy việc sử dụng và tổng hợp chất đạm trong cây, kích thích rễ phát triển, giúp cây lúa mau lại sức sau khi cấy, nở bụi mạnh, kết nhiều hạt chắc, tăng phẩm chất gạo, giúp lúa chín sớm và tập trung hơn Lân còn là thành phần cấu tạo acid nhân (acid nucleic), thường tập trung nhiều trong hạt Cây lúa cần lân nhất là trong giai đoạn đầu, nên cần bón lót trước khi sạ cấy Khi lúa trổ, khoảng 37 – 83 % chất lân được chuyển lên bông (Nguyễn Văn Hoan và Vũ Văn Hiền, 1999)

Khi ngập nước, hàm lượng lân hòa tan gia tăng từ 0,05 ppm đến khoảng 0,6 ppm, sau đó giảm xuống và ổn định ở khoảng 40-50 ngày sau khi ngập

Hàm lượng lân di động trong dung dịch đất phụ thuộc vào độ pH Ở pH = 4-8 các ion chủ yếu có mặt trong dung dịch đất là H2PO4- và HPO42- Đối với năng

suất hạt, hiệu quả của phân lân ở các giai đoạn đầu cao hơn các giai đoạn cuối, do lân cần thiết cho sự nở bụi Nhu cầu tổng số về lân của cây lúa ít hơn đạm

2.8 Ch phẩm sinh học phân hủ trực ti p rơm rạ tr n đồng ruộng

2.8.1 Ch phẩm Biomix

Biomix là chế phẩm sinh h c đang được nghiên cứu tại Viện Công Nghệ Môi Trường - Viện Khoa H c và Công nghệ Việt Nam Biomix được sử dụng để phân huỷ nhanh các phế thải hữu cơ (rác thải sinh hoạt, rơm rạ, bã dong riềng, than bùn, phân gia súc gia cầm, ) thành phân bón hữu cơ bằng các vi sinh vật ưa nhiệt

Chế phẩm Biomix có thể phân huỷ nhanh các chất hữu cơ thành mùn, tăng nguồn phân bón hữu cơ cho đất, làm sạch môi trường, góp phần giảm chi phí sản xuất cho nông hộ, hạn chế sử dụng phân hoá h c và góp phần cải tạo đất Ngoài ra, chế phẩm Biomix còn có thể tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh cho động vật và thực vật

Chế phẩm Trichomix-DT là sản phẩm của nhà máy phân bón Điền Trang Sản

phẩm được lưu hành theo quyết định số 55/2006/QĐ-BNN, ng y 07 tháng 7 năm 2006Về việc ban h nh “Danh mục bổ sung phân b n đ ợc phép sản xuất, kinh doanh v sử dụng ở Việt Nam” Trong Trichomix-DT có chứa:

- Vi sinh vật phân giải Cellulose

+ Trichoderma spp > 108 CFU/g

+ Streptomyces spp > 106 CFU/g

- Vi sinh vật phân giải lân

+ Bacillus subtilis > 109 CFU/g

+ Pseudomonas sp > 106 CFU/g

- Thành phần khác: đa lượng: N: 2%, P2O5: 2%, K2O: 1%; Trung lượng: CaO: 1%, MgO: 0,5%; Hữu cơ: 23%

Công dụng:

- Phòng ngừa hiệu quả bệnh vàng lá, thối rễ, lở cổ rễ, nứt thân, xì mủ, chạy

dây, chết nhanh, nấm hồng… do nấm bệnh như Furasium spp., Rhizoctonia solani,Phytophthora spp., Pythium spp., Corticium spp.,… và tuyến trùng hại rễ

gây ra

- Cung cấp dưỡng chất dễ tiêu và hệ vi sinh vật có ích giúp cải tạo đất, phục hồi, bảo vệ bộ rễ và kích thích rễ cây phát triển cực mạnh

- Tăng khả năng sinh trưởng, phát triển cây trồng Tăng năng suất và chất lượng nông sản Phân giải nhanh lân khó tiêu, cellulose, chitin, lignin, pectin,… thành chất dễ tiêu giúp cây trồng hấp thu tốt

- Trên lúa: phòng ngừa ngộ độc hữu cơ, đạo ôn lá và cổ bông do các loại nấm bệnh gây ra

Hình 2.6 : Chế phẩm Trichomix-DT

2.8.3 Ch phẩm Bio- decomposer

Chế phẩm Bio- decomposer (còn được g i là AT xử lý nhanh rơm rạ) là một chế phẩm phân hữu cơ sinh h c, được Công ty TNHH MTV Sinh h c Nông nghiệp Văn Giang (VAB Co) sản xuất bao gồm một tập hợp các vi sinh vật có ích

đã được ch n l c thử nghiệm hoạt tính Các vi sinh vật có mặt trong AT xử lý nhanh rơm rạ gồm các chủng nấm có lợi, vi khuẩn và xạ khuẩn chúng tạo ra các loại enzymes như: celluloza, amylaza, hemcellulaza, lignin và proteaza…giúp phân giải nhanh các chất hữu cơ khó hấp thụ thành dạng dễ hấp thụ cho cây trồng, rút ngắn thời gian ủ phân, phân hủy nhanh rơm rạ và giảm ô nhiễm môi trường

Hình 2.7: Chế phẩm AT sử dụng trong thí nghiệm

Thành phần vi sinh vật có ích trong chế phẩm gồm : Aspergillus oryzae, Aspergillus terreus, Emericella nivea, Pseudoeurotium zonatum, Mucor sp, Penicillium variabile, Trichoderma hamatum, Trichoderma harzianum, Humicola fuscoatra, Achaetomium,Monascus

AT xử lý nhanh rơm rạ được sử dụng để xúc tác quá trình phân hủy nhanh rơm rạ trên đồng ruộng và phân giải rơm rạ thành phân hữu cơ có giá trị dinh dưỡng cao cho cây trồng và tăng độ phì nhiêu của đất, tạo độ tơi xốp cho đất.Hòa loãng 200ml chế phẩm AT xử lý nhanh rơm rạ với 15-20 lít nước phun đều trên bề mặt diện tích 360m2đồng lúa đã thu hoạch để xử lý rơm rạ trực tiếp trên đồng ruộng

2.9 Các công trình nghi n cứuvề biện pháp xử lý rơm rạ

Theo đề tài nghiên cứu của Nguyễn Thành Hối (2008) cho thấy có 37% tr ng lượng khô của rơm rạ lưu tồn trong đất sau khi chôn vùi vào ruộng lúa ngập nước

90 ngày Trồng lúa trên đồng ruộng có chôn vùi gốc rạ hoặc rơm làm năng suất lúa giảm lần lượt 11,5% và 14,8% Cày ải vùi gốc rạ vào đất 30 ngày trước khi gieo làm năng suất lúa tăng 19% so với đốt rơm rạ

Hà Thị Thanh Bình (2008) đã tiến hành thí nghiệm nhằm đánh giá hiệu quả khi dùng phân lân bón lót để thúc đẩy sự phân hủy rơm rạ Rơm rạ vụ xuân được cày vùi trước khi cấy lúa mùa 20 ngày Kết quả thu được cho thấy khi xử lý rơm rạ cày vùi sau vụ lúa xuân bằng phân vi sinh và phân lân làm tăng năng suất lúa rõ so với không xử lý Cày vùi rơm rạ vụ xuân làm phân bón cho vụ mùa có hiệu quả cao nhất khi bón lót hỗn hợp 25% đạm, kết hợp với 50 % super lân và 50 % lân nung chảy trước khi cấy 10 ngày, bón thúc 2 lần: 10 ngày sau cấy và 24 ngày sau cấy

Nguyễn Minh Trang (2012) đã nghiên cứu hiệu quả phân hủy rơm rạ khi ủ rơm với các loại chế phẩm khác nhau (Biomix, Tricho – compost, Emic) và với nước thải biogas Sau khi kết thúc thí nghiệm, rơm được ủ với chế phẩm Tricho-compost có thời gian hoai mục ngắn nhất (50 ngày), chế phẩm Biomix cho thời gian hoai mục là 60 ngày Ngoài ra phân hữu cơ được ủ từ rơm với chế phẩm tricho-compost có chất lượng tốt hơn khi ủ với các loại chế phẩm khác và với nước thải biogas

Trần Thị Mil et al.( 2012) nghiên cứu hiệu quả của việc vùi rơm rạ vào đất với

nấm Trichoderma, với phân hữu cơ từ bùn thải ao nuôi cá tra và đốt rơm (vùi 3 tuần thì sạ lúa) Kết quả cho thấy vùi rơm rạ có xử lý nấm Trichoderma, đốt rơm rạ kết hợp với phân vô cơ khuyến cáo giúp tăng hàm lượng chất hữu cơ, N hữu cơ dễ phân hủy và Nhữu dụng trong đất có ý nghĩa.Năng suất lúa ở nghiệm thức đốt rơm rạ không khác biệt so với vùi rơm rạ có xử lý nấm Trichoderma

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm nghi n cứu

- Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 02/2013 – 8/2013

- Giới hạn nghiên cứu: đề tài thực hiện trong vụ Xuân – Hè tại huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang

- Địa điểm nghiên cứu: xã Hậu Mỹ Bắc B, huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang Địa điểm phân tích mẫu: Khoa Môi trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên

3.2 Phương tiện nghi n cứu

- Ruộng canh tác của người dân (diện tích 1000m2) sau khi thu hoạch bằng máy gặt đập liên hợp

- Chế phẩm sinh h c: Biomix, Trichomix – DT,

+ Biomix: dạng bột, mật số vi sinh vật có trong chế phẩm là 109

CFU/g; gồm

30 chủng xạ khuẩn ưa nhiệt nhóm Streptomyces và 20 chủng xạ khuẩn ưa nhiệt nhóm Bacillus

+ Trichomix – DT: dạng bột, gồm các vi sinh vật phân giải cellulose

(Trichoserma spp.> 108 CFU/g, Streptomyces spp > 106 CFU/g), vi sinh vật phân

giải lân (Bacillus subtilis > 109 CFU/g, Pseudomonas sp > 106 CFU/g) và các thành phần khác (đa lượng, trung lượng, hữu cơ)

+ Bio – decomposer (AT): dạng nước, gồm có các vi sinh vật:Aspergillus oryzae, Aspergillus terreus, Emericella nivea,Pseudoeurotium zonatum, Mucor sp, Penicillium variabile, Trichoderma hamatum,…

- Rơm rạ tươi sau thu hoạch vụ Đông Xuân (rơm rạ của giống lúa AG 90 ngày, còn tươi và có màu vàng, ẩm độ 40 – 50%)

- Túi lưới chứa rơm có kích cỡ mắt lưới là 4mm2

- Lúa giống IR50404, các loại phân bón N-P-K, N-P-K-TE, phân vôi

- Các loại thiết bị, máy móc, hóa chất và dụng cụ sử dụng phân tích

3.3 Phương pháp thực hiện

3.3.1 Bố tr thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lập lại theo từng giải pháp xử lý rơm trên ruộng:đốt rơm, cày vùi rơm không sử dụng chế phẩm

và cày vùi rơm sử dụng 3 loại chế phẩm sinh h c khác nhau:

- Nghiệm thức đốt rơm (ĐC): rơm rạ được rải đều trên ruộng và đốt theo cách

xử lý của người dân

- Nghiệm thức vùi rơm (NDC): Rơm rạ cày vùi vào trong đất, không phun chế phẩm sinh h c

- Nghiệm thức NTA: Rơm rạ được phun chế phẩm sinh h c Trichomix – DT, sau đó cày vùi vào trong đất

- Nghiệm thức NTB: Rơm rạ được phun chế phẩm sinh h c Biomix, sau đó cày vùi vào trong đất

- Nghiệm thức NTD: Rơm rạ được phun chế phẩm sinh h c bio – decomposer (AT), sau đó cày vùi vào trong đất

Có 12 ô thí nghiệm với diện tích mỗi ô là 30m2

, giữa các ô thí nghiệm có bờ đất bao xung quanh để hạn chế ảnh hưởng qua lại giữa các ô thí nghiệm với nhau Các ô thí nghiệm được bố trí trên cùng một mảnh ruộng có điều kiện và thể thức canh tác giống nhau

Hình 3.1: Sơ đồ minh h a cách bố trí thí nghiệm