Khóa luận tốt nghiứng dụng chế phẩm fito – biomix – RR xử lý phụ phẩm nông nghiệp thành phân hữu cơ sử dụng trong canh tác rau nhằm giảm thiểu hàm lượng NO3

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Trong xã hội hiện đại, quá trình sản xuất rau ứng dụng nhiều kỹ thuật tiến bộ như: sử dụng nhiều phân bón, chất kích thích sinh trưởng, thuốc bảo vệ thự

2.5.6 Phương pháp đánh giá tính hiệu quả kinh tế việc sử dụng phân

hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp trong canh tác rau 43

2.5.7 Phương pháp chuyên gia 43

2.5.8 Phương pháp xử lý số liệu 43

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội xã Lão Hộ, huyện Yên Dũng, tỉnh Bắc Giang 44

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 44

3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 46

3.2 Hiện trạng sản xuất nông nghiệp và công tác quản lý, xử lý phụ phẩm nông nghiệp tại xã Lão Hộ, huyện Yên Dũng, tỉnh Bắc Giang 54

3.2.1 Hiện trạng sản xuất nông nghiệp 54

3.1.2 Hiện trạng quản lý, xử lý phụ phẩm nông nghiệp 56

3.2.2 Thực trạng sản xuất rau trên địa bàn xã Lão Hộ 58

3.3 Hiệu quả xử lý rơm rạ bằng chế phẩm Fito – Biomix – RR 59

3.3.1 Diễn biến nhiệt độ đống ủ 59

3.3.2 Biến động chiều cao đống ủ 60

3.3.3 Xác định lượng phân hữu cơ từ 1 tấn rơm rạ 61

3.4 Kết quả nghiên cứu về sự thay thế phân vô cơ bằng phân hữu cơ có nguồn gốc rơm rạ trong canh tác rau 61

3.4.1 Thời gian sinh trưởng của cải xanh 61

3.4.2 Động thái tăng trưởng chiều cao cây cải xanh 62

3.4.3 Động thái tăng trưởng số lá của rau cải xanh 64

3.4.4 Động thái tăng trưởng đường kính tán lá và chiều dài lá thu hoạch của rau cải xanh 66

3.4.5 Ảnh hưởng của lượng phân bón tới, năng suất của cải xanh 68

3.4.6 Ảnh hưởng của mức phân bón đến hàm lượng nitrat (NO3-) trong rau cải xanh 69

3.4.6 Ảnh hưởng của mức phân bón tới hiệu quả kinh tế của việc sản xuất rau tại xã Lão Hộ 71

3.5 Ảnh hưởng của các mức phân bón tới hóa tính của đất 73 3.6 Đề xuất quy trình kỹ thuật ủ rơm rạ thành phân hữu cơ bằng chế

phẩm Fito – Biomix – RR 74 3.7 Đề xuất quy trình kỹ thuật trồng rau bằng phân hữu cơ nhằm giảm

thiểu hàm lượng nitrat trong rau và cải thiện tính chất đất trồng 76 3.6.1 Lựa chọn công thức sử dụng phân hữu cơ phù hợp 76 3.6.2 Quy trình canh tác rau cải sử dụng phân hữu cơ từ phụ phẩm

nông nghiệp 76 3.6.3 Một số giải pháp nhằm hạn chế tồn dư NO3- 78

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

FAO : Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc

(Food and Agriculture Organization of the United Nations)

CFU : Số đơn vị hình thành khuẩn lạc (Colony Forming Units)

NSLT : Năng suất lý thuyết

NSTT : Năng suất thực thu

CV : Sai số thí nghiệm

LSD5% : Sai khác có ý nghĩa nhỏ nhất khi so sánh ở mức 5%

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

BNN&PTNT : Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất rau trên thế giới giai đoạn 2010 - 2012 5

Bảng 1.2 Tình hình sản xuất rau ở khu vực Châu Á giai đoạn 2010 - 2012 5

Bảng 1.2 Diện tích và sản lượng rau của một số vùng sinh thái nước ta giai đoạn 2013 - 2014 7

Bảng 1.3 Giá trị nhập khẩu rau trên thế giới năm 2011 (triệu USD) 8

Bảng 2.1 Công thức thí nghiệm và lượng phân bón tại mỗi công thức 39

Bảng 3.1 Một số loại cây trồng chính tại xã Lão Hộ năm 2015 54

Bảng 3.2 Chi phí đầu tư cho 1 sào cây trồng (nghìn đồng) 56

Bảng 3.3 Một số hình thức xử lý rơm rạ tại xã Lão Hộ 57

Bảng 3.4 Diện tích trồng rau của các hộ tại địa phương 58

Bảng 3.5 Những loại rau được trồng chủ yếu tại địa phương 59

Bảng 3.6 Lượng phân hữu cơ được tạo ra từ 1 tấn rơm rạ tại xã Lão Hộ, huyện Yên Dũng, tỉnh Bắc Giang năm 2015 61

Bảng 3.7 Thời gian sinh trưởng của rau cải xanh ở các mức phân bón qua các giai đoạn (ngày) 62

Bảng 3.8 Chiều cao cây cải xanh qua các giai đoạn ở các mức phân bón khác nhau 63

Bảng 3.9 Số lá rau cải xanh qua các giai đoạn ở từng công thức phân bón 65

Bảng 3.10 Đường kính lá và chiều dài lá cuối cùng của cải xanh 66

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của lượng phân bón tới năng suất rau cải xanh 68

Bảng 3.12 Ảnh hưởng của của mức phân bón đến dư lượng nitrat (NO3-) của rau cải xanh 70

Bảng 3.13 Hiệu quả kinh tế khi sản xuất 1 ha rau cải xanh tại xã Lão Hộ 71

Bảng 3.14 Ảnh hưởng của các mức bón phân đến một số các chỉ tiêu trong đất gieo trồng cây cải xanh tại xã Lão Hộ 73

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Biểu đồ phản ánh giá trị xuất khẩu rau của Việt Nam 5

tháng đầu năm 2014 (triệu USD) 8

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm đồng ruộng 39

Hình 2.2 Sơ đồ lấy mẫu rau tại mỗi công thức 41

Hình 2.3 Sơ đồ lấy mẫu đất trong mỗi công thức 42

Hình 3.1 Cơ cấu sử dụng đất của xã Lão Hộ năm 2015 46

Hình 3.2 Cơ cấu kinh tế xã Lão Hộ năm 2015 48

Hình 3.3 Diện tích đất trồng các loại cây của xã Lão Hộ 48

Hình 3.4 Nhiệt độ không khí và nhiệt độ trung bình của đống ủ 60

Hình 3.5 Động thái tăng trưởng chiều cao cây theo các mức phân bón 64

Hình 3.6 Động thái tăng trưởng số lá tại các mức phân bón khác nhau 65

Hình 3.7 Động thái tăng trưởng đường kính lá 67

Hình 3.8 Năng suất thực thu và mức tăng so với đối chứng của cải xanh tại các công thức 69

Hình 3.9 Hàm lượng nitrat trong cải xanh ở các công thức thí nghiệm so với giới hạn cho phép 70

Hình 3.10 Mức tổng chi và lợi nhuận thu được khi sản xuất 1ha cải xanh 73

Hình 3.11 Các bước ủ rơm rạ bằng chế phẩm Fito – Biomix – RR 76

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Trong xã hội hiện đại, quá trình sản xuất rau ứng dụng nhiều kỹ thuật tiến bộ như: sử dụng nhiều phân bón, chất kích thích sinh trưởng, thuốc bảo

vệ thực vật không những gây ô nhiễm môi trường canh tác mà còn làm rau bị nhiễm bẩn, làm tăng hàm lượng nitrat trong rau ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người sử dụng (Phan Thị Thu Hằng, 2008) Do đó, hiện nay vấn đề được chú ý và quan tâm nhiều là vệ sinh an toàn thực phẩm, trong đó có rau xanh Với xu hướng này, nền nông nghiệp Việt Nam đưa ra giải pháp là sản xuất rau theo hướng an toàn để cải thiện môi trường đất, nước và chất lượng rau Có thể hiểu quá trình sản xuất rau đều ứng dụng những gì có nguồn gốc hữu cơ sinh học thân thiện với môi trường mà cụ thể là sử dụng phân hữu cơ Phân hữu cơ được sản xuất tương đối đơn giản, tận dụng nguyên liệu là rơm rạ, bèo và những phụ phẩm nông nghiệp khác, góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường, tiết kiệm chi phí cho người dân, tăng năng suất chất lượng cây trồng Phân hữu cơ đã được ứng dụng và đạt những thành tựu đáng kể trên cây bắp lai (Chabot và cs, 1996), đậu nành (Molla và cs,2001), đậu Hà Lan (Kurma và cs, 2001), lúa mạch (Belimov và cs, 1995), cải ăn lá (Antoun

cs, 1998) cho năng suất cao không kém phân hóa học, giảm hàm lượng nitrat (NO3-) trong rau

Với những lí do đó, chúng tôi tiến hành triển khai nghiên cứu đề tài: “ Ứng dụng chế phẩm Fito – Biomix – R xử lý phụ phẩm nông nghiệp thành phân hữu cơ sử dụng trong canh tác rau nhằm giảm thiểu hàm lượng NO 3 -

tại xã Lão Hộ, huyện Yên Dũng, tỉnh Bắc Giang năm 2015”

Mục đích nghiên cứu

- Đưa ra được quy trình xử lý rơm rạ thành phân hữu cơ từ chế phẩm Fitto – Biomix – RR tại xã Lão Hộ

- Xác định quy trình kỹ thuật trong canh tác rau ứng dụng phân hữu cơ

xử lý từ phụ phẩm nông nghiệp nhằm giảm thiểu hàm lượng NO3- đối với một loại rau ăn lá tại xã Lão Hộ

- Xác định hàm lượng NO3- trong một loại rau ăn lá ở các mức sử dụng phân bón khác nhau tại địa bàn nghiên cứu

- Đề xuất giải pháp phù hợp nhằm giảm thiểu hàm lượng NO3- trong rau

ăn lá

Yêu cầu nghiên cứu

- Phân tích được cơ hội và thách thức về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội trong canh tác rau xanh ở xã Lão Hộ, huyện Yên Dũng, tỉnh Bắc Giang

- Đánh giá được hiệu quả của chế phẩm sinh học Fito – Biomix – RR trong xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp

- Đánh giá được vai trò của phân hữu cơ trong việc giảm thiểu hàm lượng NO3− trong rau xanh

- Các số liệu thu thập được phải xác thực

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Sơ lược về cây rau

1.1.1 Vai trò của rau trong đời sống con người

1.1.1.1 Về mặt dinh dưỡng

- Rau là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể con người

Theo tính toán của các nhà dinh dưỡng học thuộc Viện dinh dưỡng Quốc Gia (2010) thì nhu cầu tiêu thụ rau bình quân hàng ngày của mỗi người trên thế giới cần khoảng 250-300g/ngày/người tức 90-110kg/người/năm Rau cung cấp cho cơ thể con người các chất dinh dưỡng quan trọng như các loại vitamin, muối khoáng, axit hữu cơ, các hợp chất thơm, cũng như protein, lipit, chất xơ, vv Trong rau xanh hàm lượng nước chiếm 85-95%, chỉ có 5-15% là chất khô Trong chất khô lượng cacbon rất cao (cải bắp 60%, dưa chuột 74-75%, cà chua 75-78%, dưa hấu 92%)

- Rau là nguồn cung cấp vitamin phong phú và rẻ tiền: Rau có chứa các loại vitamin A (tiền vitamin A), B1, B2, C, E và PP, Trong khẩu phần ăn của nhân dân ta, rau cung cấp khoảng 95 - 99% nguồn vitamin A, 60-70% nguồn vitamin B (B1, B2, B6, B12) và gần 100% nguồn vitamin C (Viện dinh dưỡng Quốc gia, 2010)

- Rau là nguồn cung cấp chất khoáng cho cơ thể: Rau chứa các chất khoáng chủ yếu như Ca, P, Fe, là thành phần cấu tạo của xương và máu Những chất khoáng có tác dụng trung hòa độ chua do dạ dày tiết ra khi tiêu hóa các loại thức ăn như thịt, các loại ngũ cốc (Tạ Thu Cúc, 2005)

- Rau là nguồn cung cấp các dinh dưỡng khác: Rau cung cấp cho cơ thể các axit hữu cơ, các hợp chất thơm, các vi lượng, các xellulo (chất xơ) giúp cơ thể tiêu hoá thức ăn dễ dàng, phòng ngừa các bệnh về tim mạch áp huyết cao Ngoài ra nhiều loại rau còn chứa các kháng sinh thực vật như Linunen, Carvon, Pinen ở cần tây, allixin ở tỏi, hành có tác dụng như một dược liệu đối với cơ thể Bởi vậy nhu

cầu ăn rau ngày càng cao ở tất cả mọi người (Tạ Thu Cúc, 2005)

- Rau là nguyên liệu của ngành công nghiệp thực phẩm.Những loại rau được sử dụng trong công nghiệp chế biến xuất khẩu dưới dạng tươi, muối, làm tương, sấy khô, xay bột công nghệ đồ hộp (dưa chuột, cà chua, ngô rau, măng tây, nấm ), công nghiệp bánh kẹo (bí xanh, cà rốt, khoai tây, cà chua ), công nghiệp sản xuất nước giải khát (cà chua, cà rốt ), công nghiệp chế biến thuốc dược liệu (tỏi, hành, rau gia vị), làm hương liệu (hạt mùi, ớt, tiêu ) (Tạ Thu Cúc, 2005)

- Rau là nguồn thức ăn cho gia súc Với chăn nuôi gia súc, gia cầm, rau giữ vai trò khá quan trọng: 1 đầu lợn tiêu thụ 1 ngày 2-3kg rau, trong đó có

50 - 60% loại rau dùng cho người: rau muống, bắp cải, su hào, dền, mồng tơi, rau ngót, rau đậu, lang Trung bình 9kg rau xanh thì cho một đơn vị thức ăn và 100g đạm tiêu hóa được Rau thường chiếm 1/3 - 1/2 trong tổng số đơn vị thức ăn giành cho chăn nuôi, vậy muốn đưa chăn nuôi lên ngành sản xuất chính phải tính toán vấn đề sản xuất rau và các loại rau có giá trị dinh dưỡng cao

1.1.1.3 Về giá trị làm thuốc

Một số loại rau còn được sử dụng để làm thuốc, được truyền miệng từ đời này qua đời khác, đặc biệt cây tỏi được xem là dược liệu quý trong nền y học cổ truyền của nhiều nước như Ai Cập, Trung Quốc, Việt Nam Dùng nhánh tỏi để chữa bệnh huyết áp cao và bệnh thấp khớp Một số loại rau có tính trừ sâu như xà lách, một số loại rau lại có giá trị cho giá trị thẩm mỹ như

ớt đỏ, dưa leo, cà chua, mướp đắng (Tạ Thu Cúc, 2005)

1.1.2 Tình hình sản xuất rau trên thế giới

Theo FAO (2012), tổng diện tích trồng rau trên thế giới là 19 triệu ha, tập trung chủ yếu ở khu vực Châu Á với 15,1 triệu ha, chiếm gần 80% tổng diện tích trồng rau trên thế giới, một số khu vực như Châu Đại Dương, Châu

Mỹ chiếm tỷ lệ thấp so với tổng diện tích trồng Tình hình sản xuất rau trên thế giới được thể hiện qua bảng 1.1

Bảng 1.1: Tình hình sản xuất rau trên thế giới giai đoạn 2010 - 2012

STT

Khu vực

DT (tr.ha)

SL (tr.tấn)

DT (tr.ha)

SL (tr.tấn)

DT (tr.ha)

SL (tr.tấn)

6 Châu Đại Dương 0,036 0,57 0,037 0,56 0,038 0,58

Ghi chú: DT là diện tích; SL là sản lượng; tr Là triệu

(Nguồn: FAO,2012)

Theo FAO (2012) trong số 10 nước dẫn đầu về diện tích trồng rau trong khu vực Châu Á, Việt Nam đứng thứ 4 với diện tích 0,68 triệu ha, đứng sau Nigeria (0,75 triệu ha), Ấn Độ (2,10 triệu ha) và đứng thứ nhất là Trung Quốc (9,71 triệu ha)

Bảng 1.2: Tình hình sản xuất rau ở khu vực Châu Á

SL (tr.tấn)

DT (tr.ha)

SL (tr.tấn)

DT (tr.ha)

SL (tr.tấn)

1.1.3 Tình hình sản xuất rau trong nước

Việt Nam có vị trí địa lý trải dài qua nhiều vĩ độ, khí hậu nhiệt đới gió mùa và có một số vùng tiểu khí hậu đặc biệt như Sa Pa, Tam Đảo, Đà Lạt…,

có điều kiện tự nhiên khá thuận lợi cho sản xuất rau Việt Nam có thể trồng được trên 120 loại rau có nguồn gốc nhiệt đới, á nhiệt đới, ôn đới và cùng với các tiến bộ KHCN các loại rau trái vụ được sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng và phục vụ chế biến xuất khẩu

Theo ước tính của Tổng cục Thống kê (2014), diện tích gieo trồng rau trên cả nước đạt 873 nghìn ha, năng suất bình quân đạt xấp xỉ 175 tạ/ha, sản lượng ước đạt 15,3 triệu tấn; so với năm trước diện tích tăng 25,8 nghìn ha (tương đương 3%); năng suất tăng 2,3 tạ/ha (1,3%), sản lượng tăng gần 650 nghìn tấn (4,4%) so với năm 2013 Nhà nước ta đã có các giải pháp chính sách hỗ trợ người trồng rau sản xuất theo hướng VietGAP, nhằm đáp ứng nhu cầu của thị trưởng cả về số lượng và chất lượng

Bảng 1.2 thể hiện được diện tích và sản lượng rau các loại của các vùng sinh thái của Việt Nam Trong đó, Đồng bằng sông Cửu Long và Đồng bằng sông Hồng là 2 vùng có diện tích sản xuất không lớn nhưng sản lượng thu được đứng đầutrong các năm Nhìn chung, diện tích và sản lượng rau của các vùng đều tăng lên theo năm Một số vùng tuy giảm diện tích trồng nhưng lại cho sản lượng cao, điều này có thể kết luận do người dân đã áp dụng các biện pháp kỹ thuật tiên tiến trong sản xuất rau và có sự hỗ trợ của nhà nước

Bảng 1.2: Diện tích và sản lượng rau của một số vùng sinh thái nước ta

1.1.4 Tình hình tiêu thụ rau trên thế giới và ở nước ta

1.1.4.1 Tình hình tiêu thụ rau trên thế giới

Kim ngạch xuất khẩu rau trong những năm vừa qua không ổn định Nguyên nhân do nguồn hàng cung cấp chưa thường xuyên, chủ yếu theo mùa

vụ tự nhiên, hàng hóa có chất lượng thấp, không đồng đều, nhiều lô hàng chưa đáp ứng được yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm

Trên thế giới có một vài thị trường triển vọng như:

-Thị trường Đài Loan: đây là một thị trường tiềm năng với thị hiếu tương đối đa dạng và không đòi hỏi quá cao về chất lượng và đang được đánh giá là thị trường có nhiều thuận lợi với các mặt hàng chủ yếu như cải bắp, dưa chuột, cà chua,… Hiện nay, Đài Loan là thị trường trung gian cho rất nhiều loại sản phẩm của Việt Nam xuất khẩu sang các thị trường châu Âu, Mỹ và Đông Á

- Tại thị trường châu Âu, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Hồng Kông, theo sự báo của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA), do tác động của các yếu tố như sự thay đổi cơ cấu dân số, thị hiếu tiêu dùng và thu nhập dân cư tiêu thụ nhiều loại

rau sẽ tăng mạnh, đặc biệt là các loại rau ăn lá

Bảng 1.3: Giá trị nhập khẩu rau trên thế giới năm 2011 (triệu USD)

1.1.4.2 Tình hình tiêu thụ rau ở Việt Nam

Theo thống kê của Bộ NN & PTTN (2014), tổng giá trị xuất khẩu rau quả cả nước 5 tháng đầu năm 2014 đạt khoảng 533,7 triệu USD, tăng 44,3%

so với cùng kỳ năm 2013 Trong đó tháng 5/2014 là tháng có giá trị xuất khẩu rau quả lớn nhất, đạt 132,4 triệu USD, tương đương tăng 47,7% so với tháng trước đó

Hình 1.1: Biểu đồ phản ánh giá trị xuất khẩu rau của Việt Nam 5 tháng đầu năm 2014 (triệu USD)

Nguồn: Bộ NN & PTNT, TCHQ, 2014

Theo Bộ NN &PTNT (2014) Trung Quốc vẫn là quốc gia đứng đầu trong top 10 nước nhập khẩu rau quả lớn từ Việt Nam với kim ngạch nhập khẩu 159,6 triệu USD tương đương tăng 59,33% so với cùng kỳ năm 2013 Tuy nhiên Hà Lan lại là thị trường có tỷ trọng tăng trưởng cao nhất trong top

10, tương đương tăng 90,04% so với năm 2013

Theo báo cáo về: “Tình hình sản xuất, tiêu thụ rau những tháng đầu

năm năm 2015 của Bộ Công Thương” cho biết kim ngạch xuất khẩu rau quả trong 5 năm qua tăng trưởng ở mức cao, bình quân 26,5% mỗi năm, từ 439 triệu USD trong năm 2009 lên gần 1,1 tỷ USD vào năm 2013 Báo cáo cũng cho biết, 3 tháng đầu năm 2015, xuất khẩu rau quả đạt kim ngạch 368 triệu USD, tăng 26% so với cùng kỳ năm 2014 Rau quả Việt Nam đã được xuất khẩu đi trên 40 quốc gia và vùng lãnh thổ trong đó 10 thị trường xuất khẩu chính là Trung Quốc, Nhật Bản, Hoa Kỳ, Nga, Đài Loan, Hàn Quốc…

Như vậy nguồn sản xuất rau của nước ta không chỉ cung ứng, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước, mà còn xuất khẩu sang các nước khác nhằm phát triển kinh tế, tăng thu nhập cho nông dân

1.2 Thực trạng phát sinh rơm rạ trên thế giới và ở Việt Nam

1.2.1 Khái niệm, nguồn gốc, thành phần, phân loại phụ phẩm nông nghiệp

1.2.1.1 Khái niệm phụ phẩm nông nghiệp

Phế phụ phẩm nông nghiệp là những sản phẩm phụ thu được từ cây trồng sau khi thu hoạch như: Rơm rạ, thân ngô, thân lạc, ngọn mía, bã mía, cỏ khô, bã sắn, các loại lá rau…

Đây là loại phế thải có khả năng phân hủy sinh học do nó chứa thành phần hữu cơ, vi sinh vật có thể phân hủy sử dụng làm dinh dưỡng trong qua trình sinh trưởng và phát triển của mình Các chất thải có khả năng phân hủy sih học tốt như cỏ dại, lá cây…các chất có khả năng phân hủy sinh học kém như rơm rạ, thân cây…

1.2.1.2 Nguồn gốc phụ phẩm nông nghiệp

Phế phẩm nông nghiệp phát sinh từ nhiều nguồn gốc khác nhau như: quá trình trồng trọt, thu hoạch nông sản, quá trình sử dụng phân bón, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, sử dụng thuốc kích thích sinh trưởng thực vật…Trong quá trình trồng trọt, phế phụ phẩm đồng ruộng chính là tàn dư thực vật Bên cạnh đó việc sử dụng phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật trong chăm sóc

để giúp cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt đã để lại chai lọ, bao bì bừa bãi trên đồng ruộng

Nguồn thải chính của phế phụ phẩm nông nghiệp phát sinh trong quá trình thu hoạch nông sản là rơm rạ, thân ngô, thân lạc, đậu tương…Theo số liệu thống kê tại Việt Nam, 70% dân số làm nông nghiệp và lúa là cây trồng chính, do vậy lượng rơm rạ sau thu hoạch rất lớn, ước khoảng gần 46 triệu tấn/năm (Tổng cục thống kê, 2011)

1.2.1.3 Thành phần phụ phẩm nông nghiệp

Phụ phẩm nông nghiệp chủ yếu là phế thải hữu cơ có thành phần rất phong phú và đa dạng, chúng thuộc hai nhóm hợp chất chính là: nhóm hợp chất hữu cơ chứa cacbon gồm Xenluloza, Hemixenluloza, Lignin…và các hợp chất hữu cơ chứa nitơ gồm có Protein và Kitin Các hợp chất hữu cơ này không bất biến mà luôn chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác dưới tác dụng của nhiều yếu tố khác nhau tạo thành một vong tuần hoàn khép kín trong tự nhiên (Nguyễn Xuân Thành và cộng sự, 2011)

1.2.2 Thực trạng phát sinh rơm rạ trên thế giới và ở Việt nam

1.2.2.1 Thực trạng phát sinh rơm rạ 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 một sản lượng lớn nhất tới 863 triệu tấn Phế thải từ lúa mì và ngô tương ứng là 754 và 591 triệu tấn (Cục thông tin KH & CN Quốc gia, 2010)

Ở Mỹ bang California là nơi sản xuất lúa gạo lớn nhất của nước Mỹ, trong đó 95% lúa được trồng ở thung lũng Sacramento Với khoảng 500.000 mẫu đất trồng lúa, hàng năm khu vực này sinh ra trên 1 triệu tấn rơm rạ sau

khi thu hoạch, rơm rạ thường được đốt ngoài đồng sau đó được cày trộn với đất trồng Tuy nhiên, do vấn đề môi trường, năm 1991 nước Mỹ đã ra một đạo luật hạn chế đốt rơm rạ, buộc các nhà trồng lúa phải dần giảm diện tích đốt rơm theo lịch trình (Cục thông tin KH & CN Quốc gia, 2010)

Ở Trung Quốc là một nước nông nghiệp lớn, Trung Quốc có nguồn rơm rạ dồi dào Rơm rạ chiếm phần lớn nguồn năng lượng sinh khối của Trung Quốc, tới 72,2% Hiện tại đốt cháy rơm trực tiếp chủ yếu được sử dụng trong sản xuất năng lượng sinh khối ở Trung Quốc, việc này dẫn tới một số vấn đề rắc rối Một mặt, ở một số vùng thiếu rơm rạ sẽ dẫn tới việc đốn một

số lượng lớn gỗ để bù vào số lượng rơm thiếu, làm gây ra những tổn thất nặng

nề cho môi trường sinh thái địa phương Mặt khác, ở những vùng trù phú, nơi

có đủ năng lượng thương mại, thì rơm bị loại bỏ, thậm chí được đốt trên đồng, làm phí nguồn nhiên liên này và gây ô nhiễm môi trường Vì vậy, ngày càng

có sự chú trọng tới việc tận dụng rơm với hiệu suất và mức độ hợp lý cao ở Trung Quốc Lúa là một trong những cây trồng chính ở miền Trung và Nam Trung Quốc, hàng năm có 230 triệu tấn rơm lúa được sản sinh ra (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010)

Tại Nhật Bản, rơm rạ hiện được sử dụng và tiêu hủy theo theo các cách sau: để cày xới lại vào đất trên đồng ruộng 61,5%, làm thức ăn cho động vật 11,6%, làm phân xanh 10,1%, lợp mái cho chuồng nuôi gia súc 6,5%, vật liệu che phủ trên ruộng 4%, đồ thủ công từ rơm 1,3%, các loại khác 0,3%, đốt cháy 4,6% Chỉ có 4,6% tỷ lệ tiêu hủy thông qua đốt cháy hiện tại, là có thể sử dụng làm nguồn năng lượng Cách chính để phân hủy rơm rạ ở Nhật vẫn là bón lại cho ruộng đồng (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010)

Tại Thái Lan, hàng năm có từ 8 – 14 tiệu tấn chất thải rơm rạ được đốt ngoài đồng sau khi thu hoạch lúa, gây ô nhiễm môi trường Việc đầu tư cho các phương pháp tận dụng rơm rạ tỏ ra tốn kém và hiệu quả không cao nên phương pháp phổ biến nhất là đốt ngay tại ruộng để chuẩn bị cho canh tác vụ sau Việc đốt rơm rạ lộ thiên phổ biến nhất ở các vùng thuộc miền Trung nước này Tỷ lệ rơm rạ còn dư lại sau khi sử dụng (thường bị đốt lộ thiên sau khi thu hoạch) ở Thái Lan là từ 20 – 40% tổng lượng rơm rạ từ sản xuất lúa

(Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010)

1.2.2.2 Thực trạng phát sinh rơm rạ tại Việt nam

Với đặc điểm của một nước nông nghiệp,hằng năm lượng phế thải trong quá trình sản xuất nông nghiệp là rất lớn Hiện nay, một phần nhỏ rơm rạ được sử dụng làm phân bón sinh học, còn lại chủ yếu là đốt bỏ ngay trên đồng ruộng gây ra lãng phí và ảnh hưởng tới môi trường

Theo thống kê của Tổ chức phát triển Hà Lan, mỗi năm Việt Nam sản xuất ra xấp xỉ 40 triệu tấn sinh khối từ phụ phẩm lúa gạo, bao gồm 32 triệu tấn rơm rạ và 8 triệu tấn trấu.Tuy có nguồn sinh khối dồi dào, nhưng thiếu sự quan tâm, do đó trong những năm gần đây, sau mỗi vụ thu hoạch lúa, tại các

đô thị lớn diễn ra cảnh khói bay mịt mù từ những cánh đồng ven đó (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010)

Theo ý kiến của người dân việc đốt rơm rạ lấy tro bón ruộng sẽ bổ sung dinh dưỡng cho đất Nhưng thực tế, việc đó không cải thiện tình trạng đất mà còn ảnh hưởng tới môi trường và tài nguyên đất tại nơi đốt Nó khiến cho đất tại vị trí đốt bị nóng, ảnh hưởng tới sinh vật trong đất, một số thành phần cơ giới của đất bị thay đổi khiến cho đất bị trai lì Nguồn dinh dưỡng bị mất dần, năng suất cây trồng giảm

Bên cạnh đó, khói tỏa ra từ những nơi đốt ảnh hưởng tới sức khỏe người dân trong khu vực và những vùng phụ cận Không khí ngột ngạt, gây ra hiện tượng khó thở Không chỉ có như vậy,việc đốt rơm rạ còn ảnh hưởng tới con người và phương tiện tham gia giao thông trên đường Trên một số tuyến đường quốc lộ, đường liên huyện, liên xã…bà con nông dân chất rơm rạ thành đống để đốt Lượng bụi khói làm giảm tầm nhìn của người tham gia giao thông và gây ra nhiều vụ tai nạn thương tâm

Năm 2010, theo khảo sát tại 3 tỉnh Thái Bình,Quảng Bình và Cần Thơ cho thấy: Ở Cần Thơ 86% lượng rơm rạ bị đốt bỏ, chỉ có 12% là được vùi xuống đất làm phân Trong khi đó, tại Thái Bình, hiện tượng đốt rơm rạ chiếm 36% Kết quả khảo sát cũng cho thấy, không còn một hộ gia đình nào sử dụng rơm rạ hay trấu trong việc đun nấu (Nguyễn Đỗ Tưởng và cs, 2013)

Do đó, việc tìm ra biện pháp kiểm soát hay sản xuất các sản phẩm hữu

ích từ phế phụ phẩm nông nghiệp là điều cấp thiết trong tình hình hiện nay

1.3 Hiện trạng công tác quản lý và xử lý rơm rạ trên thế giới và ở Việt Nam

Việc quản lý rơm rạ có ý nghĩa lớn tới việc bảo vệ môi trường, tận dụng được giá trị vật chất và năng lượng một cách hiệu quả Nhiều nước như

Mỹ đã ban hành Luật hạn chế đốt rơm rạ, điều này đặt ra yêu cầu đối với những người trồng lúa là phải tìm ra các phương pháp thay thế thân thiện với môi trường để xử lý và tận dụng rơm rạ Mặt khác, nhiều công trình nghiên cứu và kinh nghiệm thực tiễn cho thấy nếu không xử lý hết các phế thải rơm

rạ trên cánh đồng, và để sót lại trên đất với số lượng lớn có khả năng làm giảm sản lượng cây trồng, tăng các bệnh ở lá và suy thoái độ màu mỡ của đất Những nước thu hoạch bằng cơ giới hóa như đồng bằng sông Cửu Long của Việt Nam, Thái Lan, Trung Quốc và Bắc Ấn Độ, rơm được rải đều trên ruộng

và đốt ngay sau khi thu hoạch xong, vì vậy tỷ lệ đất mất S, P và K thấp Tại Indonesia và Philippines, rơm được phun thành đống từ máy phụt và đốt tại chỗ nên tất cả các chất dinh dưỡng đều không được trả lại cho đất Tại đồng bằng sông Cửu Long diễn ra tương tự tại các vùng trồng nấm rơm Kết quả là lâu ngày đất bị thiếu các chất như K, Si, Ca, Mg…(Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010)

Những sử dụng tiềm năng nhất của rơm rạ có thể xếp theo nhóm như sử dụng năng lượng, chế tạo và xây dựng, giảm ô nhiễm môi trường hay chăn nuôi gia súc Tuy có nhiều tiềm năng, nhưng cho đến nay việc khai thác sử dụng rơm rạ vẫn còn rất hạn chế Các nguyên nhân chủ yếu liên quan là: 1) các trở ngại về vấn đề kỹ thuật; 2) tính khả thi về kinh tế, nhất là liên quan đến các vấn đề thu hoạch, vận chuyển và bảo quản

- Đốt: Rơm rạ sau khi thu hoạch được để lại trên ruộng khô Sau đó người dân sẽ thu thành đống và đốt Đốt rơm rạ tại ruộng gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng, làm phát thải một lượng lớn khí thải độc hại, góp phần biến đổi khí hậu toàn cầu Đốt 1 ha rơm rạ có trung bình 7 tấn sẽ phát thải 9,1 tấn khí CO2, 789 kg khí CO, 398 kg các chất hữu cơ độc hại và 12 kg tro bụi

Lượng khí thải không những gây ô nhiễm ở nông thôn mà lan ra cả thành thị

ở những nơi dưới gió Nó làm che chắn tầm nhìn, tăng tai nạn giao thông và đặc biệt các bệnh về hô hấp tăng lên (Nguyễn Phước Tuyên, 2013)

- Cày vùi trực tiếp vào đất trên đồng ruộng Sau khi thu hoạch, phế phụ phẩm được để lại trên ruộng Khi người dân cày đất sẽ cày úp rơm rạ xuống phía dưới Nhờ hoạt động của vi sinh vật, rơm rạ sẽ phân hủy để thành các chất hữu cơ dễ sử dụng cho cây trồng

- Vứt bỏ bừa bãi ngoài đồng ruộng và xuống mương máng Phế phụ phẩm được bỏ lại trên đồng ruộng hoặc vứt xuống mương máng làm tắc nghẽn dòng chảy gây mùi hôi thối gây ô nhiễm nghiêm trọng

Các phương pháp tận dụng cổ truyền:

Theo các dữ liệu thu thập được, các phương pháp sử dụng sản phẩm phụ rơm rạ theo truyền thống chủ yếu bao gồm sử dụng để làm củi đốt, vật liệu xây dựng, nuôi gia súc và trồng nấm

- Lợp nhà: Ở nông thôn, trước đây người dân hay sử dụng rơm rạ cũng như lau sậy hay các loại vật liệu tương tự để làm các tấm lợp mái nhà nhẹ và không thấm nước Loại rơm được sử dụng cho mục đích này thường được trồng riêng và thu hoạch bằng tay hoặc bằng máy gặt bó (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010)

- Làm mũ, dép, xăng đan, bện dây thừng: Người ta có thể tạo ra nhiều kiểu mũ được bện từ rơm rạ Tại Anh, vài trăm năm trước đây, các mũ bện từ rơm rạ đã rất phổ biến Người Nhật, Triều Tiên có truyền thống sử dụng rơm

rạ để làm dép, xăng đan, đồ thủ công mỹ nghệ Tại một số nơi thuộc Đức như vùng Black Forest và Hunruck, người ta thường đi dép rơm trong nhà hoặc tại

lễ hội (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010)

Tại nhiều nơi trên thế giới, rơm rạ cho đến nay vẫn được sử dụng để làm đệm giường nằm cho con người và làm ổ cho một số loại vật nuôi như trâu bò Bên cạnh đó, rơm rạ cũng còn được sử dụng để làm ổ cho các loại động vật nhỏ, tuy vậy việc làm này thường hay dẫn đến gây thương tổn cho

các con vật ở miệng, mũi và mắt do những sợi rơm rất sắc dễ cứa

- Làm thức ăn cho động vật: Rơm rạ có thể được sử dụng như một thành phần thức ăn thô nuôi gia súc để đảm bảo một lượng năng lượng trong thời gian ngắn Rơm rạ có một hàm lượng năng lượng và dinh dưỡng có thể tiêu hóa được Lượng nhiệt được sinh ra trong ruột của các con vật ăn cỏ, vì vậy việc tiêu hóa rơm rạ có thể hữu ích trong việc duy trì nhiệt độ cơ thể trong thời tiết mùa đông lạnh Do mối nguy hiểm của sự co sát mạnh và hàm lượng dinh dưỡng thấp, nên việc sử dụng rơm rạ làm thức ăn chỉ nên giới hạn ở một phần của chế độ ăn cho gia súc (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010)

- Trồng nấm: Việc trồng các loại nấm ăn được bằng các phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ là một quá trình có giá trị gia tăng nhằm chuyển hóa loại nguyên liệu này từ chỗ được coi là phế thải thành thức ăn cho người Trồng nấm được coi là một trong những phương pháp sinh học tận dụng nguồn rơm

rạ có hiệu quả nhất bởi nguồn đầu mẩu rơm rạ có thể dùng quay vong lại được Các kết quả nghiên cứu cho thấy việc trồng nấm bằng rơm rạ kết hợp với hạt bông mang lại hiệu quả chuyển hóa sinh học cao nhất, đạt 12,82% (được xác định bằng tỷ lệ phần trăm chuyển hóa chất nền thành thân cây nấm trên cơ sở trọng lượng khô) Hàm lượng protein trong nấm đạt từ 26,3 – 36,7% Trồng nấm là một trong những phương pháp thay thế để giảm nhẹ các vấn đề ô nhiễm môi trường liên quan đến các phương pháp xử lý hiện nay như đốt ngoài trời hay cho cày xới với đất Trồng nấm trên nền rơm rạ còn mang lại những biện pháp khuyến khích kinh tế đối với nghề nông, coi nguồn phế thải như một nguồn nguyên liệu có giá trị và có thể phát triển các cơ sở kinh doanh sử dụng chúng để sản xuất các loại nấm giàu chất dinh dưỡng (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010)

Rơm rạ còn có thể tận dụng trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau

ví dụ như trong ngành hóa chất rơm rạ được sử dụng làm nguyên liệu thô sản xuất các sản phẩm hóa chất Trong lĩnh vực công nhiệp và xây dựng, rơm rạ

có thể tận dụng cho một loạt các ứng dụng như làm các vật liệu xây dựng như tấm lợp nhà, cách nhiệt, panen tường hay làm giấy…

1.4 Sơ lược về chế phẩm Fito – Bimomix – RR và một số mô hình xử lý rơm rạ thành phân hữu cơ bằng chế phẩm Fito – Biomix – RR

1.4.1 Chế phẩm Fito – Biomix – RR

Chế phẩm sinh học Fito – Biomix – RR là chế phẩm sinh học bao gồm các chủng vi sinh vật phân giải hữu cơ, vi sinh vật kháng bệnh cho cây trồng, các nguyên tố khoáng, vi lượng có tác dụng: phân giải nhanh và triệt để rơm,

rạ sau thu hoạch thành phân bón hữu cơ giàu dinh dưỡng phục vụ sản xuất nông nghiệp

Chế phẩm được sản xuất bởi công ty cổ phần Công nghệ sinh học Hà Nội nằm trong danh mục chế phẩm sinh học được lưu hành trong xử lý chất thải tại Việt Nam do Bộ TNMT cấp phép, số đăng ký 15/LH – CPSHMT -Thành phần chế phẩm:

+ Bacillus polyfermenticus ≥ 108 CFU/g

+ Strepfomyces thermocoprophilus ≥ 108 CFU/g

+ Trichoderma virens ≥ 108CFU/g

+ Đậu tương, cám gạo, các khoáng chất

-Vai trò: Bổ xung các chủng vi sinh vật phân giải hữu cơ có khả năng phân giải nhanh và triệt để rơm rạ thành phân bón hữu cơ giàu sinh dưỡng Ngoài ra, việc sử dụng chế phẩm Fito – Biomix – RR để xử lý rơm rạ còn có tác dụng giảm thiểu ô nhiễm môi trường do khói bụi đốt rơm, hạn chế việc lạm dụng phân hoá học và thuốc BVTV trên đồng ruộng,đồng thờivẫn đảm bảo được năng suất và nâng cao chất lượng nông sản, dần lấy lại độ phì nhiêu cho đất, làm tăng hàm lượng các chất khoáng, tăng độ tơi xốp của đất, tăng hàm lượng vi sinh vật hữu hiệu trong đất, giảm tối thiểu các loại vi sinh vật có hại, các loại mầm mống sâu bệnh hại

1.4.2 Các mô hình ứng dụng Fito – Biomix – RR xử lý phụ phẩm nông nghiệp

1.4.2.1.Các mô hình ứng dụng Fito – Biomix – RR xử lý phụ phẩm nông nghiệp thành phân hữu cơ tại một số tỉnh

Những năm gần đây, tình trạng đốt rơm, rạ tràn lan sau mỗi kỳ thu hoạch lúa của nông dân các địa phương trong tỉnh diễn ra khá phổ biến, không chỉ gây lãng phí nguyên liệu, làm mất nhiều nguyên tố dinh dưỡng quan trọng trong đất mà còn gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống, sinh hoạt của nhân dân Trước thực trạng này, nhiều đề tài nghiên cứu, dự án khoa học xử lý rơm rạ sau thu hoạch bằng chế phẩm sinh học, đăc biệt là chế phẩm Fito – Biomix – RR đã được triển khai và đem lại hiệu quả cao tại một số tỉnh như Hải Dương, Hưng Yên, Hải Phòng, Nam Định, Bắc Giang, Hòa Bình, Thanh Hóa, Thái Bình…

vụ sản xuất nông nghiệp, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tránh thoái hóa và tăng độ phì nhiêu của đất

Kết quả cho thấy cứ 5 tấn rơm, rạ sau xử lý sẽ cho 3,5 tấn phân bón hữu cơ Nếu mô hình này được áp dụng rộng rãi thì với gần 1.000 tấn rơm rạ mỗi vụ sau thu hoạch lúa của toàn tỉnh sẽ là nguồn nguyên liệu lớn phục vụ sản xuất nông nghiệp vừa tiết kiệm chi phí, vừa bổ sung nhiều nguyên tố dinh dưỡng cho ruộng đồng, góp phần phát triển nền nông nghiệp bền vững, đồng thời bảo vệ môi trường sống khu vực nông thôn

• Hưng Yên:

Theo Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Hưng Yên (2012), Hội đồng

Khoa học và Công nghệ tỉnh đã phê duyệt dự án “Ứng dụng chế phẩm vi sinh

Fito – Biomix –RR chế biến rơm rạ thành phân hữu cơ tại đồng ruộng bón cho cây trồng nhằm phát triển nền nông nghiệp bền vững tại tỉnh Hưng Yên”

Dự án được tiến hành trên cánh đồng xã Đoàn Đào (Phù Cừ) Sau mỗi

vụ thu hoạch 1 ha lúa thu được khoảng 6 tấn rơm rạ, đem xử lý sẽ thu được khoảng 4000 kg phân hữu cơ Đặc biệt, khi ứng dụng loại phân hữu cơ này bón cho cây lúa, ngô, lượng phân hóa học giảm từ 20 đến 30%, năng suất cây trồng tăng từ 10 đến 15%, góp phần tiết kiệm chi phí sản xuất và tăng giá trị kinh tế cho bà con nông dân Bên cạnh lợi ích kinh tế đem lại, việc sử dụng các chế phẩm sinh học như Fito – Biomix – RR để xử lý rơm rạ thành phân hữu cơ bón cho cây trồng sẽ tận dụng sản phẩm dư thừa sau thu hoạch nhằm

bổ sung phân hữu cơ tại chỗ, tiết kiệm chi phí và tạo thói quen cho người dân không đốt rơm rạ sau thu hoạch, bảo vệ môi trường, tăng độ phì cho đất và nâng cao năng suất, chất lượng cây trồng

Để mô hình xử lý rơm rạ bằng chế phẩm sinh học được nhân rộng, cần

sự quan tâm của các cấp, các ngành trong việc đẩy mạnh tuyên truyền để người dân nhận thức được tầm quan trọng của việc thu gom, xử lý rơm rạ sau thu hoạch làm phân ủ hữu cơ Về lâu dài, các tỉnh cần có cơ chế, chính sách khuyến khích hỗ trợ nông dân xử lý rơm rạ như đầu tư hỗ trợ tiền mua chế phẩm, đầu tư kinh phí cho công tác đào tạo, tập huấn Như vậy sẽ góp phần phát triển một nền nông nghiệp sạch, bền vững, tránh lãng phí, giảm ô nhiễm môi trường

1.4.2.2 Mô hình ứng dụng Fito – Biomix – R xử lý phụ phẩm nông nghiệp thành phân hữu cơ tại tỉnh Bắc Giang

Theo Sở KH&CN tỉnh Bắc Giang (2013), năm 2012 Trung tâm Ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ tỉnh đã triển khai thực hiện dự án “Sản xuất chế phẩm Fito – Biomix – RR xử lý rơm rạ làm phân hữu cơ phục vụ sản xuất nông nghiệp góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường nông thôn tại tỉnh

Bắc Giang”, Trung tâm đã phối hợp với Hội liên hiệp phụ nữ tỉnh Bắc Giang lựa chọn các địa điểm triển khai mô hình ứng dụng chế phẩm Fito – Biomix –

RR xử lý rơm rạ sau thu hoạch làm phân hữu cơ tại 12 xã của 04 huyện, thành phố: Yên Dũng, Việt Yên, Tân Yên và Thành phố Bắc Giang Quy mô xử lý;

3000 tấn rơm rạ trong 3 vụ (vụ mùa năm 2013, vụ xuân và vụ mùa năm 2014), cung cấp lượng phân bón cho 60 ha lúa trong vụ xuân và vụ mùa Kết quả mô hình ứng dụng chế phẩm Fito-Biomix RR xử lý rơm rạ làm phân hữu cơ:

• Kết quả theo dõi mô hình

+ Về biến động nhiệt độ của đống ủ

Kết quả theo dõi biến động nhiệt độ của các đống ủ cho thấy: Các đống

ủ đều tăng nhiệt độ cao, sau 5 ngày nhiệt độ đống ủ đã tăng lên trên 60oC, sau

15 ngày, nhiệt độ đống ủ đạt trung bình là 69oC Khoảng từ 25 ÷ 30 ngày, các đống ủ bắt đầu ổn định nhiệt độ

+ Về biến động chiều cao đống ủ

Khi có bổ sung chế phẩm vi sinh vật, các đống ủ giảm chiều cao nhanh hơn so với đối chứng Chiều cao của đống ủ giảm nhanh nhất ở giai đoạn 10 đến 15 ngày Sau khi kết thúc quá trình ủ 30 ngày, chiều cao các đống ủ đều giảm trên 50 % so với ban đầu Chiều cao các đống ủ giảm nhanh hơn so với đối chứng không bổ sung chế phẩm (độ giảm chiều cao đống ủ ở công thức đối chứng không bổ sung chế phẩm chỉ đạt 41% so với chiều cao ban đầu) Ở giai đoạn cuối quá trình ủ (ngày thứ 25 ÷ 30) độ giảm chiều cao đống ủ ít hơn cho thấy đống ủ đã ổn định

+ Về thời gian phân hủy rơm rạ

Qua theo dõi ta thấy vi sinh vật phát triển mạnh nhất ở 10 – 15 ngày với nhiệt độ cao nhất đạt 690 C và độ giảm chiều cao đống là 48,46% ứng với pha log trong chu trình sống của vi sinh vật Nhiệt độ đống ủ đi vào ổn định ở ngày thứ 25 ứng với pha cân bằng hoặc pha diệt vong trong chu trình sống của vi sinh vật Vì vậy phân ủ có thể sử dụng sau 25-30 ngày (30 -35 ngày đới với mùa đông)

• Đánh giá chất lượng sản phẩm phân hữu cơ từ rơm rạ sau khi ủ

Kết quả phân tích cho thấy, phân hữu cơ từ rơm rạ có hàm lượng hữu cơ cao 49,1 – 55% Tỉ lệ nitơ, phốt pho tương đương với phân chuồng, hàm lượng kali cao Hàm lượng vi sinh vật có ích đạt tiêu chuẩn của phân hữu cơ

vi sinh vật

• Khối lượng phân hữu cơ sản xuất được từ dự án

Kết quả theo dõi mô hình cho thấy, sau khi ủ rơm rạ, khối lượng sản phẩm phân hữu cơ thu được đạt 40 ÷ 60% khối lượng rơm rạ đem ủ ban đầu (khối lượng rơm rạ sau khi đã làm ẩm) Do vậy, tính giá trị trung bình, khối lượng phân hữu cơ thu được đạt 50% khối lượng rơm rạ đem ủ thì lượng phân hữu cơ rơm rạ thu được sau khi triển khai dự án là 1.500 tấn

1.5 Sơ lược về phân bón hữu cơ

1.5.1 Khái niệm về phân hữu cơ

Chất hữu cơ trong đất là chất được hình thành do sự phân huỷ xác thực vật như thân, lá, rễ, v.v , cơ thể vi sinh vật (VSV) và động vật đất VSV phân giải chất hữu cơ tạo ra nhóm chất mùn không đặc trưng, chiếm 10-20% tổng số, gồm các hợp chất cacbon, hidrocacbon, axit hữu cơ, rượu, este, anđehit, nhựa, cung cấp thức ăn cho thực vật; kích thích, ức chế tăng trưởng; cung cấp kháng sinh và vitamin Nhóm chất mùn điển hình gồm những chất hữu cơ cao phân tử, phức tạp được tạo ra do quá trình mùn hóa xác thực vật, VSV, động vật Axit humic, axit fulvic, humin, unmin chiếm khoảng 80- 90% tổng số Chất hữu cơ là một chỉ tiêu quan trọng của

độ phì nhiêu đất và liên quan với thành phần lý, hóa và sinh học đất Trước công nguyên hơn 2000 năm loài người đã biết dùng phân hữu cơ bón ruộng cải tạo đất, nâng cao năng suất cây trồng

Phân hữu cơ là tên gọi chung cho các loại phân được sản xuất từ các vật liệu hữu cơ như dư thừa thực vật, rơm rạ, phân súc vật, phân chuồng, phân rác

và phân xanh hoặc các chế phẩm nông nghiệp và công nghiệp vùi trực tiếp

vào đất hay ủ thành phân Sau khi phân giải có khả năng cung cấp dưỡng chất cho cây trồng, quan trọng hơn nó có khả năng tái tạo lớn Phân hữu cơ được đánh giá chủ yếu dựa vào hàm lượng chất hữu cơ (%), hoặc chất mùn có trong phân, đây là nguồn phân quý, không những tăng năng suất cây trồng mà còn làm tăng hiệu lực của phân hóa học, cải tạo và nâng cao độ phì nhiêu của đất (Đỗ Thanh Ren, 2004)

Theo Vũ Hữu Yêm (2005):"Chất hữu cơ qua chế biến hay không thông qua chế biến có tỷ lệ C/N thấp gọi là phân hữu cơ"

Theo Chính phủ (2013): Nghị định 202/2013/NĐ-CP thì: "Phân bón hữu cơ là loại phân bón được sản xuất từ nguồn nguyên liệu hữu cơ, có các chỉ tiêu chất lượng đạt quy định của quy chuẩn kỹ thuật quốc gia"

1.5.2 Phân loại và tiêu chuẩn phân hữu cơ

Theo trích dẫn từ Bùi Huy Hiền (2013) phân hữu cơ được chia thành 2 nhóm: Phân hữu cơ nhà nông (truyền thống) và phân hữu cơ công nghiệp (hữu cơ khoáng, hữu cơ sinh học, phân vi sinh và hữu cơ vi sinh)

1.5.2.1 Phân hữu cơ truyền thống

Phân hữu cơ truyền thống là loại phân có nguồn gốc từ chất thải của người, động vật hoặc từ các phế phụ phẩm trồng trọt, chăn nuôi, chế biến nông, lâm, thủy sản, phân xanh, rác thải hữu cơ, các loại than bùn được chế biến theo phương pháp ủ truyền thống Có thể chia phân hữu cơ truyền thống

ra làm 4 nhóm: i) Phân chuồng; ii) Phân rác; iii) Than bùn và iv) Phân xanh

- Phân chuồng: có ưu điểm là chứa đầy đủ các nguyên tố dinh dưỡng đa, trung và vi lượng mà một loại phân bón vô cơ không có được Ngoài ra, phân chuồng cung cấp chất mùn làm kết cấu của đất tốt lên, tơi xốp hơn, bộ rễ phát triển mạnh, hạn chế nước bốc hơi, chống được hạn, xói mòn Tuy nhiên, phân chuồng cũng có nhược điểm như: hàm lượng chất dinh dưỡng thấp nên phải bón lượng lớn, đòi hỏi chi phí vận chuyển cao, ngoài ra nếu không chế biến

kỹ có thể mang đến một số nấm bệnh cho cây trồng Phân chuồng thường được nhà nông tự sản xuất chế biến (Nguyễn Như Hà, 2010)

- Phân rác: Loại phân này làm từ rơm, rạ, thân lá các cây ngô, đậu, đỗ,

vỏ lạc, trấu, bã mía, chặt thành đoạn ngắn 20-30 cm, có thể ngâm nước vôi loãng 2-3 ngày trước khi ủ Ủ 45-60 ngày và có thể dùng bón lót, còn

ủ lâu hơn nữa có thể dùng để bón thúc Tùy theo nguyên liệu và kỹ thuật

ủ, thành phần trung bình của phân rác là %: 0,5-0,6 N; 0,4-0,6 P2O5; 0,8K2O; 3-6 CaO (Nguyễn Như Hà, 2010)

0,5 Than bùn: Than bùn được tạo thành từ xác các loài thực vật khác nhau

Xác thực vật được tích tụ lại, được đất vùi lấp và chịu tác động của điều kiện ngập nước trong nhiều năm Với điều kiện phân huỷ yếm khí các xác thực vật được chuyển thành than bùn Trong than bùn có hàm lượng chất vô cơ là 18 – 24%, phần còn lại là các chất hữu cơ (Nguyễn Như Hà, 2010) Trong nông nghiệp than bùn được sử dụng để làm phân bón và tăng chất hữu cơ cho đất Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong than bùn thay đổi tuỳ thuộc vào thành phần các loài thực vật và quá trình phân huỷ các chất hữu cơ

-Phân xanh: Phân xanh là tên gọi chung các cây hoặc lá cây tươi được ủ

hay vùi thẳng xuống đất để bón ruộng Đồng thời với tác dụng làm phân bón, cây phân xanh có thể phủ đất, chống xói mòn, bảo vệ đất và làm cây che bóng Trong quá trình phân giải của cây phân xanh (vùi trong đất) nhất là ở điều kiện ngập nước, thường phát sinh ra nhiều hợp chất độc hại đối với cây như H2S, axit butiric, CH4, C2H2, do đó, cần bón vôi, lân kèm theo để hạn chế Phương pháp chế biến phân xanh thường là trộn với đất bột, phân lân, phân chuồng, trát kín bùn, ủ khoảng 1 tháng

-Các loại phân hữu cơ khác: Phân bắc có chất lượng cao, nhưng cần ủ

kỹ hoặc sát trùng trước khi dùng Bình quân 1 người lớn thải ra trong 24 giờ

là 133 g phân tươi, gồm có 25 g chất khô, 2 g N, 4,5 g tro, 1,35 g P2O5 và 0,64

g K2O Phân gia cầm có thể là phân gà, vịt, ngan, ngỗng, bồ câu Tỷ lệ % trong phân tươi của các gia cầm biến động như sau: Nước: 56,0-77,5%; N: 0,55-1,76%; P2O5: 0,54-1,78%; K2O: 0,62-1,00%; CaO: 0,84-2,40%; MgO: 0,20- 0,74% (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2005)

- Bùn ao, bùn hồ, bùn sông: có hàm lượng mùn trung bình: 4,90%

(dao động trong khoảng 1,65 –14,90%), N tổng số: 0,23% (dao động 0,11

–0,52%), P2O5 tổng số: 0,29% (dao động 0,21- 0,48%), K2O tổng số: 0,40% (dao động 0,13-0,70%), H2S trung bình là 7,1 mg/100 g bùn (dao động 3,4 -13,6 mg/100 g) nên có thể bón cho cấy trồng (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2005)

- Tro: Tro là chất còn lại của một số vật sau khi cháy hết và thường

có màu xám Trong nông nghiệp một số nguyên liệu thực vật như cây: sắn, bông, ngô, lá dừa, mạt cưa, sau khi bị đốt có tỷ lệ tro và chất dinh dưỡng khá cao

1.5.2.2 Phân hữu cơ công nghiệp

Phân hữu cơ công nghiệp là một loại phân được chế biến từ các nguồn hữu cơ khác nhau để tạo thành phân bón tốt hơn so với bón nguyên liệu thô ban đầu Hiện nay có thể chia ra 5 loại phân hữu cơ công nghiệp, đó là: phân hữu cơ; phân hữu cơ khoáng; phân hữu cơ sinh học; phân vi sinh; phân hữu cơ vi sinh

- Phân hữu cơ chế biến: là loại phân bón được sản xuất chủ yếu từ các

nguồn nguyên liệu hữu cơ với tiêu chuẩn như sau: ẩm độ đối với phân bón dạng bột không vượt quá 25%; hàm lượng hữu cơ tổng số không thấp hơn 22%; hàm lượng đạm tổng số (Nts) không thấp hơn 2,5%; pH (đối với phân hữu cơ bón qua lá) trong khoảng từ 5 – 7 (trích dẫn từ Bùi Huy Hiền, 2013)

- Phân hữu cơ khoáng: là loại phân được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ

phối trộn thêm một hoặc nhiều yếu tố dinh dưỡng khoáng, trong đó có ít nhất một yếu tố dinh dưỡng khoáng đa lượng Loại phân này được chế biến từ các nguyên liệu hữu cơ khác nhau (than bùn, mùn rác thải thành phố, phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp ) phơi khô, nghiền nhỏ, ủ tự nhiên Sau một thời gian đưa phối trộn với phân khoáng ở các tỷ lệ khác nhau Tiêu chuẩn bắt buộc của loại phân này như sau: Hàm lượng hữu cơ tổng số không thấp hơn 15%; ẩm độ đối với phân bón dạng bột không vượt quá 25%; hàm lượng Nts + P2O5 + K2O; Nts + P2O5; Nts + K2O; P2O5 + K2O không thấp hơn 8% (trích dẫn từ Bùi Huy Hiền, 2013)

- Phân hữu cơ sinh học: là loại phân được sản xuất từ nguyên liệu hữu

cơ theo quy trình lên men có sự tham gia của vi sinh vật sống có ích hoặc các tác nhân sinh học khác Loại phân này được chế biến từ các nguyên liệu hữu

cơ khác nhau (than bùn, mùn rác thải thành phố, phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp ) phơi khô, nghiền nhỏ, ủ lên men với vi sinh vật có tuyển chọn Tiêu chuẩn của phân hữu cơ sinh học như sau: Hàm lượng hữu cơ tổng số không thấp hơn 22%; ẩm độ đối với phân bón dạng bột không vượt quá 25%; hàm lượng Nts không thấp hơn 2,5%; hàm lượng axit humic (đối với phân chế biến

từ than bùn) không thấp hơn 2,5% hoặc tổng hàm lượng các chất sinh học (đối với phân chế biến từ nguồn hữu cơ khác) không thấp hơn 2,0% hoặc pHH2O (đối với phân hữu cơ sinh học bón qua lá) trong khoảng từ 5- 7 Nếu phân có bổ sung chất điều hòa sinh trưởng thì tổng hàm lượng các chất này không vượt quá 0,5% (trích dẫn từ Bùi Huy Hiền, 2013)

- Phân vi sinh: là loại phân trong thành phần chủ yếu có chứa một hay

nhiều loại vi sinh vật sống có ích bao gồm: nhóm vi sinh vật cố định đạm, phân giải lân, phân giải kali, phân giải xenlulo, vi sinh vật đối kháng, vi sinh vật tăng khả năng quang hợp và các vi sinh vật có ích khác với mật độ phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật đã ban hành là mật độ mỗi chủng VSV có ích không thấp hơn 1 x 108 CFU/g (ml) Tùy theo công nghệ sản xuất người ta có thể chia phân vi sinh thành hai loại:

+ Phân vi sinh trên nền chất mang khử trùng có mật độ tế bào vi sinh hữu ích > 109 VSV/g (ml) và mật độ VSV tạp nhiễm thấp hơn 1/1.000 so với VSV hữu ích Phân bón dạng này được sử dụng dưới dạng nhiễm hạt,hoặc tưới phủ với liều lượng 1-1,5 kg (lít)/ha canh tác

+ Phân vi sinh trên nền chất mang không khử trùng được sản xuất bằng cách tẩm nhiễm trực tiếp sinh khối VSV hữu ích vào cơ chất không cần thông qua công đoạn khử trùng nhằm tiêu diệt các VSV có sẵn trong cơ chất Phân bón dạng này có mật độ VSV hữu ích >106 VSV/g (ml) và được sử dụng với

số lượng từ vài trăm đến hàng nghìn kg (lít)/ha Trên cơ sở tính năng tác dụng của các chủng loại VSV sử dụng, phân bón VSV còn được gọi dưới các tên:

* Phân VSV cố định nitơ (phân đạm vi sinh, nitragin) chứa các VSV sống cộng sinh với cây bộ đậu, hội sinh trong vùng rễ cây trồng cạn hay tự do trong đất, nước có khả năng sử dụng nitơ (N) từ không khí tổng hợp thành

đạm cung cấp cho đất và cây trồng

* Phân VSV phân giải hợp chất phốt pho khó tan (phân lân vi sinh, photphobacterin) sản xuất từ các VSV có khả năng chuyển hóa các hợp chất phốt pho khó tan thành dễ tiêu cho cây trồng sử dụng

*Phân VSV kích thích, điều hòa sinh trưởng thực vật chứa các VSV có khả năng sản sinh hoạt chất sinh học có tác dụng điều hòa, kích thích quá trình trao đổi chất của cây

* Phân VSV có chứa các chủng VSV đối kháng vi khuẩn/vi nấm gây bệnh vùng rễ cây trồng cạn

* Phân VSV đa chủng, phân VSV chức năng có chứa hỗn hợp các VSV có khả năng cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, sinh tổng hợp hoạt chất kích thích sinh trưởng thực vật và đối kháng vi khuẩn, vi nấm gây bệnh vùng rễ cây trồng có tác dụng cung cấp dinh dưỡng và nâng cao hiệu quả sử dụng phân khoáng, đồng thời có khả năng hạn chế bệnh vùng

rễ cây trồng do vi khuẩn hoặc vi nấm gây ra, qua đó nâng cao năng suất nông sản và hiệu quả kinh tế

- Phân hữu cơ vi sinh: là loại phân được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ

có chứa ít nhất một chủng vi sinh vật sống có ích với mật độ phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật đã ban hành, cụ thể như sau: hàm lượng hữu cơ tổng số không thấp hơn 15%; ẩm độ đối với phân bón dạng bột không vượt quá 30%; mật độ mỗi chủng VSV có ích không thấp hơn 1 x 106 CFU/g (ml) Đối với tất cả các loại phân hữu cơ công nghiệp, các chỉ tiêu định lượng bắt buộc trong phân bón như sau: asen (As) không vượt quá 3,0 mg/kg (lit) hoặc ppm; cadmi (Cd) không vượt quá 2,5 mg/kg (lit) hoặc ppm; chì (Pb) không vượt quá 300,0 mg/kg (lit) hoặc ppm; thủy ngân (Hg) không vượt quá 2,0 mg/kg (lit) hoặc ppm; mật độ tế bào vi khuẩn Salmonella không phát hiện trong 25 g hoặc 25

ml mẫu kiểm tra (CFU) (Nguyễn Như Hà, 2010)

1.5.3 Vai trò của phân hữu cơ

Phân hữu cơ nói chung có ưu điểm là chứa đầy đủ các nguyên tố dinh dưỡng đa, trung và vi lượng mà không một loại phân khoáng nào có được

Ngoài ra, phân hữu cơ cung cấp chất mùn làm kết cấu của đất tốt lên, tơi xốp hơn, bộ rễ phát triển mạnh, hạn chế mất nước trong quá trình bốc hơi từ mặt đất, chống được hạn, chống xói mòn (Nguyễn Như Hà, 2010) Vào những năm của thập kỷ 60 thế kỷ 20 do nguồn phân khoáng có hạn nên sử dụng phân chuồng bình quân hơn 6 tấn/ha/vụ Trong giai đoạn 15 năm (1980-1995) việc sản xuất và sử dụng phân hữu cơ có giảm sút, nhưng từ năm 1995 lại đây

do yêu cầu thâm canh, do sự khuyến khích sản xuất, sử dụng phân hữu cơ được phục hồi, nên số lượng phân hữu cơ được sản xuất, sử dụng đã tăng lên đáng kể Kết quả điều tra của Viện Thổ nhưỡng Nông hoá ở một số vùng đồng bằng, trung du Bắc bộ và Bắc Trung bộ cho thấy bình quân mỗi vụ cây trồng bón khoảng 8-9 tấn/ha/vụ Ước tính toàn quốc sản xuất, sử dụng khoảng

65 triệu tấn phân hữu cơ/năm

Bón phân hữu cơ làm tăng năng suất cây trồng Kết quả nghiên cứu khoa học trong rất nhiều năm của các viện, trường, cũng như kết quả điều tra kinh nghiệm của các hộ nông dân cho thấy, năng suất cây trồng và hiệu quả kinh tế cao, ổn định ở những nơi có bón tỷ lệ N hữu cơ và N vô cơ cân đối với

tỷ lệ N tính từ hữu cơ chiếm khoảng 25-30% tổng nhu cầu của cây trồng Ước tính do bón phân hữu cơ năng suất cây trồng đã tăng được 10-20% Nếu tính riêng về thóc do bón phân hữu cơ (chủ yếu là phân chuồng) đã đạt khoảng 2,5-3,0 triệu tấn thóc/năm Bón phân hữu cơ còn làm giảm bớt lượng phân khoáng cần bón do phân hữu cơ có chứa các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng, trung lượng và vi lượng Kết quả nghiên cứu và điều tra cho thấy nếu bón 10 tấn phân chuồng/ha có thể giảm bớt được 40-50% lượng phân kali cần bón (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2010)

Bón chất hữu cơ sẽ cải thiện được các tính chất vật lý đất, hóa học và sinh học của đất; đồng thời hạn chế mức độ độc hại của một số nguyên tố như: nhôm (Al), sắt (Fe); giảm bớt sự cố định lân trong đất dưới tác dụng kết hợp Al3+, Fe3+ dưới dạng phức chất; nâng cao sự hoà tan lân ở dạng phốt phát sắt hoá trị ba dưới tác dụng khử ôxy Bón phân hữu cơ có tác dụng làm giảm rửa trôi, giảm bốc hơi của phân đạm bón vào Do đó, hiệu

quả sử dụng của phân đạm vô cơ tăng lên, hiệu suất sử dụng phân đạm của lúa có thể tăng lên 30 – 40% trên nền bón phân hữu cơ so với nền không bón (Nguyễn Như Hà, 2010) Từ những tác dụng tổng hợp của phân hữu cơ

đã nêu ở trên, bón phân hữu cơ góp phần cải thiện được chất lượng nông sản, nhất là với những cây rau, hoa quả, lúa đặc sản, như giảm làm lượng nitrat, tăng hàm lượng vitamin, các hợp chất tạo hương, vị,…

Nông nghiệp thế kỷ 21 không phải là nền nông nghiệp sinh học mà là một nền nông nghiệp sinh thái, nông nghiệp sạch Để đáp ứng nhu cầu lương thực, thực phẩm ngày càng tăng, nhiệm vụ của loài người là phải tạo ra một nền nông nghiệp thâm canh bền vững Trong đó cùng với việc sử dụng tối thích phân khoáng, tái sử dụng tàn dư thực vật làm phân bón hữu cơ, giảm đến tối đa những chất phế thải và việc mất dinh dưỡng để không làm ô nhiễm môi trường sinh thái Đồng thời phải làm cho đất phát huy tác dụng tích cực hơn, trở thành nơi đồng hóa chất thải, biến chất thải thành nguồn chất dinh dưỡng; phụ phẩm nông nghiệp trở thành một phần của hệ thống sản xuất

1.6 Tình hình nghiên cứu hàm lượng nitrat (NO 3 − ) trong rau

1.6.1 Vai trò của N đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây rau

Tỷ lệ Nitơ trong cây biến động từ 1 – 6% trọng lượng chất khô N là yếu

tố quan trọng hàng đầu đối với cơ thể sống vì nó là thành phần cơ bản của các Protein – chất cơ bản biểu hiện sự sống.Nitơ nằm trong nhiều hợp chất cơ bản cần thiết cho sự phát triển của cây như diệp lục và các chất men Các bazơ nitơ là thành phần cơ bản của axit nucleic, trong các AND và ARN của nhân

tế bào, nơi cư trú các thông tin di truyền đóng vai trò quan trọng trong việc tổng hợp Protein.Do vậy N là yếu tố cơ bản trong việc đồng hóa C, kích thích

sự phát triển của bộ rễ và hút các yếu tố dinh dưỡng khác

Cây trồng được bón đủ đạm lá có màu xanh thẫm, cây sinh trưởng khỏe mạnh, chồi búp phát triển và cho năng suất cao Trường hợp thiếu đạm lá cây

có màu vàng, sinh trưởng kém, còi cọc, có khi bị thui chột, thậm chí rút ngắn thời gian tích lũy hoàn thành chu kỳ sống, hạn chế khả năng của giống cây Tuy nhiên trong trường hợp bón thừa đạm lá cây có màu xanh tối, thân lá

mềm, tỷ lệ nước cao, dễ mắc sâu bệnh, dễ lốp đổ và kéo dài thời gian sinh trưởng Bón nhiều đạm và không cân đối thì dẫn đến sự tích lũy nitrat trong cây và làm ô nhiễm nitrat trong đất và nước ngầm

1.6.2 Quá trình chuyển hóa đạm trong cây

Cây trồng hút đạm ở cả hai dạng NH4+ và NO3- Mức độ hấp thu nhiều N-NH4+ hay N-NO3- của cây phụ thuộc vào tuổi, loại cây trồng, môi trường và các yếu tố khác Một số loại rau như bắp cải, củ cải sử dụng được cả hai dạng NH4+ và NO3- nhưng cải xoăn, bí, các loại đậu sinh trưởng tốt hơn khi cung cấp N-NO3-, các loại cây như cà chua, khoai tây lại thích hợp môi trường dinh dưỡng có tỷ lệ N-NO3-/N-NH4+ cao Nhiệt độ cũng ảnh hưởng rất lớn đến việc hấp thu N-NO3- hơn N-NH4+, đặc biệt ở nhiệt độ 2 – 160C

1.6.3 Những yếu tố gây tồn dư NO 3 - trong rau

Theo các nhà khoa học thì có đến 20 yếu tố gây tồn dư nitrat trong nông sản như: nhiệt độ, ánh sáng, đất đai, nước tưới, biện pháp canh tác…nhưng nguyên nhân chủ yếu được các nhà nông học khẳng định đó là phân bón đặc biệt là phân đạm, do sử dụng không đúng: bón với liều lượng quá cao, bón sát thời kỳ thu hoạch, bón không cân đối với lân, kali và vi lượng

1.6.3.1 Ảnh hưởng của phân bón đến tồn dư nitrat trong rau

- Phân đạm: Trong các loại phân bón dùng cho cây trồng thì phân

đạm được sử dụng nhiều nhất và cũng là yếu tố then chốt quyết định năng suất cây trồng Thực tế, cây trồng được cung cấp đủ đạm sẽ phát triển mạnh, tổng hợp được nhiều chất tạo nên sinh khối và tăng sản phẩm Nhưng bón nhiều đạm trong điều kiện quang hợp, hô hấp kém, không đủ xetoaxit để chuyển hóa N-NO3- thành N-NH4+rồi thành axitamin, N sẽ tích lũy trong cây

ở dạng nitrat hoặc Cyanogen

*Ảnh hưởng của liều lượng đạm bón đến năng suất và tồn dư NO 3

trong rau

-Ở Việt Nam do chạy theo năng suất và lợi nhuận, người sản xuất đã lạm dụng phân đạm Trong khi sử dụng phân đạm theo chiều hướng gia tăng thì việc sử dụng phân lân và phân kali rất ít, phối hợp theo tỷ lệ không hợp lý điều đó đã làm cho hàm lượng nitrat trong thương phẩm rất cao

Kết quả điều tra ở 3 huyện Thanh Trì, Gia Lâm và Đông Anh của thành phố Hà Nội năm 2000, Đinh Văn Hùng và nnk (2005) cho biết cho biết: nông dân sử dụng lượng đạm lớn và mất cân đối với phân lân và kali; đặc biệt đối với cây rau đậu, lượng phân đạm sử dụng phổ biến ở mức 500 kg N/ha với su hào, bắp cải là 550 kg N/ha, cà chua là 640 kg N/ha

Theo Đặng Thu Hòa (2002) khi khảo sát tình hình sử dụng phân bón cho rau ở một số vùng chuyên canh rau của Hà Nội cũng cho kết quả tương

tự, lượng phân đạm nông dân sử dụng thường gấp từ 2-3 lần so với quy trình sản xuất rau an toàn, trong khi đó phân lân và kali sử dụng rất ít thậm chí không sử dụng

Các kết quả nghiên cứu đều khẳng định sử dụng lượng lớn phân đạm và không hợp lý là nguyên nhân dẫn đến hàm lượng nitrat cao trong sản phẩm.Tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của lượng đạm bón đối với sự tích lũy nitrat trong rau cải bẹ xanh trền nền đất xám tại thành phố Hồ Chí Minh, Phạm Minh Tâm (2001) cho thấy năng suất cải bẹ xanh tăng dần khi tăng lượng đạm bón, cao nhất ở mức bón 150 kg N/ha, tuy vậy thì hàm lượng NO3- trong rau khi thu hoạch quan hệ chặt với lượng đạm bón, từ 31,7mg NO3-/kg rau tươi ở mức 0 kg N/ha lên 524,9 mg NO3-/kg ở mức 180 kg N/ha Kết quả nghiên cứu của Đặng Thu Hòa (2002) trên đất phù sa sông Hồng cũng cho kết quả tương tự, tăng lượng đạm bón làm tăng sựu tích lũy nitrat trong rau, với rau muống tăng mức đạm bón từ 120 kg N/ha lên 180 kg N/ha thì hàm lượng NO3- trong rau tăng lên thêm 250 mg/kg rau

*Ảnh hưởng của thời gian bón thúc đạm lần cuối đến thu hoạch tới mức độ

tích lũy NO3 - trong rau xanh

Ngoài việc sửu dụng một lượng lớn phân đạm thì thời gian kết thúc bón đạm trước khi thu hoạch cũng là một hiện tượng rất phổ biến ở tất cả các vùng trồng rau trong cả nước Nông dân thường thu hoạch rau chỉ sau khi bón đạm

3 – 7 ngày (Tạ Thu Cúc, 1996), (Đặng Thu Hòa, 2002), (Phạm Minh Tâm, 2001) Người sản xuất hầu như không quan tâm đến tồn dư nitrat trong rau mà thời gian thu hoạch do thị trường quyết định, đặc biệt vào mùa khan hiếm rau

Nhiều kết qủa nghiên cứu đã chứng minh rằng, tồn dư NO3- trong rau liên quan chặt chẽ tới sự cung cấp đạm và quá trình quang hợp trước lúc thu hoạch Nếu có đủ thời gian và điều kiện để cây quang hơp mạnh tạo ra glucid

và hô hấp tạo ra acetoacid thì hàm lượng NO3- trong cây không đến mức gây độc Do đó thời gian bón đạm trước khi thu hoạch quyết định đến tồn dư nitrat trong rau Tuy vậy khả năng hấp thụ N và tích lũy NO3- nhanh hay chậm còn phụ thuộc vào từng loại rau Hầu hết các loại rau có hàm lượng NO3- đạt cao nhất sau khi bón thúc đạm lần cuối từ 3 – 10 ngày

Theo Phạm Minh Tâm (2001) khi nghiên cứu trên rau cải xanh tại thành phố Hồ Chí Minh cho kết quả: với mức bón 90 kg N/ha thì hàm lượng nitrat trong cải bẹ xanh đạt cực đại ở 16 ngày sau bón thúc đạm lần cuối và giảm mạnh ở các ngày tiếp theo Kết quả nghiên cứu trong thí nghiệm chậu vại trên nền đất phù sa sông Hồng tại Hà Nội, Đặng Thu Hòa (2001) cho biết: đối với rau muống ở mức bón 120 – 210 kg N/ha thì hàm lượng nitrat trong rau muống đạt cao nhất trong khoảng 7 – 10 ngày sau bón thúc đạm lần cuối giảm dần ở những ngày tiếp theo, với xà lách và dưa chuột hàm lượng nitrat đạt cao nhất ở ngày thứ 3 – 5

*Ảnh hưởng của dạng đạm bón đến tồn dư nitrat trong rau

Bón dạng đạm khác nhau (NH4+ hoặc NO3-) cũng có ảnh hưởng khác nhau đến sự tích lũy nitrat trong cây Tác giả Venter và cs (2007) cho rằng bón phân đạm dạng NO3- làm tích lũy NO3- trong rau cao hơn dạng đạm NH4+ và

sử dụng phân bón CaCN2 (caixianamit) thì hàm lượng NO3- trong rau đạt thấp nhất Theo Phạm Minh Tâm (2001) cùng với mức đạm bón là 90N/ha, với cải

bẹ xanh khi bón dạng đạm NH4NO3 và ure sự tích lũy đạm trong rau cao hơn

so với khi bón phân NPK và (NH4)2SO4

- Phân lân: Trong cây tỷ lệ P biến động từ 0,1 – 0,4% chất khô, trong đó P

ở dạng hữu cơ là chính Lân hữu cơ đa dạng đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất, hút chất dinh dưỡng Dạng hợp chất cao năng chứa lân quan trọng nhất, phổ biến nhất là ATP và ADP cần cho quá trình quang hợp, khử NO3-trong cây, tổng hợp protein và các hợp chất quan trọng khác

Vai trò của lân đối với sự tích lũy NO3- trong cây cũng đã được rất nhiều nghiên cứu khẳng định Khi sử dụng lân ở các mức khác nhau đối với bắp cải và cà chua trên nền bón đạm tại Đông Anh (Hà Nội ), Bùi Quang Xuân và cs (1996) cho thấy: Với cải bắp, cùng với mức bón đạm nếu không bón lân hàm lượng N – NO3- trong rau giảm xuống 540 mg/kg, và ở mức bón

120 P2O5/ha thì hàm lượng N – NO3- trong rau khi thu hoạch với rau bắp cải

là 480 mg/kg tươi

Như vậy bón phân lân có tác dụng tăng cường chuyển hóa đạm khoáng thành đạm protit làm giảm sự tích lũy NO3- trong rau Tuy vậy tại các vùng trồng rau hiện nay lượng phân lân sử dụng thường chỉ đạt khoảng 50% so với qui trình sản xuất rau an toàn, như cà chua 21 – 40 kg P2O5/ha so với qui trình là 60 kg P2O5/ha (Đặng Thu Hòa, 2003) Có thể nói sử dụng phân lân ít trong khi đó phân đạm sử dụng với mức cao nên dẫn đến sự tích lũy nitrat cao trong sản phẩm

- Phân kali: Cũng như lân, nông dân hầu như chưa có thói quen sử dụng phân

kali Các kết quả điều tra đều cho thấy lượng phân kali bón cho rau thường rất

ít, thậm chí không bón Các nghiên cứu đã khẳng định cùng với phân lân, phân kali được bón kết hợp cùng với phân đạm cũng có tác dụng làm giảm tích lũy NO3- trong rau rõ rệt hơn khi chỉ bón riêng rẽ đạm Tạ Thu Cúc (1996), khi tăng liều lượng kali, hàm lượng NO3- trong rau cải bắp giảm xuống, bón thúc phân kali cho rau sau khi sinh trưởng và phát dục sẽ làm giảm lượng nitrat trong cây

-Phân hữu cơ: Việc bón phân hóa học chỉ là biện pháp trước mắt, tức thời,

nếu chỉ bón đơn thuần phân hóa học thì về lâu dài đất sẽ bị bạc màu, sức sản xuất cuả đất giảm Bón phân hữu cơ nhằm cân đối dinh dưỡng và cơ chất cho đất tăng cường độ màu mỡ tự nhiên của đất Hướng tới mục tiêu “nông nghiệp bền vững” thì biện pháp ổn định hữu cơ trong đất là rất quan trọng Đối với đất trồng rau nếu thời gian canh tác lâu dài và liên tục, sử dụng phân đạm hóa học, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, không bón phân hữu cơ sẽ làm cho đất chai cứng, giảm độ xốp, độ thoáng khí, giảm khả năng thấm thoát

nước, khi sự phát triển của hệ rễ bị giới hạn sẽ ảnh hưởng đến hấp thu dinh dưỡng của rau Ngoài ra phân hữu cơ còn là nguồn cung cấp dinh dưỡng tổng hợp đa, trung, vi lượng, các vitamin, kích thích sinh trưởng…làm tăng chất lượng nông sản, tăng cường hoạt động các vi sinh vật đất, các quá trình chuyển hóa, tuần hoàn chất dinh dưỡng, sự cố định đạm, sự nitrat hóa và sự phân hủy các chất độc hại…Phân hữu cơ ở một thời điểm nhất định có sự giải phóng đạm vì vậy ngoài chức năng cải tạo đất phân hữu cơ còn là nguồn cung cấp đạm cho cây, vì vậy cũng như đạm nếu sử dụng phân hữu

cơ với liều lượng quá cao, đạm được giải phóng nhiều vào giai đoạn cuối

sẽ gây tồn dư NO3- cao trong sản phẩm Theo Bùi Quang Xuân và cs (1996) cũng với liều lượng phân vô cơ, bón thêm phân chuồng đã làm tăng hàm lượng nitrat trong cải bắp, nếu bón liều lượng quá cao 45 tấn PC/ha thì hàm lượng nitrat trong cải bắp tăng mạnh, liều lượng thích hợp nhất để tăng năng suất và an toàn là 15 tấn PC/ha

Phương pháp bón phân chuồng cũng ảnh hưởng rõ đến hàm lượng nitrat trong rau: bón lót 50% và bón thúc 50% lượng phân chuồng làm tăng hàm lượng nitrat trong bắp cải lên 834 mg NO3-/kg so với 529 mg NO3-/kg khi bón lót 100% lượng phân chuồng (Bùi Quang Xuân và cs, 1996)

Thực tế hiện nay lượng phân chuồng sử dụng cho cây trồng rất ít do nguồn phân hữu cơ và nguy hại hơn là tập quán rất phổ biến ở hầu hết các vùng trồng rau trong cả nước là bón phân tươi, nước giải trực tiếp cho rau theo định kỳ 3 – 5 ngày một lần (Đặng Thu Hòa, 2002), đây cũng là một nguyên nhân gây tích lũy nitrat và các hóa chất độc hại trong rau

- Phân vi lượng: Sự tích lũy NO3- gắn liền với quá trình khử NO3- và quá trình đồng hóa đạm trong cây Các quá trình này liên quan chặt chẽ đến các quá trình khác như quang hợp, hô hấp và chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của hệ enzyme và các hợp chất cao năng Hiện nay có khoảng 1000 hệ enzyme trong

đó có khoảng 1/3 số hệ enzyme này được hoạt hóa bằng các nguyên tố vi lượng Điển hình là các enzym tham gia trong chuỗi phản ứng khử NO3- thành NH4+ như Nitratreductaza chứa Mo, Cu và Hydroylaminreductaza chứa Mn,

Mo Cây trồng nghèo Bo dẫn đến tích lũy NO3- trong thân và rễ, lá do bị ức chế qua trình khử NO3- tổng hợp aminoacid Thiếu Mn ảnh hưởng nghiêm trọng tới chuỗi dây chuyền trong quang hợp, ảnh hưởng tới quá trình phosphoril hóa, quá trình khử CO2 làm tích lũy NO3- trong cây Mo nằm trong cấu trúc của enzyme nitratredutaza có vai trò thúc đẩy quá trình khử CO2 trong cây Cu có vai trò thúc đẩy quá trình quang hợp của cây Như vậy chế

độ dinh dưỡng thiếu các nguyên tố vi lượng cũng là nguyên nhân gây tồn dư nitrat trong rau

1.6.3.2 Ảnh hưởng của khí hậu, thời tiết, ánh sáng, thu hoạch và bảo quản đến tồn dư nitrat trong rau

Dư lượng NO3- trong rau chịu ảnh hưởng rất lớn của yếu tố khí hậu thời tiết Trong giai đoạn cuối chuẩn bị thu hoạch, nếu gặp thời tiết lạnh, trời âm u thì khả năng tích lũy NO3- rất lớn Các cây trồng trong điều kiện bình thường

có dư lượng NO3- thấp hơn cây trồng trong nhà kính từ 2 – 12 lần, nhất là các cây ăn lá, với cùng một lượng phân đạm bắp cải trồng trong nhà kính có hàm lượng NO3- cao hơn so với khi trồng ngoài đồng (Venter và cs, 2007) Mật dộ cây trồng cũng là yếu tố làm tăng hoặc giảm lượng nitrat trong cây Khi trồng dày, lượng nitrat sẽ tăng lên do điều kiện chiếu sáng yếu Thời gian chiếu sáng trong ngày dài thì hàm lượng nitrat trong cây sẽ giảm, nếu giảm mức chiếu sáng 20% thì hàm lượng nitrat trong quả dưa chuột tăng lên 2,5 lần (Cantlife, 1972)

Nhiệt độ cũng ảnh hưởng tới hàm lượng NO3- trong rau: nếu nhiệt độ quá cao cũng gây trở ngại cho quá trình khử nitrat ở rễ nên hàm lượng NO3-trong rau sẽ cao

1.6.3.3 Ảnh hưởng của đất trồng, nước tưới bị ô nhiễm tới mức độ tồn dư NO3 - trong rau

Thực tế môi trường đất, nước luôn là nơi tiếp nhận các nguồn thải Tại những vùng sản xuất nông nghiệp môi trường dất, nước chịu ảnh hưởng rất lớn của quá trình thâm canh trong nông nghiệp, các nguồn thải do sản xuất công nghiệp, nước thải đô thị…và một điều tất yếu từ môi trường theo vòng

tuần hoàn sẽ đi vào nông sản

Các nghiên cứu nước ngoài với việc sử dụng nguyên tử nito đánh dấu đã chỉ ra rằng bón phân đạm có hệ thống và lớn hơn 200 kg N/ha có ảnh hưởng đến vòng tuần hoàn đạm trong sinh thái đồng ruộng: Nitrat hóa dẫn tới rửa trôi nitrat làm ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm khi có nồng độ N – NO3-

> 10 mg/l Trong điều kiện yếm khí bón phân đạm dạng NO3- cho đất lúa ngập nước có thể xảy ra quá trình phản nitrat hóa (denitrification) gây mất đạm và làm gia tăng thành phần khí nhà kính (N2O) tiền đề gây mưa axit (Ramos, 1994)

1.6.4 Tác động của dư lượng nitrat đến sức khỏe con người

Có hơn 97% thực phẩm bị nhiễm nitrat từ việc tiêu thụ các loại rau, đóng góp đáng kể nhất là khoai tây (32%) và xà lách (29%), với sự đóng góp nhỏ hơn: bắp cải (8,9%), cải xông (5,6%), cải bó xôi trắng (5,4%) (dẫn theo Hmelak và Cencic, 2013)

Trong hệ thống tiêu hóa nitrat (NO3-) bị khử thành nitrit (NO2-):

2H+ + 2e = H2O

NO3- + 2e + 2H+ = NO2- + NAD+ + H2O

Trong dạ dày con người, do tác dụng của hệ vi sinh vật, các loại enzym

và do các quá trình hóa sinh mà NO2-dễ dàng tác dụng với các acid amin tự do tạo thành nitrosamine gây nên ung thư, đ ặc biệt là ung thư dạ dày (Bùi Quang Xuân và cs, 1996; Ramos, 1994, dẫn theo Phan Thị Thu Hằng, 2008) Các acid amin trong môi trường acid yếu, đặc biệt với sự có mặt của NO2- dễ dàng

bị phân hủy thành andehyt và acid amin bậc 2 từ đó tiếp tục chuyển thành nitrosamine Trong máu, ảnh hưởng tiêu biểu nhất của nitrit là khả năng phản ứng với hemoglobin (oxy Hb) để tạo thành methaemoglobin (met Hb) và nitrat:

NO2- + OxyHgb (Fe2+) metHgb (Fe3+) + NO3

-Kết quả của sự hình thành meHb là việc cung cấp oxy cho các mô bị suyyếu gây ra hội chứng trẻ xanh ở trẻ em Nồng độ methaemoglobin lớn hơn 50% có thể nhanh chóng dẫn đến hôn mê và tử vong

Nitrat (NO3-) có thể gây độc cho con người ở liều lượng 4 g/ngày, ở