Nghiên cứu sử dụng phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp đến cây lúa trên đất phù sa sông hồng, tỉnh hải dương

Mục tiêu cụ thể - Thu thập thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Hải Dương - Nghiên cứu tiềm năng sử dụng phế phụ phẩm làm phân bón cho sảnxuất lúa - Thực trạng thu gom

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận làtrung thực

Tôi xin cam đoan rằng , mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Khóa luận tôi đãđược cám ơn và các thông tin đã được trích dẫn chuyên đề đã được ghi nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Sinh viên

Nguyễn Thị Thủy

LỜI CẢM ƠN

Sau bốn năm ngồi ghế của giảng đường đại học và trải qua một đợt thựctập bốn tháng tại Viện Môi Trường Nông Nghiệp và tại xã Cẩm Đoài huyệnCẩm Giàng Hải Dương là khoảng thời gian giúp tôi vận dụng và kiểm chứngnhững gì đã học tại nhà trường vào trong thực tế.Qua đó đã giúp tôi rút ra nhữngkinh nghiệm qúy báu là hành trang cho con đường sự nghiệp của tôi sau này

Để hoàn thành tốt qúa trình thực tập và luận văn tốt nghiệp ngoài sự nỗlực của bản thân tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm của giúp đỡ nhiệt tìnhcủa các tập thể cá nhân

Đầu tiên tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Tài nguyên & Môitrường, các thầy cô giáo bộ môn quản lý môi trường đã tạo điều kiện giúp đỡ tôihoàn thành khóa luận này

Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn tới sự hướng dẫn tận tình của cô giáo

TS Đinh Thị Hải Vân và của thầy PGS.TS Mai Văn Trịnh trong suốt thời giantôi thực hiện khóa luận này

Tôi cũng xin cảm ơn các anh chị phòng Viện Môi Trường Nông Nghiệp

đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cán bộ và nhân dân xã Cẩm Đoài đãgiúp đỡ nhiệt tình tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực tập tại địa phương

Đặc biệt gia đình bạn bè là những người đã động viên giúp tôi hoàn thànhluận văn tốt nghiệp này Tôi xin cảm ơn

Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới tất cả

Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Sinh viên

Nguyễn Thị Thủy

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

1.2.1 Mục đích nghiên cứu 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.3 Yêu cầu nghiên cứu 3

Phần 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

2.1 Tổng quan về phế phụ phẩm nông nghiệp 4

2.1.1 Khái niệm, nguồn gốc, thành phần và phân loại phế phụ phẩm nông nghiệp 4

2.1.1.1 Khái niệm 4

2.1.1.2 Nguồn gốc 4

2.1.1.3 Thành phần 5

2.1.1.4 Phân loại 6

2.1.2 Thực trạng phế phụ phẩm nông nghiệp trên thế giới 7

2.1.2.1 Thực trạng phát thải phế phụ phẩm nông nghiệp trên thế giới 7

2.1.2.2 Các biện pháp xử lý đã được áp dụng trên thế giới 8

2.1.3 Thực trạng phế phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam 20

2.1.3.1 Thực trạng phát thải phế phụ phẩm nông nghiệp tại Việt Nam 20

2.1.3.2 Các biện pháp xử lý đã được áp dụng tại Việt Nam 23

2.2 Tác động của phế phụ phẩm nông nghiệp đến môi trường và sức khỏe con

người 27

2.3 Các quan điểm sử dụng phân bón trong trồng trọt 28

2.3.1 Sử dụng phân bón hữu cơ 29

2.3.2 Sử dụng phân bón vô cơ 30

2.3.3 Sử dụng phối hợp phân bón hữu cơ- vô cơ 31

Phần 3: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

3.1 Đối tượng nghiên cứu 33

3.2 Phạm vi nghiên cứu 33

3.3 Nội dung nghiên cứu 33

3.4 Phương pháp nghiên cứu 33

3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 33

3.4.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp 34

3.4.2.1 Phương pháp điều tra phỏng vấn 34

3.4.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa 34

3.4.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 34

3.4.4 Phương pháp tính hiệu quả kinh tế 34

3.4.5 Phương pháp xử lí số liệu 35

Phần 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 36

4.1 Điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội 36

4.1.1 Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội chung của tỉnh Hải Dương 36

4.1.2 Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội của xã Cẩm Đoài huyện Cẩm Giàng 38

4.2 Tiềm năng sử dụng phế phụ phẩm làm phân bón cho sản xuất lúa 39

4.3 Các công nghệ xử lý phế phụ phẩm làm phân bón cho sản xuất lúa và xử lý ô nhiễm môi trường tại xã Cẩm Đoài 40

4.3.1 Các hình thức xử lý phế thải đang được áp dụng 40

4.3.2 Đánh giá của người dân về các hình thức xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp

44

4.4 Phương pháp sản xuất phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp áp dụng cho cây lúa tại tỉnh Hải Dương 46

4.4.1 Quy trình công nghệ ủ phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp 47

4.4.2 Đánh giá ảnh hưởng của việc bón phân hữu cơ từ rơm rạ lên cây lúa trên địa bàn nghiên cứu 52

4.5 Giải pháp đề xuất được đưa ra phù hợp với điều kiện địa phương 60

Phần 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64

5.1 Kết luận 64

5.2 Kiến nghị 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

PHỤ LỤC 70

DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

CS : Cộng sự

ĐBSH : Đồng bằng sông Hồng

DC : Đối chứng

ĐH : Đại học

FAO : Food and Agriculture Organization

(Tổ chức lương thực và nông nghiệp)GDP : Gross domestic product

HĐND : Hội đồng nhân dân

PGS.TS : Phó Giáo Sư Tiến Sĩ

PTNT : Phát triển nông thôn

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Hàm lượng xenluloza trong một số tàn dư thực vật tên đồng ruộng 6

Bảng 2.2 Khối lượng phế thải để lại của một số cây lương thực chính trên thế giới 7

Bảng 2.3 Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2011 7

Bảng 2.4 Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp 10

Bảng 2.5 Ứng dụng rơm rạ trong lĩnh vực hóa chất 11

Bảng 2.6 Diện tích gieo trồng một số cây trồng chính tại Việt Nam 21

Bảng 2.7 Sản lượng một số cây trồng chính 21

Bảng 2.8.Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp 23

Bảng 2.9 Giá trị dinh dưỡng của một số phụ phẩm nông nghiệp ở Việt nam 27

Bảng 4.1 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa năm 2013 39

Bảng 4.2 Khối lượng phế phụ phẩm từ một số cây trồng chính năm 2011 tại Hải Dương 40 Bảng 4.3 Lượng khí thải tạo ra khi đốt rơm rạ ngoài đồng 43

Bảng 4.4 Một số chỉ tiêu phân tích chất lượng phân ủ tại Hải Dương 51

Bảng 4.5 Hình thái phẫu diện 53

Bảng 4.6 Ảnh hưởng của phân hữu cơ đến thành phần cơ giới đất 53

Bảng 4.7 Ảnh hưởng của phân hữu cơ đến tính chất hóa học của đất tại xã Cẩm Đoài 54

Bảng 4.8 Ảnh hưởng của phân hữu cơ tái chế từ phế phụ phẩm nông nghiệp đến sinh trưởng, phát triển của cây lúa ở thời kì tỉa dặm 56

Bảng 4.9 Ảnh hưởng của phân hữu cơ tái chế từ phế phụ phẩm nông nghiệp đến sinh trưởng, phát triển của cây lúa ở thời kì đẻ nhánh 56

Bảng 4.10.Ảnh hưởng của việc bón phân hữu cơ sinh học tới sinh trưởng và năng suất của lúa 57

Bảng 4.11 Hiệu quả kinh tế khi xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp 59

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2 1 Hiện trạng sử dụng rơm 28

Hình 2 2 Hiện trạng sử dụng trấu 28

Hình 2.3 Hiện trạng sử dụng rạ 28

Hình 2.4.Hiện trạng sử dụng thân ngô 28

Hình 4.1 Hình thức xử lý rơm rạ sau thu hoạch 41

Hình 4.2 Đánh giá của người dân về các hình thức xử lý phế phụ phẩm 44

Hình 4.3 Quy trình ủ phân compost từ rơm rạ sau thu hoạch 48

Hình 4.4 Hình thái phẫu diễn đất 53

Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Như chúng ta đã biết, Việt Nam đang trong tiến trình công nghiệp hóa,hiện đại hóa, hội nhập và phát triển, tuy nhiên về cơ bản nước ta vẫn là một

nước nông nghiệp với hơn 70% dân số tham gia ( Vũ Thị Bình, 2006) Nông

nghiệp Việt Nam không chỉ cung cấp một lượng sản phẩm lương thực dồi dàođảm bảo nguồn thực phẩm cho người dân mà còn đóng góp không nhỏ vào xóađói giảm nghèo, ổn định chính trị nông thôn và GDP của cả nước Việt Nam có

khoảng 9,3 triệu ha đất nông nghiệp (Đoàn Mạnh Tường,2012), hằng năm tạo ra

hàng tấn lương thực, thực phẩm thì một lượng phế phụ phẩm trồng trọt để lại làrất đáng kể như rơm rạ, thân lõi ngô lá lạc khoai sắn Ngoài một lượng nhỏ làdùng làm chất đốt, thức ăn cho gia súc thì hầu như đều dược thải bỏ lại trênđồng ruộng hay xử lý bằng cách đốt trực tiếp trên đồng ruộng

Lúa được biết như một cây trồng chủ lực chính trong hoạt động sản xuấtnông nghiệp của cả nước và có vai trò vô cùng quan trọng đối với một nướcthuần nông như Việt Nam Theo báo cáo thống kê tháng 12 năm 2013 thì tổngdiện tích gieo cấy lúa cả năm ước đạt gần 7,94 triệu ha, tăng hơn 138 ngàn ha,năng suất ước đạt 55,8 tạ/ha đưa sản lượng lúa cả năm đạt 44,1 triệu tấn, tăng

338 ngàn tấn so với năm trước Với diện tích lớn như thế thì nhu cầu về phânbón là rất cần thiết Sử dụng phân bón như thế nào vừa hợp lý tăng năng suấtvừa giúp cải thiện, bảo vệ được môi trường là vấn đề rất khuyến khích quan tâm

Việt Nam đang phấn đấu là nước có nên nông nghiệp phát triển theohướng hữu cơ bền vững Sử dụng phân bón hữu cơ làm từ phế phụ phẩm nôngnghiệp đang được ưu tiên nghiên cứu và sử dụng Việc sử dụng loại phân bóntrên góp phần không nhỏ vào định hướng phát triển nông nghiệp hữu cơ của đấtnước Với các lợi ích như tận dụng được lượng rơm rạ, tàn dư nông nghiệp đểsản xuất phân bón sẽ giúp cho việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ việc đốt

rơm rạ thường xuyên, hay vùi lại động ruộng tạo ra các khí gây hiệu ứng nhàkính do quá trình phân hủy kỵ khí Đặc biệt giúp giảm chi phí sản xuất chongười dân, cải thiện tính chất đất do hậu quả từ việc lạm dụng qúa nhiều phân vôcơ- hóa học Nói chung giúp giải quyết được nhiều vấn đề về kinh tế, xã hội vàmôi trường cho đât nước.

Hoạt động sản xuất nông nghiệp Việt Nam nói chung và vùng đồng bằngsông Hồng nói riêng cũng có vai trò quan trọng trong đảm bảo an ninh lươngthực cho cả nước và khu vực Tỉnh Hải Dương được biết đến là một trong nhữngtỉnh có nền sản xuất nông nghiệp khá phát triển và có tầm ảnh hưởng đối vớikinh tế cả nước và đồng bằng Bắc Bộ

Xuất phát từ thực tiễn trên tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu sử dụng phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp đến cây Lúa trên đất phù sa Sông Hồng, tỉnh Hải Dương”

1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

1.2.1 Mục đích nghiên cứu

Hiệu quả của việc áp dụng phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp gópphần tăng năng suất cây lúa trên đất phù sa sông Hồng ở Hải Dương

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

- Thu thập thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Hải Dương

- Nghiên cứu tiềm năng sử dụng phế phụ phẩm làm phân bón cho sảnxuất lúa

- Thực trạng thu gom phế phụ phẩm nông nghiệp ở xã Cẩm Đoài huyệnCẩm Giàng tỉnh Hải Dương

- Đánh giá các công nghệ xử lí phế phụ phẩm nông nghiệp làm phân bóncho sản xuất lúa và xử lí ô nhiễm môi trường

- Sản xuất phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp

- Đề xuất giải pháp xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp phù hợp với điềukiện địa phương

1.3 Yêu cầu nghiên cứu

- Điều tra nông hộ bằng phiếu điều tra

- Xử lí số liệu bằng excel

- Số liệu phải trung thực chính xác

Phần 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 Tổng quan về phế phụ phẩm nông nghiệp

2.1.1 Khái niệm, nguồn gốc, thành phần và phân loại phế phụ phẩm nông nghiệp

2.1.1.1 Khái niệm

Phế phụ phẩm trồng trọt trên đồng ruộng bao gồm các vật chất loại bỏ từhoạt động trồng trọt của sản xuất nông nghiệp chủ yếu là tàn dư thực vật hay

chất thải sau thu hoạch (Nguyễn Xuân Thành, 2011)

Là những sản phẩm nông nghiệp không còn đạt tiêu chuẩn về kích thước,phẩm chất,giá trị sử dụng đã quy định, phải loại bỏ nhằm đảm bảo yêu cầu sửdụng và chế biến

Phụ phẩm nông nghiệp đều là các chất hữu cơ, có thể còn non xanh, cóthể đã xơ cứng vì silic hóa như trấu hay lignin hóa như gỗ Chúng có thể đượcxem như một dạng tích chữ năng lượng từ mặt trời nhờ qúa trình quang hợp và

các qúa trình sinh học khác( Huỳnh Ngọc Điền,2014)

bẹ ngô, xơ dừa, rơm, rạ…Có thể nhận thấy hai nguồn gốc chủ yếu của phế phụphẩm trồng trọt là:

- Trồng trọt (thực vật chết, tỉa cành, làm cỏ, )

- Thu hoạch nông sản(rơm rạ, trấu, cám, thân lõi ngô, )

Khối lượng phế phụ phẩm này rất lớn, riêng các phần ngũ cốc phần ănđược đã chiếm một nửa hoặc một phần ba khối lượng sản phẩm Những phụ

phẩm này thực sự là một nguồn năng lượng rất lớn và có giá trị nếu con ngườibiết tận dụng để sử dụng hiệu qủa và hợp lý góp phần tiết kiệm chi phí sản xuấthoặc tăng thêm thu nhập cho chính những người nông dân.

2.1.1.3 Thành phần

Phế phụ phẩm trồng trọt trên đồng ruộng mà chủ yếu là phế thải hữu cơ

có thành phần rất phong phú và đa dạng Tuy nhiên, tựu chung chúng đều thuộchai nhóm hợp chất chính là những hợp chất cacbon gồm xenluloza,hemixenluloza, pectin, lignin, tinh bột và những hợp chất chứa nito gồm cóprotein và kitin

Các hợp chất hữu cơ này không bất biến mà luôn luôn chuyển hóa dạngnày sang dạng khác( vật lý, hóa học và sinh học) tạo thành một vòng khép kíntrong tự nhiên

Thành phần và số lượng phế thải trên đồng ruộng phụ thuộc vào hệ thốngcanh tá của mỗi vùng địa lý, mỗi quốc gia Tuy vậy, phế thải hữu cơ trên đồngruộng là loại chiếm số lượng lớn nhất trong các loại chất hữu cơ mà thành phầnchủ yếu là nhóm các hợp chất cacbon khó phân giải( xenluloza, hemixenluloza,

pectin, lignin)(Nguyễn Xuân Thành, 2011)

Bảng 2.1 Hàm lượng xenluloza trong một số tàn dư thực vật tên đồng

30,5483442,8

(Nguồn: Nguyễn Thị Thanh Dung, 1996)

Như chúng ta đã thấy ở bảng trên thì phế phụ phẩm nông nghiệp chủ yếuchứa hàm lượng chất khó phân giải rất cao là xenluloza, như trên cây lúa nướcchiếm 43% hay bã mía thì chiếm 56,6% xenluloza Mặt khác một số loại phụphẩm lại khó chế biến và dự trữ khi thu hoạch đồng loạt như cây lạc, ngọn lásắn, dây lang, lá ngô

2.1.1.4 Phân loại

Phế phụ phẩm nông nghiệp có thể phân loại dựa vào nguồn gốc hìnhthành thì có phế phụ phẩm từ lúa, phế phụ phẩm từ ngô hay phế phụ phẩm từlạc

2.1.2 Thực trạng phế phụ phẩm nông nghiệp trên thế giới

2.1.2.1 Thực trạng phát thải phế phụ phẩm nông nghiệp trên thế giới

Theo Liên Hiệp Quốc, tới tháng Bảy năm 2013, dân số thế giới sẽ đạt 7,2

tỷ người và tới năm 2100 là 10,9 tỷ người do mức sinh tăng cao tại các nướcđang phát triển.Với lượng dân số thế giới đạt mức nhưthế này thì vấn đề về nhucầu lương thực luôn được ưu tiên hàng đầu, đòi hỏi con người không ngừng mởrộng sản xuất cải thiện các công nghệ trong sản xuất nông nghiệp đạt hiệu qủacao hơn

Theo dự báo mới nhất của tổ chức Lương thực thế giới (FAO), sản lượngngũ cốc thế giới năm 2013 có thể đạt mức kỷ lục mới là 1.259 triệu tấn, tăng8,5% so với năm trước và cao hơn mức 1.167 triệu tấn năm 2011

Đồng nghĩa với nhu cầu lương thực tăng hay diện tích sản xuất nôngnghiệp tăng chính là lượng phế phụ phẩm nông nghiệp cũng tăng theo với lượngphát sinh và khối lượng ngày càng lớn

Bảng 2.2 Khối lượng phế thải để lại của một số cây lương thực chính trên

(Nguồn: Bộ nông nghiệp Mỹ, 2011)

Thành phần chủ yếu của phế phụ phẩm nông nghiệp là phế thải hữu cơ và

nó là loại phế thải chiếm nhiều nhất trong các chất thải hữu cơ

Bảng 2.3 Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2011

Loại chất thải Số lượng (triệu tấn/ năm)

(Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thùy Dương,2001)

Từ bảng trên ta thấy khối lượng tàn dư thực vật trên đồng ruộng thải ramôi trường hàng năm rất lớn với 1200 triệu tấn/ năm trong khi các loại khác nhưbùn thải thì là 650 triệu tấn/ năm hay rác thải sinh hoạt chiếm 400 triệu tấn/ năm rácvườn chiếm 690 triệu tấn/ năm và chất thải công nghiệp thực phẩm chiếm 420triệu tấn/ năm Như vậy riêng chất thải hữu cơ từ nông nghiệp đã chiếm 35,7%lượng chất hữu cơ trên thế giới Từ đó chúng ta cần có biện pháp xử lý sử dụngthích hợp tránh gây lãng phí và làm ô nhiễm môi trường

2.1.2.2 Các biện pháp xử lý đã được áp dụng trên thế giới

a, Các phương pháp tận dụng cổ truyền

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

Ở nông thôn, trước đây người nông dân hay sử dụng rơm rạ cũng như lausậy hay các loại vật liệu tương tự để làm các tấm lợp mái nhà nhẹ và khôngthấm nước Loại rơm để sử dụng cho mục đích này thường được trồng riêng vàthu hoạch bằng tay hoặc bằng máy gặt bó

Làm mũ, dép, xăng dan, bện dây thừng: Người ta có thể tạo ra nhiều kiểu mũđược bện từ rơm rạ Tại Anh, vài trăm năm trước đây, các mũ bện từ rơm rạ đã rấtphổ biến Người Nhật, Triều Tiên có truyền thống sử dụng rơm rạ để làm dép, xăngđan, đồ thủ công mỹ nghệ Tại một số nơi thuộc Đức, như vùng Black Forest và

Hunsruck, 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 làmđệm giường nằm cho con người và làm ổ cho vật nuôi Nó thường được sử dụng

để làm ổ cho các loại súc vật như trâu bò (tức là loại động vật nhai lại) và cảngựa Nó cũng có thể sử dụng để làm ổ cho các loài động vật nhỏ, nhưng điềunày thường dẫn đến gây thương tổn cho các con vật ở miệng, mũi và mắt do

những sợi rơm rất sắc dễ cứa (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010).

Làm thức ăn cho động vật: Rơm rạ có thể được sử dụng như một thànhphần thức ăn thô nuôi gia súc để đảm bảo một lượng năng lượng trong thời gianngắn Rơm rạ có một hàm lượng năng lượng và dinh dưỡng có thể tiêu hóađược Lượng nhiệt được sinh ra trong ruột của các con vật ăn cỏ, vì vậy việc tiêuhóa rơm rạ có thể hữu ích trong việc duy trì nhiệt độ cơ thể trong thời tiết mùađông lạnh Do mối nguy hiểm của sự cọ sát mạnh và hàm lượng dinh dưỡngthấp, 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 nôngnghiệp như rơm rạ là một quá trình có giá trị gia tăng nhằm chuyển hóa loạinguyên liệu này từ chỗ được coi là phế thải thành thức ăn cho người Trồng nấmđược coi là một trong những phương pháp sinh học tận dụng nguồn rơm rạ cóhiệu quả nhất bởi nguồn đầu mẩu rơm rạ có thể dùng quay vòng lại được Nấmrất giàu protein và là loại thực phẩm ăn ngon Sản lượng trồng nấm tại các nướctrồng lúa liên tục gia tăng trong những năm gần đây Các kết quả nghiên cứu chothấy việc trồng nấm bằng rơm rạ kết hợp với hạt bông mang lại hiệu quả chuyểnhóa sinh học cao nhất, đạt 12,82% (được xác định bằng tỷ lệ phần trăm chuyểnhóa chất nền thành thân cây nấm trên cơ sở trọng lượng khô) Hàm lượngprotein trong nấm đạt từ 26,3 - 36,7% Trồng nấm là một trong những phươngpháp thay thế để giảm nhẹ các vấn đề ô nhiễm môi trường liên quan đến cácphương pháp xử lý hiện nay như đốt ngoài trời hay cho cày xới với đất Trồngnấm 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 thểphát triển các cơ sở kinh doanh sử dụng chúng để sản xuất các loại nấm giàuchất dinh dưỡng Với hiệu suất chuyển hóa sinh học 10% và 90% hàm lượng ẩm

ở nấm tươi, một tấn rơm rạ khô có thể cho sản lượng khoảng 1000 kg nấm sò

Vì vậy việc trồng nấm có thể trở thành một nghề nông mang lại lợi nhuận cao,

có thể tạo ra thực phẩm từ rơm rạ và giúp thanh toán loại phế thải này theo cáchthân thiện môi trường

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 để sảnxuất các sản phẩm hóa chất Trong lĩnh vực công nghiệp và xây dựng, rơm rạ cóthể tận dụng cho một loạt các ứng dụng như làm các vật liệu xây dựng như tấm

lớp nhà, cách nhiệt, panen tường hay làm giấy,(Cục thông tin KH&CN Quốc gia(2010) Bảng 2.4 và 2.5 dưới đây cho thấy các lĩnh vực tận dụng rơm rạ khác

nhau, như trong lĩnh vực nông nghiệp, ngành hóa chất, công nghiệp và xâydựng

Bảng 2.4 Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp

Phủ đất Phủ một lớp vật liệu chết (không hoạt động) lên bề

mặt đấtPhân ủ Quá trình phân giải để khôi phục một phần các chất

dinh dưỡng và thành phần hữu cơLót ổ cho gia súc Phổ biến trong chăn nuôi gia súc

Chất nền trong trồng trọt

Các khối kiển rơm rạ có thể sử dụng trong sản xuấtnhiều loại cây trồng, dưa chuột, cà chua, câycảnh,

Chống sương giá Thường được ứng dụng kết hợp với phương pháp

phủ đất và phân ủ trong khí hậu giá rét

Nuôi giun (Worm

farming)

Sử dụng làm phương tiện nuôi giun

Gieo hạt trong nước

Rơm rạ nghiền sợi được sử dụng trong gieo hạt nước

- một quy trình gieo trồng dọc theo các bờ dốc đứngnhằm chống xói mòn

Trồng cây cảnh Rơm thô hoặc nghiền đều có thể sử dụng trong nghề

trồng cây cảnhLàm ổ gia cầm Ổ gia cầm bằng rơm có thể sử dụng trong hệ thống ổ

ráp nốiTrộn bùn thải Làm vật mang trong ủ và phân hủy bùn cống

Bảng 2.5 Ứng dụng rơm rạ trong lĩnh vực hóa chất

Thủy phân Pentoza, glucoza và linhin, các thành phần

tan trong nước

Các quá trình nhiệt phân Khí tổng hợp

Hòa tan xenluloza nhớt Sợi nhân tạo tổng hợp

Thủy phân axit - lên men Glucoza, xenlobioza hay xiro xyloza

Lên men vi sinh Protein đơn bào (Single cell protein - SCP)Quá trình Gulf đường hóa song

song và lên men (SSF) Sản xuất ethanol

Metan hóa hay ninh yếm khí Metan và cacbon dioxit cùng với các khí

khác

b, Các ứng dụng rơm rạ trong sản xuất công nghiệp

Các phương pháp xử lý đối với nguồn phế thải nông nghiệp là rơm rạđang gây ra những mối lo ngại về môi trường Việc xử lý rơm rạ bằng cách đốtngoài trời, ngay trên đồng có thể gây nên vấn đề ô nhiễm không khí, ảnh hưởngđến sức khỏe người dân 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 cácphương pháp thay thế thân thiện với môi trường để xử lý và tận dụng rơm rạ.Mặt khác, nhiều công tình nghiên cứu và kinh nghiệm thực tiễn cho thấy nếukhông xử lý hết các phế thải rơm rạ trên cánh đồng, và để sót lại trên đất với liềulượng lớn có khả năng làm giảm sản lượng cây trồng, tăng các bệnh ở lá và suythoái độ màu mỡ của đất Chính vì vậy mà các công nghệ xử lý và tận dụng mộtcách kinh tế nguồn sản phẩm phụ nông nghiệp này cần được nghiên cứu và pháttriển Sản xuất năng lượng từ nguồn phế thải rơm rạ đã được nhiều nước vàngười trồng lúa chú ý đến như một phương pháp thay thế khả thi Hàm lượngnăng lượng của rơm rạ đạt khoảng 6533 kJ/kg, đối với các nước sản xuất lúa gạolớn, thì tổng nhiệt lượng hàm chứa trong rơm rạ là khá lớn, vì vậy việc coi rơm

rạ như một nguồn nguyên liệu tái tạo để sản xuất năng lượng là điều hoàn toàn

thực tế (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010).

Những sử dụng tiềm năng nhất của rơm rạ có thể xếp theo nhóm như sửdụng năng lượng, chế tạo và xây dựng, giảm ô nhiễm môi trường hay chăn nuôigia súc Thí dụ, các sản phẩm năng lượng có thể gồm ethanol, methane, nhiệt

cho sản xuất điện và sản xuất khí ga từ quá trình khí hóa Trong lĩnh vực sảnxuất gồm một loạt các loại ván ép, nhựa gia cường sợi/chất thải, bột giấy và cácsản phẩm sợi/xi măng Ứng dụng trong giảm nhẹ ô nhiễm môi trường gồm sửdụng rơm rạ để kiểm soát sói mòn ở những khu vực xây dựng hay làm phục hồi

những vùng bùn bị cháy (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010).

Tuy có nhiều tiềm năng, nhưng cho đến nay việc khai thác sử dụng rơm ravẫn còn rất hạn chế Các nguyên nhân chủ yếu liên quan là: 1) các trở ngại vềvấn đề kỹ thuật; 2) tính khả thi về kinh tế, nhất là liên quan đến các vấn đề thuhoạch, vận chuyển và bảo quản

Dưới đây là một số kỹ thuật sản xuất các sản phẩm sử dụng rơm rạ:

Sản xuất năng lượng

Nhiên liệu sinh khối rắn

Việc sử dụng rơm làm nhiên liêu sinh khối đóng bánh gồm 2 công đoạnchính: chuẩn bị nguyên liệu và đóng bánh nhiên liệu

Thiết bị chuẩn bị nguyên liệu là máy băm rơm có thể kiểm soát kích cỡrơm băm Máy được thiết kế gồm 1 môtơ, hệ thống truyền, một bộ dao cắt vàlưới sàng Nguyên tắc hoạt động của máy như sau: (1) rơm được cắt thànhnhững mẩu nhỏ ở cửa vào bởi các lưỡi dao gắn trên một trục dao quay: (2) sau

đó những mẩu rơm này được băm nát tại khe giữa bánh dao ở thành trong củathùng và lưỡi dao gắn trên trục dao quay, (3) rơm sau khi băm, có kích thướcnhỏ hơn cỡ mắt sàng, đi qua sàng; (4) rơm băm có kích cỡ như mong muốnđược chuyển ra cửa thoát ở dưới đáy máy Lưu lượng trung bình (kg/phút) tùythuộc vào tốc độ quay của dao Thí dụ với sàng 10mm, lưu lượng tăng từ 2,31

lên 2,5kg/phút, khi tốc độ qua tăng từ 620 lên 980 vòng/phút (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010).

Cả rơm và trấu được phơi khô ngoài trời trong 2 tuần, rơm khô với kíchthước dài 70-104cm được băm thành những mẩu có kích thước 10-5mm, 5-2mm

hay dưới 2mm, sau đó trấu và rơm đã băm nhỏ được nghiền thành bột với kích

cỡ mắt lưới 40 và 60

Đóng bánh nhiên liệu

Một khuôn đúc bằng thép không gỉ được sử dụng để đóng bánh sinh khốivới kích thước 40 mm (dài) × 40 mm (rộng) × 35 mm (cao) Một máy ép nóngvới sức ép tối đa nhiên liệu rắn (100khf/cm2) khả năng gia nhiệt tối đa (200oC),

và tốc độ gia tăng áp lực (8kgf/cm2/phút) được sử dụng để chuẩn bị nhiên liệurắn Ngoài ra, các bề mặt trên và dưới của máy ép nóng rộng 30 x 30 cm2 Quytrình chuẩn bị nhiên liệu rắn như sau: (1) Khối hỗn hợp rơm đã được băm vàtrấu được cân lên, sau đó; (2) chúng được trộn lẫn với nhau và cho vào phầndưới của khuôn đúc; (3) tiếp theo phần trên và dưới của khuôn được ghép lại vớinhau và khuôn được đặt vào khoảng giữa tấm trên và tấm dưới của máy épnóng; (4) hỗn hợp trong khuôn đúc được ép thành bánh sinh khối bằng cách dichuyển tấm dưới của máy ép đi lên trên thông qua một giá thủy lực cho đến khi

áp lực đạt 83,7kgf/cm2; (5) các tấm trên và dưới của máy ép nóng được làmnóng tới nhiệt độ đặt sẵn bằng một thiết bị gia nhiệt chạy điện, và nhiệt độ nàyđược duy trì trong 10 phút; (6) sau khi nhiệt độ của khuôn hạ xuống bằng nhiệt

độ phòng, khuôn được mở ra và bánh sinh khối được lấy ra khỏi khuôn (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010)

Sản xuất nhiên liệu sinh học

Hiện nay trước tình trạng nguồn trữ lượng dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giádầu mỏ ngày càng leo thang, việc sử dụng rơm rạ như một nguồn năng lượng trungtính cacbon để sản xuất nhiên liệu sinh học đang ngày càng gia tăng nhanh chóng

Và thu hút được sự chú ý đặc biệt của nhiều quốc gia sản xuất lúa gạo trên thế giới.Đây là một xu thế mới, đáng chú ý trong lĩnh vực xử lý và tận dụng nguồn rơm rạ,

sẽ được đề cập chi tiết ở phần hai của tài liệu

Sản xuất bột giấy

Rơm rạ được phơi khô đến mức độ nhất định Sau khi được kiểm tra đảmbảo độ ẩm, rơm rạ được cho vào máy nghiền thành những mẩu có kích thước 4-6cm, không lẫn các tạp chất như sạn, cát và bụi; sau đó tiếp tục được nghiền thô

và nghiền mịn

Các tính chất hóa học của rơm được xác định theo các tiêu chuẩn Tappitương ứng cho các thành phần khác nhau, ví dụ như: T-222 đối với lignin, T-203OS-61 đối với α-cellulose, T-257 đối với khả năng hòa tan trong nước nóng, T-

212 đối với khả năng hòa tan trong NaOH 1%, T-204 đối với khả năng chiếtxuất ethanol–benzene và T-211 đối với tro

Nguyên liệu chuẩn bị được nấu trong nồi phản ứng và được quấy đều liêntục dưới sự kiểm soát nhiệt độ và áp suất

Rơm rạ được cho vào trong nồi nấu cùng với các chất phản ứng truyềnthống (sođa, soda–antraquinone, soda–parabenzoquinone, hydroxide kali và quytrình Kraft) và thành bột giấy bằng cách sử dụng nồng độ chất phản ứng, nhiệt

độ, thời gian nấu và tỷ lệ chất rắn/lỏng xác định Sau khi thành bột giấy, vật liệunấu được rửa để loại bỏ nước thải và tạo sợi trong một máy nghiền thải ở tốc độ

1200 vòng/phút trong thời gi/an 30 phút Sau đó bột giấy được đập trong máylọc tinh và vật liệu sợi được đi qua một sàng có kích thước khe 0,16mm để loại

bỏ những thành phần không nấu Cuối cùng bột giấy được vắt khô trong máy litâm để đạt tới độ ẩm 10% ở nhiệt độ thường

Giấy và bột giấy hòa tan

Bột giấy được sử dụng để làm giấy và các sản phẩm xenlulo có nhiều ứngdụng công nghiệp Dự án nghiên cứu làm giấy và bột giấy từ rơm rạ của Mỹ đãsản xuất ra được giấy và bột giấy hòa tan có độ dai cao bất thường nhưng lựcchịu xé không tốt

Bột giấy làm từ rơm có hàm lượng alpha-cellulose và mức polyme hóatương đương với bột giấy sản xuất từ gỗ Bột giấy hòa tan thường được làm từ

gỗ và có nhiều ứng dụng khác nhau trong công nghiệp, gồm sản xuất sợi nhân

tạo và các dẫn xuất xenlulo Các dẫn xuất xenlulo được sử dụng trong nhiềungành công nghiệp như thực phẩm, chất tẩy rửa và dệt.

Các kết quả phân tích giấy và bột giấy làm từ rơm rạ theo quy trình nàycho thấy rơm rạ có thể là một nguồn xenlulo thay thế hiệu quả để sản xuất giấy

và bột giấy (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010).

Tấm panel bằng rơm ép

Các tấm panel rơm ép không có gì mới lạ Quy trình sản xuất panel “sợinông nghiệp ép” được sáng chế ra năm 1935 ở Thụy Điển bởi Theodor Dieden,sau đó được phát triển thành sản phẩm thương mại ở Anh dưới tên gọi Stramitvào cuối những năm 1940 Do sáng chế đã hết thời hạn bảo hộ công nghệ nênhàng loạt công ty sử dụng quy trình Stramit đã mọc lên trên toàn cầu Các nhàsản xuất Stramit phát triển mạnh mẽ ở một số nước châu Âu và Ôxtraylia, vàCông ty Stramit Industries, Ltd của Anh tuyên bố rằng trên 250.000 ngôi nhà đãđược xây dựng có sử dụng các tấm panel này

Tất cả các sản phẩm sử dụng công nghệ Stramit cơ bản đều khai thác mộttính chất thú vị của rơm là khi rơm được ép dưới nhiệt độ cao (khoảng 200oC),các sợi rơm sẽ gắn kết với nhau mà không cần đến chất keo dính

Các tấm panel Stramit có chiều dày từ 50 đến 100 mm, và được phủ bênngoài bằng giấy kraft trọng lượng cao (tương tự giấy sử dụng để dán tường) Dokhông sử dụng keo dính để liên kết các sợi rơm nên bề mặt của tấm panel cần đượcbảo vệ cẩn thận Các tấm panel Stramit chủ yếu được sử dụng cho những ứng dụng

trong nhà, như làm các hệ thống vách ngăn hoàn chỉnh (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010).

Một số công ty còn theo đuổi ý tưởng dán vài panel loại Stramit với nhau,cùng với bảo vệ bề mặt, và sử dụng các tấm panen này làm các vách kết cấucách ly có thể sử dụng như lớp tường bên ngoài các ngôi nhà

Thức ăn công nghiệp chăn nuôi gia súc

Những thử nghiệm để xác định giá trị của rơm làm thức ăn chăn nuôiđược tiến hành bởi Cục Khoa học Động vật của Mỹ Những nghiên cứu này tậptrung vào giá trị của rơm trong hỗn hợp thức ăn cho bò và cừu và liệu giá trịthức ăn có được cải thiện bằng cách xử lý rơm bằng amonia (NH3) và xúthydroxit natri (NaOH).

Các kết quả cho thấy rơm nhất thiết phải được bổ sung với các thức ănkhác, ngay cả khi được sử dụng với tỷ lệ thấp cho gia súc Trong rơm có quáthấp năng lượng cho tiêu hóa, protein thôi, can-xi và photpho để cho sử dụngđộc lập Nó cũng có ít cô-ban, đồng, mangan, và sunfur, cho thấy khả năngkhông đủ cung cấp các khoáng chất này trong thức ăn

Rơm khác với phần lớn các chất xơ khác, nó có hàm lượng lignin tươngđối thấp và hàm lượng silic khá cao Giống lignin, silic không có giá trị dinh

dưỡng và có thể ảnh hưởng đến tiêu hóa (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010).

Xử lý rơm

Giá trị làm thức ăn của rơm cải thiện đáng kể khi nó được xử lý bằnghydroxide natri hay ammonia, cả hai đều cải thiện khả năng tiêu hóa xenlulo,chiếm tới 35-40% rơm

Tuy nhiên, việc sử dụng rơm làm thức ăn chăn nuôi trong thực tế vẫn cònvấp phải vấn đề kinh tế Rơm không xử lý có giá trị hạn chế trong cung cấp nănglượng cho gia súc, còn rơm được xử lý cải thiện được đáng kể giá trị thức ănnhưng không thể cạnh tranh được với các loại thức ăn chăn nuôi khác về giá cả

Một thí nghiệm sử dụng khoảng 1,5 tấn rơm cùng với gỗ băm để làm ván

ép cho thấy rơm là loại vật liệu khó xử lý, nhưng loại ván mật độ trung bình(MDF) cũng được sản xuất thành công với hỗn hợp 50/50 giữa rơm và gỗ băm.Rơm được chặt thành những mẩu ngắn và được sàng để loại bỏ bụi và tạp chất.Sau đó chúng được trộn lẫn với gỗ băm và được xử lý bằng máy làm tinh bằnghơi nước áp suất cao được thiết kế cho ván gỗ băm Sau đó sợi được sấy khô vàgia công thành các tấm panel ván ép MDF

Keo dính

Một số loại keo dính được thử nghiệm trong chế tạo các tấm panel ván ép.Các tấm ván sử dụng keo Isocyanate có các tính chất chung tốt hơn cả Nghiêncứu kết luận rằng các tấm panel có độ bền cao thích hợp làm vách nhà và cácbiển chỉ dẫn trên đường có thể được sản xuất từ hỗn hợp rơm rạ/gỗ và keoisocyanate

Khí hóa để sản xuất năng lượng

Khí hóa là một quá trình hóa nhiệt cần thiết để chuyển hóa rơm rạ thànhloại nhiên liệu khí có thể sử dụng thay thế khí tự nhiên và diesel Khí hóa tầngsôi đã được nghiên cứu từ năm 1981 và là phương pháp sản xuất khí có đơn vịnhiệt lượng thấp từ rơm rạ Hệ thống này sử dụng một tầng cát bên trong một lòphản ứng hình trụ lót gạch chịu lửa Nhiên liệu (rơm rạ) được phun vào cát tầngsôi do không khí bơm từ dưới Lượng không khí này chỉ cung cấp 1/5 đến 2/5lượng khí cần để cháy hết

Rơm rạ được xử lý qua máy nghiền kiểu búa đập trước khi đi vào hệthống nạo nhiên liệu Hệ thống này có thể chuyển hóa 250 đến 500 kg rơm mỗigiờ thành khí máy phát nóng thô chiếm 60 đến 65% năng lượng trong nhiên liệuthô

Khí máy phát là hỗn hợp các khí đốt cháy được là carbon dioxide, hydro,methane, và một lượng nhỏ các khí cacbon cao hơn Nó cũng chứa hơi nước và

khí nitơ Các khí cháy này chiếm khoảng 25 đến 40 thể tích của toàn thể các loạikhí Lượng khí này phụ thuộc vào loại nhiên liệu được sử dụng để khí hóa.

Thiết bị thử nghiệm đã hoạt động khoảng 400 giờ sử dụng 8 loại phế thảicây trồng khác nhau, trong đó có khoảng 60% là rơm rạn Hệ thống khí nóngnày được nghiên cứu cho hoạt động của động cơ

Qua kiểm tra, các kết quả hoạt động, Ủy ban nghiên cứu lúa của Mỹ kếtluận rằng nghiên cứu đã chứng minh khả năng kỹ thuật chuyển hóa rơm rạ thành

khí máy phát sử dụng được (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010).

Chuyển hóa thành rỉ đường và protein men

Rỉ đường và protein men đã được sản xuất từ rơm rạ trong phòng thí nghiệm.Quy trình thành công nhất đã sản xuất được 25 gam đường từ 100 gam rơm rạ.Đường này được sử dụng làm men thực phẩm Protein men đơn bào này tươngđương với các nguồn protein khác khi men được sử dụng cho chuột với tỷ lệ 50%tổng số nguồn protein Nếu dùng riêng thì protein men đơn bào này có giá trị dinh

dưỡng thấp hơn (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010)

Dùng vỏ trấu để sản xuất pin điện

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Chung nam, Hàn Quốc, vừa khám phá ramột tiềm năng ứng dụng mới cho vỏ trấu, vốn chiếm khoảng 20% khối lượnghạt thóc khi thu hoạch, tương đương với tổng khối lượng hơn 80 triệu tấn đượctạo ra mỗi năm Họ phát hiện ra rằng, ô-xít silic bên trong trấu có thể đượcchuyển thành silicon để sử dụng cho pin lithium điện dung cao Silicon là loạichất liệu được dùng rất nhiều trong ngành chế tạo pin, đặc biệt là khi thị trường

xe hybrid và xe điện bùng nổ, nhu cầu của loại vật liệu này còn tăng cao hơnnhiều Phát hiện mới về ứng dụng của võ trấu có thể khiến cho giá của pin điện

giảm đáng kể (Songmoi/Tạp chí Xe&ĐờiSống, 2013).

Vỏ của củ lạc có thể làm sạch nước

Vỏ của củ lạc, một trong phế phẩm công nghiệp thực phẩm lớn nhất, cóthể được sử dụng để tách các ion đồng có hại cho môi trường ra khoải nước thải,

theo các nhà nghiên cứu Thổ Nhĩ Kỳ.Trong tác phẩm Inderscience của tạp chíquốc tế Môi Trường và Sự Ô Nhiễm, nhóm nghiên cứu đã miêu tả cách làm thếnào để loại phế phẩm luôn sẵn có này có thể được sử dụng để tách các ion đồngđộc hại ra khỏi nước thải Khám phá này đưa ra một sự lựa chọn cho việc xử lýđơn giản loại phế phẩm đâu đâu cũng có của công nghiệp thực phẩm này.

Họ phát hiện ra rằng nước thải càng tiếp xúc với các chất liệu này lâu baonhiêu thì quá trình xử lý càng hiệu quả bấy nhiêu Tuy nhiên có sự khác nhauhoàn toàn giữa vỏ của củ lạc và mụn cưa của cây thông Vỏ của củ lạc có thểloại bỏ 95% ion đồng trong khi mụn cưa của cây thông chỉ loại bỏ được44% Có thể đạt được hiệu quả cao nhất nếu nước hơi có tính axit trong khi nhiệt

độ lại ít có tác động đến độ hiệu quả (Thanh Vân,2007)

2.1.3 Thực trạng phế phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam

2.1.3.1 Thực trạng phát thải phế phụ phẩm nông nghiệp tại Việt Nam

Theo số liệu thống kê và chiến lược phát triển ngành nông nghiệp, nôngthôn, hiện cả nước ta có 7,5 triệu ha diện tích gieo trồng lúa, 1,1 triệu ha ngô,

498 ngàn ha sắn, 210 ngàn ha lạc, 173 ngàn ha đậu tương, 269 ngàn ha mía,150,8 ngàn ha khoai lang (Bảng 2.6) Diện tích gieo trồng các cây trồng chủ yếuđược dự báo tiếp tục tăng trong những năm tiếp theo và duy trì ổn định đến năm2020

Bảng 2.6 Diện tích gieo trồng một số cây trồng chính tại Việt Nam

Cây trồng Diện tích gieo trồng theo năm(nghìn ha)

là các tỉnh Thái Bình, Nam Định, Hải Dương và Hưng Yên

Theo đánh giá của Cục Trồng trọt và nhiều nghiên cứu, lượng chất thải từlúa chiếm tới 50% chất khô, nghĩa là cứ sản xuất ra 1 tấn thóc thì lượng phế phụphẩm từ lúa cũng tương đương là 1 tấn, khoảng 10-12 tấn phụ phấm/ha; sảnxuất 1 tấn ngô thì lượng phế phụ phẩm là 1,2 tấn thân ngô, sản xuất 1 hecta lạcphát thải 11 tấn thân cây lạc, 1 hecta sắn phát thải 7 tấn ngọn và lá sắn tươi Nhưvậy, với diện tích trồng trọt hiện tại, kết quả ước tính lượng phế phụ phẩm từtrồng trọt của Viện Môi trường Nông nghiệp (2010) đã cho thấy cả nước ta cókhoảng 61,43 triệu tấn phế phụ phẩm (gồm 39,9 triệu tấn rơm rạ, 7,99 triệu tấntrấu, 4,45 triệu tấn bã mía, 1,2 triệu tấn thân lá mía, 4,43 triệu tấn thân lõi ngô(Bảng 2.8).

Như vậy, có thể thấy rằng khả năng phát sinh phế phụ phẩm từ trồng trọt

là rất lớn sẽ có nguy cơ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường do quátrình phân hủy, sử dụng sai mục đích hoặc đốt rơm rạ tràn lan khi vệ sinh đồngruộng Trong thực tế cho thấy nguồn hữu cơ từ chất thải trồng trọt có thể tậndụng tái sử dụng, xử lý trở thành nguồn hữu cơ có giá trị vừa đảm bảo vệ sinhmôi trường và mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường cho nông dânnông thôn

Bảng 2.8.Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp

Nguồn sinh khối nông nghiệp Tiềm năng (triệu tấn) Tỷ lệ (%)

a Biện pháp cày vùi trực tiếp vào đất trên đồng ruộng

Sau khi thu hoạch nông sản, phế phụ phẩm này được để lại trên đồngruộng Khi người dân cày đất sẽ cày úp rơm rạ xuống phía dưới Nhờ hoạt độngcủa vi sinh vật, rơm rạ sẽ phân hủy để thành các chất hữu cơ dễ sử dụng cho câytrồng

Ưu điểm:

Tuần hoàn vòng quanh vật chất, cải thiện các đặc tính lý hóa, sinh họccho đất, nâng cao độ phì của đất và duy trì khả năng sản xuất của đất

Diệt trừ một số mầm sâu bệnh

Nhược điểm :

Việc cày vùi rơm rạ vào đất ướt sẽ gây ra tình trạng cố định đạm tạm thời

và làm tăng lượng khí metan phóng thích trong đất, gây ra tình trạng tích lũy khínhà kính

Có thể gây ra một số mầm bệnh cho cây trồng

Tốn công lao động và cần máy móc thích hợp cho làm đất

b Biện pháp đốt

Rơm rạ sau thu hoạch được để lại trên đồng ruộng khô Sau đó, người dân

sẽ thu thành đống và đốt

Ưu điểm :

Làm nhanh nhất, đơn giản, giảm giá thành, không tốn kém công

Tiêu hủy mầm bệnh, không phải tuân theo quy định nghiêm ngặt

c Biện pháp làm thức ăn gia súc

Biện pháp này là biện pháp thay thế bền vững hơn so với phương phápđốt và vùi rơm rạ vào đất Các phế phụ phẩm này được giữ lại làm thức ăn chotrâu, bò, dê, cừu

Tốn lao động cho việc thu gom

d Biện pháp vứt bỏ bừa bãi ngoài đồng ruộng và xuống mương máng.

Phế phụ phẩm được bỏ lại trên đồng ruộng hoặc vứt xuống mương mánglàm ô nhiễm nghiêm trọng Hiện nay, biện pháp này đang được khuyến cáo loại

Biện pháp này còn làm mất chất dinh dưỡng của đất

Ảnh hưởng đến mỹ quan

e Biện pháp sản xuất nấm từ rơm rạ

Rơm rạ được thu gom và được làm chín, sau đó ép lại thành bánh Người

ta nuôi cấy nấm trên những bánh rơm đó

Ưu điểm:

Tăng hiệu quả kinh tế cho người dân

Hạn chế ô nhiễm môi trường

Tạo công ăn việc làm cho người dân

Nhược điểm:

Lấy đi hàm lượng chất hữu cơ ra khỏi đồng ruộng

f Ủ làm phân

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

xa xưa, con người đã biết ủ lá cây, phân gia súc để bón cho cây trồng Đã có rất

nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về vấn đề ủ chất thải thànhphân bón và được ứng dụng rỗng rãi ở nhiều nơi.

Ưu điểm :

Hạn chế được ô nhiễm môi trường

Trả lại hàm lượng chất thải hữu cơ cho đất

Đem lại hiệu quả kinh tế do tiết kiệm được tiền mua phân bón hóa học.Tiêu diệt mầm bệnh và làm sạch đồng ruộng

Ưu điểm:

Hoạt động của vi sinh vật diễn ra nhanh, chất mùn tổng hợp nhiều, thờigian hoàn thành đống ủ ngắn

Nhược điểm:

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

Phương pháp 2: Phương pháp ủ nửa hiếu khí

Phương pháp này chia làm hai giai đoạn:

Giai đoạn ủ hiếm khí: khoảng 8 – 10 ngày để nhiệt độ tăng cao nhằm diệtcác vi sinh vật gây bệnh và cỏ dại

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

Ưu điểm:

Giữ được độ ẩm và không hao tổn nito.

Nhược điểm:

Thời gian ủ lâu hơn và mức độ phân hủy chậm hơn

2.2 Tác động của phế phụ phẩm nông nghiệp đến môi trường và sức khỏe con người

Theo đánh giá của Phạm Kim Cương và ctv (2001) và Devandra (1997),phế phụ phẩm trồng trọt có giá trị dinh dưỡng cao (45,9-65,5% tổng chất dinhdưỡng tiêu hóa) và có khả năng cung cấp lơn calo (1662-2549kcal/kg chất khô)

Do vậy, nếu ứng dụng các công nghệ phù hợp thì phế phụ phẩm trồng trọt trởthành các sản phẩm có giá trị cho chăn nuôi và dinh dưỡng đất

Bảng 2.9 Giá trị dinh dưỡng của một số phụ phẩm nông nghiệp ở Việt nam

Tên phụ phẩm Chất khô

(%)

% tính trong chất khô Năng lượng

trao đổi–ME(kcal/kgchất khôChất xơ Protein

Tổng các chấtdinh dưỡngtiêu hoá

(Nguồn: Phạm Kim Cương và ctv(2001))

Tuy nhiên thực tế từ kết quả đánh giá của Viện Môi trường Nông nghiệp,

2010 thì mới chỉ khoảng 10% phụ phẩm trồng trọt được sử dụng làm chất đốt tạichỗ như ở lò gạch, nấu nướng hộ gia đình nông thôn, 5% là nhiên liệu công nghiệp(trấu, bã mía) để sản xuất nhiệt cục bộ trong lò hơi, hệ thống sấy, 3% làm thức ăngia súc, làm hương liệu, phân bón cho đất… và còn lại hơn 80% phế phụ phẩmtrồng trọt chưa được sử dụng thải trực tiếp ra môi trường, đổ xuống kênh, sông,hoặc đốt hoàn toàn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Ủ làm vi sinh Cho gia súc ăn Lót ổ gia súc, gia cầm Khác

Ủ làm vi sinh Cho gia súc ăn Lót ổ gia súc, gia cầm Khác

Hình 2 1 Hiện trạng sử dụng rơm Hình 2 2 Hiện trạng sử dụng trấu

Ủ làm vi sinh Cho gia súc ăn Lót ổ gia súc, gia cầm Khác

Ủ làm vi sinh Cho gia súc ăn Lót ổ gia súc, gia cầm Khác

Hình 2.3 Hiện trạng sử dụng rạ Hình 2.4.Hiện trạng sử dụng thân ngô

(Nguồn : Viện Môi trường Nông nghiệp,2010)

Một số vùng nông thôn nông dân sử dụng các phế thải nông nghiệp đểđun nấu trong gia đình nhưng không hiệu quả, đa số nông dân ở các vùng nôngthôn không còn sử dụng chất thải trồng trọt làm chất đốt mà đốt bỏ tại ruộng gâyphát thải lượng lớn khí nhà kính, khói bụi làm ô nhiễm môi trường không khí vàlãng phí nguồn tài nguyên

2.3 Các quan điểm sử dụng phân bón trong trồng trọt

Tính đến năm 2010, sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam có hơn 1500 loạiphân bón thương phẩm khác nhau như phân hữu cơ, vô cơ, vi sinh việt phân sinhhóa Dưới đây là một số quan điểm sử dụng phân bón

2.3.1 Sử dụng phân bón hữu cơ

Phân hữu cơ là loại phân có chứa chất khô chủ yếu là chất hữu cơ với hàmlượng dinh dưỡng khoáng thấp nên thường có chức năng chính để ổn định hàmlượng hữu cơ cho đất và làm nền thâm canh cho các loại phân bón khác Phânhữu cơ có thể chia thành hai nhóm là truyền thống và chế biến

Phân hữu cơ truyền thống, còn gọi là phân hữu cơ địa phương, có sẵntrong tự nhiên và đã được sử dụng lâu đời như phân chuồng, phân bắc, phânxanh

Phân hữu cơ chế biến là những loại phân có được thông qua quá trình chếbiến Hiện nay trong thực tế đang sử dụng ngay càng nhiều các loại phân hữu cơchế biến từ các nguồn khác nhau( rác sinh hoạt, tàn dư hữu cơ ) sản phẩmchung của quá trình chế biến phân hữu cơ là quá trình ủ phân- composting Đâychính là quá trình tích trữ phân hữu cơ địa phương để bảo quản các chất dinhdưỡng có trong quá trình phân giải, chuyển hóa chúng thành dạng dễ tiêu hơn

Vì vậy các lạo phân hữu cơ chế biến còn thường gọi là phân ủ hay phân compost

Thông thường phân ủ (compost) gồm hai phần chính có mức độ khó phângiải khác nhau đối với vi sinh vật Một trong hai phân trên (than hùn, rơm rạ) cóvai trò chính là chất hấp thu nước và amoniac, chưa phân giải trước khi ủ; phầnthứ hai giàu hệ VSV và chứa đủ lớn đạm hữu cơ để phân giải (phân bắc, nướcphân chuồng ) Trong chế biến phân ủ có thể bổ sung hệ vi sinh vật thông quacác chế phẩm vi sinh vật, phân khoáng và vôi nhằm tăng cường hàm lượng dinhdưỡng và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân giải, chuyển hóa chất hữucơ

Các phân này được gọi theo cách chế biến như: phân hữu cơ công nghiệp,phân hữu cơ vi sinh, phân hữu cơ khoáng Chúng cần có hàm lượng chất hữu cơtheo quy định

Phân hữu cơ khoáng là loại phân được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơđược trộn thêm một hay nhiều yếu tố dinh dưỡng, trong đó có ít nhất một yếu tốdinh dưỡng đa lượng

Phân hữu cơ vi sinh (sinh học) là loại phân được sản xuất từ nguyên liệuhữu cơ có sự tham gia của vi sinh vật sống có ích hoặc tác nhân sinh học khác

(Nguyễn Như Hà, 2013).

2.3.2 Sử dụng phân bón vô cơ

Phân vô cơ (khoáng, hóa học) là các lạo phân có chứa (hay chuyển hóathành) các chất dinh dưỡng khoáng dễ tiêu với cây thường được sản xuất trongcông nghiệp hóa chất nên còn gọi là phân hóa học Các phân này có hàm lượngdinh dưỡng cao hơn nhiều so với phân hữu cơ, có nhiều ưu điểm trong cung cấpdinh dưỡng chính cho cây trồng Trong số các phân khoáng có một số phân đượcsản xuất ra ở dạng hợp chất hữu cơ như ure, canxi xianamit, oxamit, sau khi bónvào đất chúng chuyển hóa thành dạng vo cơ để cây trồng dễ sử dụng, nên chính xáchơn các phần này phải gọi là phân hóa học

Theo đặc điểm thành phần dinh dưỡng đa lượng có chứa trong phần vô cơgồm 2 nhóm: phần đơn và phần đa nguyên tố

Phần đơn (phần khoáng đơn): là loại phân vô vơ chỉ chứa một nguyên tốdinh dưỡng đa lượng trong số các chất dinh dưỡng thiết yếu đối với cây ví dụ:phân đạm, phân lân, phân kali Mỗi loại phân đơn thường có nhiều dạng thươngphẩm khác nhau, ví dụ phân đạm có các dạng amon sunphat, nitrat canxi

Phân đa tố: là loại có chứa từ hai nguyên tố dinh dưỡng đa lượng trở lên,trong đó ở Việt Nam thường gặp ít nhất là các loại có ba nguyên tố N, P, K Cácphân này hiện nay đang ngày càng đa dạng theo cây trồng và cơ sở sản xuất, quytrình sản xuất và tính chuyên dùng

Ngoài ra còn có hai loại phân khác là phân vi sinh vật và phân sinh hóaPhân vi sinh có chất mang thanh trùng với mật độ VSV hữu ích cao vàphân hữu cơ vi sinh

Phân sinh hóa là loại phân có chứa các enzim, các axit hữu cơ, hoặc cácchất hóa học có tác dụng kích thích hoặc kìm hãm sự sinh trưởng, phát triển của

cây trồng (Nguyễn Như Hà, 2013)

2.3.3 Sử dụng phối hợp phân bón hữu cơ- vô cơ

Ông cha ta có câu “nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống”, nước là dotrời đất đem lại nhưng bón phân thế nào là do con người, cho nên có thể hiểu vaitrò của phân bón như thế nào Tuy nhiên đê phát huy hết tác dụng của phân bónđối với cây trồng thì việc bón phân hợp lý cân đối là rất quan trọng

Nếu chỉ bón mỗi phân hữu cơ hay chỉ phân vô cơ thì đều không tốt chonên cần thiết phải sự dụng hợp lý cân đối phân hữu cơ- vô cơ

"Bón phân cân đối được hiểu là cung cấp cho cây trồng đúng các chất

dinh dưỡng thiết yếu, đủ liều lượng, tỷ lệ thích hợp, thời gian bón hợp lý chotừng đối tượng cây trồng, đất, mùa vụ cụ thể, đảm bảo năng suất"

(Cục khuyến nông và khuyến lâm Bón phân cân đối và hợp lý cho câytrồng Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội, 1999)

Cây trồng có yêu cầu đối với các chất dinh dưỡng ở những lượng nhấtđịnh với những tỷ lệ nhất định giữa các chất Thiếu một chất dinh dưỡng nào đó,cây sinh trưởng và phát triển kém, ngay cả những khi có các chất dinh dưỡngkhác ở mức thừa thãi

Các nguyên tố dinh dưỡng không chỉ tác động trực tiếp lên cây mà còn cóảnh hưởng qua lại trong việc phát huy hoặc hạn chế tác dụng của nhau

Đối với mỗi loại cây trồng có những tỷ lệ khác nhau trong mức cân đốicác yếu tố dinh dưỡng Tỷ lệ cân đối này cũng thay đổi tuỳ thuộc vào lượngphân bón được sử dụng Tỷ lệ cân đối giữa các nguyên tố dinh dưỡng cũng khácnhau ở các loại đất khác nhau

Điều cần lưu ý là không được bón phân một chiều, chỉ sử dụng một loạiphân mà không chú ý đến việc sử dụng các loại đất khác

Bón phân không cân đối không những không phát huy được tác dụng tốtcủa các loại phân, gây lãng phí mà còn có thể gây ra những tác dụng không tốtđối với năng suất cây trồng và đối với môi trường.

Bón phân cân đối có các tác dụng tốt là:

Ổn định và cải thiện độ phì nhiêu của chất, bảo vệ đất chống rửa trôi, xóimòn

Tăng năng suất cây trồng, nâng cao hiệu quả của phân bón và của cácbiện pháp kỹ thuật canh tác khác

Tăng phẩm chất nông sản

Bảo vệ nguồn nước, hạn chế chất thải độc hại gây ô nhiễm môi trường