Đang tải... (xem toàn văn)
Tỉ lệ C:N ban đầu trong nguyên liệu có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng phân ủ. Bài viết tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ C:N (ở các mức 20:1, 30:1, 40:1, 50:1) đến thời gian và chất lượng phân ủ từ các nguyên liệu lục bình, rơm rạ và phân trâu bò.
UED JOURNAL OF SOCIAL SCIENCES, HUMANITIES AND EDUCATION VOL.2, NO.2 (2012) NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ C:N ĐẾN THỜI GIAN Ủ VÀ CHẤT LƯỢNG PHÂN HỮU CƠ SINH HỌC Ủ TỪ PHỤ PHẾ PHẨM NÔNG NGHIỆP Bùi Thị Thơ, Võ Châu Tuấn * TÓM TẮT Tỉ lệ C:N ban đầu nguyên liệu có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng phân ủ Trong báo này, tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ C:N (ở mức 20:1, 30:1, 40:1, 50:1) đến thời gian chất lượng phân ủ từ nguyên liệu lục bình, rơm rạ phân trâu bị Kết thí nghiệm cho thấy, tỉ lệ C:N nguyên liệu mức 30:1 phù hợp để rút ngắn thời gian ủ (45 ngày) nâng cao chất lượng phân ủ Nhiệt độ tối đa khối ủ đạt 68,6oC sau 15 ngày ủ; pH cuối đạt 7,45; EC cuối đạt 5,45 dS/m Hàm lượng mùn (16,7%) mức giàu Hàm lượng đạm (1,8%) kali (1,25%) tổng số mức nghèo, lân tổng số (0,48%) mức Các tiêu phù hợp sử dụng làm phân bón cho đất nơng nghiệp Từ khóa: Lục bình, phân hữu sinh học, rơm rạ, tỉ lệ C:N, vi sinh vật Đặt vấn đề Nghiên cứu ứng dụng phân bón hữu góp phần thúc đẩy xây dựng nơng nghiệp bền vững mục tiêu đặt nhiều nước tiên tiến giới Ở nước ta, nguồn phụ phế phẩm nơng nghiệp phân trâu bị, lục bình rơm rạ nhiều vùng nơng thơn lớn; nhiên, nguồn phụ phế phẩm chưa khai thác sử dụng hợp lý, làm ảnh hưởng đến vệ sinh môi trường cảnh quan Vì vậy, việc tận dụng nguồn nguyên liệu để chế biến thành phân bón hữu sinh học giải pháp hữu ích phục vụ cho sản xuất nơng nghiệp bền vững Sản xuất phân bón hữu từ phụ phế phẩm nông nghiệp phương pháp ủ đống áp dụng phổ biến nước Tuy nhiên, để ủ nguồn phân đạt chất lượng tốt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nguồn nguyên liệu, điều kiện ủ, thời gian ủ Trong đó, hoạt động phân giải vi sinh vật yếu tố then chốt, ảnh hưởng đến chất lượng cuối sản phẩm Cacbon (C), nitơ (N), phốt (P), kali (K) nguyên tố dinh dưỡng cần thiết để vi sinh vật khối ủ sinh trưởng phát triển, đồng thời cân đối chất dinh dưỡng quan trọng, đặc biệt tỉ lệ C:N có nguyên liệu Tỉ lệ cao phát triển vi sinh vật bị hạn chế, kết cho thời gian ủ lâu Ngược lại, tỉ lệ C:N thấp dẫn đến dư thừa lượng N, lượng N thừa bị bay vào khơng khí dạng amoniac hay nitơ oxit, phát sinh mùi hôi gây ô nhiễm môi trường xung quanh [6] Xuất phát từ lý tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến thời gian ủ chất lượng phân hữu sinh học từ số phụ phế phẩm nông nghiệp phổ biến Nguyên liệu phương pháp nghiên cứu 2.1 Nguyên liệu 42 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC TẬP 2, SỐ (2012) - Nguyên liệu chính: lục bình, rơm rạ khơ phân trâu bị - Ngun liệu bổ sung: rỉ đường, cám gạo, chế phẩm VIXURA chế phẩm vi sinh vật chức Viện Vi sinh vật - Công nghệ sinh học Hà Nội Bảng Tỉ lệ C:N gần nguyên liệu Ngun liệu C:N Phân trâu, bị1 15:1 Lục bình2 20:1 Rơm khô2 80:1 Nguồn: Dickson, N., Richard T., R Kozlowski, 1991; Gotaas, Harold B Composting - Sanitary Disposal and Reclamation of Organic Wastes, p.44,1956 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Bố trí thí nghiệm Bốn cơng thức I (20:1), II (30:1), III (40:1) IV (50:1) phối trộn theo tỉ lệ khối lượng nguyên liệu bảng 2, khối ủ có tổng khối lượng tạ Sau trình ủ hồn thành, cơng thức sử dụng bón cho lạc L14 để đánh giá chất lượng phân ủ Tồn thí nghiệm lặp lại lần bố trí theo kiểu khối hồn tồn ngẫu nhiên (RCB) Bảng 2: Tỉ lệ nguyên liêu phối trộn Công thức Tỉ lệ C:N Tỉ lệ nguyên liệu theo khối lượng (phân:bèo:rơm) I 20:1 6:1:1 II 30:1 2:2:1 III 40:1 1:1:1 IV 50:1 1:1:2 2.2.2 Các tiêu theo dõi Các tiêu nhiệt độ, pH, EC đo đếm nhiệt kế 1000C, máy đo pH METER B-21, máy đo EC CONDUCTIVITY METER B-173 - Các tiêu: Nhiệt độ định kỳ theo dõi ngày/lần; pH, độ dẫn điện (EC) định kỳ theo dõi 10 ngày/lần Tiến hành đo tiêu vị trí đống ủ: chân, giữa, đỉnh - Chỉ tiêu EC: Trộn đống ủ lấy mẫu phân tích vị trí Sử dụng mẫu tươi, pha loãng mẫu với tỉ lệ nước : phân 10:1 theo phương pháp Van der Gheynst [8] - Chỉ tiêu thời gian phân giải xác định sau đống phân ủ hồn thành q trình phân giải - Các tiêu lạc đo đếm sau thu hoạch theo sổ tay phương pháp 43 UED JOURNAL OF SOCIAL SCIENCES, HUMANITIES AND EDUCATION VOL.2, NO.2 (2012) nghiên cứu khoa học ngành trồng trọt, Đại học Nông Lâm - Đại học Huế, 1998 2.2.3 Xử lí số liệu Số liệu thực nghiệm xử lý phần mềm thống kê sinh học SXW, version 9.0 Tồn thí nghiệm tiến hành khoa Nông học, trường Đại học Nông Lâm - Đại học Huế Kết nghiên cứu thảo luận 3.1 Ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến chất lượng trình ủ phân Để vi sinh vật hoạt động bình thường nguyên liệu ủ cần phải cân đối chất dinh dưỡng C, N, P K Trong đó, đặc biệt quan trọng cân đối tỉ lệ C:N nguyên liệu Tỉ lệ C:N cho phép phối trộn nguyên liệu 20:01 - 50:01 [2] Thí nghiệm phối trộn nguyên liệu tỉ lệ C:N khác nhau: 20:1; 30:1; 40:1và 50:1 Để đánh giá tìm tỉ lệ C:N phù hợp, tiêu nhiệt độ, pH, EC thời gian hoàn thành đống ủ theo dõi Ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến nhiệt độ đống ủ Hình Biểu đồ ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến nhiệt độ đống ủ Nhiệt độ cao đặc trưng cho q trình ủ hiếu khí dấu hiệu thể hoạt động mạnh mẽ vi sinh vật Sự thay đổi nhiệt độ qua giai đoạn đồng nghĩa với thay đổi thành phần số lượng vi sinh vật đống ủ Nhiệt độ đống ủ tăng cao chứng tỏ hoạt động vi sinh vật mạnh mẽ, thành phần số lượng chúng phong phú, hứa hẹn cho nguồn phân ủ chất lượng tốt [5] Kết nghiên cứu cho thấy, tỉ lệ C:N khác tỉ lệ C:N = 30:1 có nhiệt độ đỉnh điểm cao đạt 68,60C ngày thứ 15 sau ủ, chứng tỏ phân hủy diễn sớm mạnh Thời điểm kết thúc ủ phân sớm 45 ngày, thể tốc độ phân hủy vật chất hữu nhanh công thức, hoạt động vi sinh vật diễn mạnh mẽ, đồng thời nhiệt độ tăng lên cao, có giá trị > 620C nên tiêu diệt triệt để mầm bệnh hạt cỏ dại nguyên liệu ban đầu 44 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC TẬP 2, SỐ (2012) Ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến EC đống ủ Hình Biểu đồ ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến EC đống ủ Theo OWA (1994), tiêu EC phản ánh thay đổi thành phần hóa học q trình ủ phân, thơng số hữu ích để ước tính mức độ hồn thành phân ủ Phân ủ có EC thích hợp thành phần dinh dưỡng khống phân ủ hợp lý an tồn để bón vào đất [6] Kết nghiên cứu cho thấy, 20 ngày sau ủ phân, tiêu EC công thức thấp dao động từ 3,50 – 4,12 dS/m Theo thời gian ủ giá trị EC tăng dần Giá trị EC cuối phân ủ hồn thành có tầm quan trọng lớn đất canh tác, yếu tố hạn chế nảy mầm hạt giống tăng trưởng thực vật (Banegas et al, 2007) Thời điểm hoàn thành phân ủ EC công thức đạt giá trị cao dao động từ 4,40 – 5,45 dS/m Theo Rao Bhamidimarri SM cs (1996) để cải thiện đất nơng nghiệp giá trị EC thích hợp phân ủ hồn thành dS/m [4] Theo Brady cs (1996), EC đất nơng nghiệp có phạm vi từ - dS/m, EC phân hữu từ rác thải nông nghiệp đô thị dao động từ 3,69 - 7,49 dS/m [3] Trong thí nghiệm này, giá trị EC tỉ lệ C:N = 30:1 đạt 5,45 dS/m nằm ngưỡng EC cho phép, sử dụng để cải thiện đất nông nghiệp Ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến pH đống ủ Hình Biểu đồ ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến pH đống ủ 45 UED JOURNAL OF SOCIAL SCIENCES, HUMANITIES AND EDUCATION VOL.2, NO.2 (2012) Khi vi khuẩn nấm phân giải chất hữu axit hữu giải phóng Trong giai đoạn đầu, tích lũy axit làm cho giá trị pH giảm xuống Đây dấu hiệu tốt trình ủ phân, pH phù hợp giới hạn định; giảm ngưỡng 4,5 hạn chế hoạt động vi sinh vật Đến thời điểm kết thúc ủ phân giá trị pH thấp cho thấy đống phân ủ chưa hoai hoàn toàn đống ủ bị yếm khí, vi sinh vật khơng đủ oxy để tiếp tục hoạt động phân giải chất hữu Theo NRAES (1992) giá trị pH dao động từ 5,5 - 8,5 tối ưu cho vi sinh vật phân ủ [6] Theo kết thí nghiệm này, cơng thức ủ có tỉ lệ C:N = 30:1 có biến động pH mạnh rõ cơng thức, cho thấy có hoạt động mạnh mẽ vi sinh vật Sau 20 ngày ủ, pH giảm nhanh từ 8,23 xuống 6,02 Khi phân ủ hoàn thành giá trị pH đạt 7,45; với mức kiềm nhẹ thích hợp để bón cho đất chua hầu hết tỉnh thành Việt Nam Kết thúc ủ phân, giá trị pH công thức I, II, III, IV 7,76; 7,45; 7,87; 7,95 Theo Rynk R cs (1992), để cải thiện đất nông nghiệp, pH yêu cầu phải < 7,2 [6] Như vậy, việc phối trộn nguyên liệu với tỉ lệ C:N = 30:1 cho giá trị pH 7,45 phù hợp 3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến thời gian hồn thành phân ủ Hình Biểu đồ ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến thời gian hoàn thành phân ủ Theo kết nghiên cứu Sonia M Tiquia Nora F.Y Tam (2002), đống ủ với hỗn hợp nguyên liệu mùn cưa, phân chuồng rác thải thực phẩm 128 ngày để hoàn thành [7] Trong khn khổ thí nghiệm, chúng tơi thu kết sau: thời gian hồn thành ủ phân cơng thức IV (50:1) 60 ngày, công thức I (20:1) III (40:1) 50 ngày Công thức II (30:1) thời gian ngắn nhất, 45 ngày ủ Như vậy, thời gian ủ rút ngắn 2,84 lần so với kết Sonia cs (2002) Việc rút ngắn số ngày ủ phân giúp nông dân tiết kiệm thời gian đáp ứng kịp thời nguồn phân bón cho mùa vụ sau, đồng thời, sớm giải phóng diện tích 46 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC Nguyên liệu ban đầu TẬP 2, SỐ (2012) Phân ủ sau 45 ngày Phân hữu sinh học thành phẩm sân vườn Hình Một số hình ảnh phân ủ từ lục bình, phân trâu bị rơm rạ 3.3 Ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến chất lượng phân ủ thông qua số tiêu CT I II III IV LSD0,05 Chiều cao Năng suất lúc thu chất khô hoạch (g/cây) (cm) 48,80b 90,20c 59,16a 113,60a 57,13a 101,50b 40,10c 76,13d 2,305 6,842 Số chắc/cây (quả) P100 (g) NSTT (tạ khô/ha) 12,53c 19,40a 15,76b 10,33d 139,06c 144,06a 142,17b 138,08c 30,47c 36,19a 34,34b 27,75d 1,32 1,858 0,891 lạc L14 Bảng 3: Các tiêu sinh trưởng suất lạc L14 Ghi chú: LSD0,05 (Least Standard Deviation): mức sai khác nhỏ có ý nghĩa, xác suất 95% Theo kết xử lý thống kê, chiều cao lúc thu hoạch đạt giá trị cao công thức II III Các tiêu suất chất khô, số chắc/cây, P100 quả, suất thực thu đạt giá trị cao công thức II, tiếp đến cơng thức III I, cơng thức IV có giá trị thấp Điều chứng tỏ tỉ lệ C:N = 30:1 cho chất lượng phân ủ tốt nhất, thơng qua tác động tích cực đến sinh trưởng - phát triển lạc L14 Kết cho thấy, tỉ lệ C:N cao (50:1) gây tổn hại đến sinh trưởng - phát triển lạc nhiều tỉ lệ C:N thấp (20:1), điều giải thích với nhiều ngun nhân khác Có thể thiếu hụt nguồn dinh dưỡng N dẫn đến q trình phân hủy bị gián đoạn, hàm lượng chất dinh dưỡng phân thấp không đáp ứng đủ nhu cầu cho Đồng thời phần cacbon dư thừa (rơm rạ) chưa phân hủy triệt 47 UED JOURNAL OF SOCIAL SCIENCES, HUMANITIES AND EDUCATION VOL.2, NO.2 (2012) để nên bón vào đất gây ảnh hưởng xấu đến kết cấu dinh dưỡng đất 3.4 Ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến chất lượng phân ủ thông qua số tiêu lý hóa Bảng Kết phân tích mẫu phân thí nghiệm Cơng thức Kết phân tích pHKCl Mùn (%) 10,52 Đạm 3.4.1.a.1.1 Lân Kali TS (%) TS (%) TS (%) 1,65 0,47 0,98 I 7,59 II 7,28 16,70 1,80 0,48 1,25 III 7,63 12,54 1,13 0,35 1,47 IV 8,05 8,37 0,87 0,39 1,53 Ghi chú: * Phân tích khoa Tài nguyên đất MTNN - Đại học Nông Lâm Huế Để đánh giá chất lượng phân ủ, dựa vào tiêu chuẩn thang đánh giá để định mức tiêu mùn, đạm, lân kali [1] Kết phân tích mẫu phân hữu sinh học bảng cho thấy tỉ lệ C:N 30:1 có giá trị lý hóa thích hợp Cụ thể, mẫu phân có pHKCl (độ chua trao đổi) mức kiềm yếu 7,28 Theo FFTC (2005) giá trị pH phân hữu sinh học q trình ủ hồn thành khoảng 6,5 - 7,5 Như vậy, thí nghiệm phân hữu sinh học có giá trị pHKCl 7,28 thích hợp để sử dụng Hàm lượng mùn (16,7%) mức giàu Hàm lượng đạm (1,8%) kali (1,25%) tổng số mức nghèo, lân tổng số (0,48%) mức Qua kết phân tích, chúng tơi nhận thấy phân hữu sinh học ủ từ giá thể lục bình, rơm rạ phân trâu bị với tỉ lệ C:N 30:1 sử dụng cho đất nơng nghiệp, làm gia tăng hàm lượng mùn đất, cung cấp thêm đáng kể hàm lượng lân tổng số, cung cấp đạm kali tổng số mức vừa phải, pH an tồn cho đất Tuy vậy, chúng tơi đề nghị để trồng đạt suất tốt, song song với sử dụng phân hữu sinh học, tùy theo nhu cầu dinh dưỡng loại trồng bón thêm lượng phân vơ đạm, lân, kali cho phù hợp Kết luận Tỉ lệ C:N = 30:1 tối ưu cho việc phối trộn nguyên liệu ủ phân hữu sinh học từ lục bình, rơm rạ phân trâu bị, q trình ủ có biến động mạnh nhiệt độ, pH, EC, thời gian phân hủy 45 ngày, cho giá trị cuối phân phù hợp để bón cho đất nơng nghiệp 48 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC TẬP 2, SỐ (2012) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ môn khoa học đất (2006), Giáo trình thổ nhưỡng học, NXB Nơng nghiệp, Hà Nội [2] J David Williams at al., (1999), Compost handbook, Alabama Cooperative Extension Service - Auburn university, Alabama [3] J.C Hargreaves, M.S Adl, P.R Warman (2007), A review of the use of composted municipalsolid waste in agriculture, Agriculture-Ecosystems and Environment, 123, pp 1–14 [4] Rao Bhamidimarri SM, Pandey SP (1996), Aerobic thermophilic composting of piggery solid wastes, Water Sci Technol, 33, pp 89-94 [5] Robert Rynk (1997), Composting at home, University of Idaho [6] Robert Rynk, at al., (1992), On-farm composting handbook, NRAES-54, New York [7] Sonia M Tiquia, Nora F.Y Tam (2002), “Characterization and composting of poultry litter in forced-aeration piles”, Process Biochemistry, 37, pp 869–880 [8] Van der Gheynst, at al., (2004) Estimating electrical conductivity of compost extracts at different extraction ratios Compost Science & Utilization, 12, pp 202207 STUDY OF THE EFFECT OF RATIO C:N ON INCUBATION TIME AND QUALITY OF COMPOST PROCESS FROM AGRICULTURAL BY-PRODUCTS Bui Thi Tho , Vo Chau Tuan The University of Danang – University of Science and Education ABSTRACT The initial ratio C: N in materials has an important impact on the quality of compost In this paper, we have studied the effect of ratio C: N at the levels of 20:1, 30:1, 40:1 and 50:1 on the speed and quality of compost with materials: water hyacinth, straw and manure The results of the experiments show that the ratio C: N in materials at 30:1 is the most appropriate to increase speed and improve the quality of compost Incubation time was shortened to 45 days The temperature reached 68.6oC after 15 days of incubation, final pH reached 7.45, EC eventually reached 5.45 dS/m There was a rich level of Humus content of 16.7% The total protein content reached 1.8%, the total potassium reached 1.25% and total phosphate reached 0.48% The above criteria are appropriate when they are used as fertilizer for agricultural land Keywords: Water hyacinth, compost, straw, C:N ratio, microorganism * ThS Bùi Thị Thơ, email: buithonh39@gmail.com, Trường ĐHSP – ĐHĐN ThS Võ Châu Tuấn, email: vochautuan@gmail.com, Trường ĐHSP – ĐHĐN 49 ... TẬP 2, SỐ (2012) Phân ủ sau 45 ngày Phân hữu sinh học thành phẩm sân vườn Hình Một số hình ảnh phân ủ từ lục bình, phân trâu bị rơm rạ 3.3 Ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến chất lượng phân ủ thông qua số... nên bón vào đất gây ảnh hưởng xấu đến kết cấu dinh dưỡng đất 3.4 Ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến chất lượng phân ủ thông qua số tiêu lý hóa Bảng Kết phân tích mẫu phân thí nghiệm Cơng thức Kết phân tích... nhiệt độ, pH, EC thời gian hoàn thành đống ủ theo dõi Ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến nhiệt độ đống ủ Hình Biểu đồ ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến nhiệt độ đống ủ Nhiệt độ cao đặc trưng cho q trình ủ hiếu khí dấu