Các biện pháp xử lý phân trong chăn nuôi heo an toàn sinh học

Các biện pháp xử lý phân trong chăn nuôi heo an toàn sinh học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

TRẦN THỊ HỮU HẠNH

CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ PHÂN

TRONG CHĂN NUÔI HEO AN TOÀN SINH HỌC

Luận văn tốt nghiệp

Ngành: CHĂN NUÔI - THÚ Y

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

TRONG CHĂN NUÔI HEO AN TOÀN SINH HỌC

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Minh Thông Trần Thị Hữu Hạnh MSSV: 3060587 Lớp: CNTY K32

Cần Thơ, 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Ngành: CHĂN NUÔI - THÚ Y

Tên đề tài:

CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ PHÂN

TRONG CHĂN NUÔI HEO AN TOÀN SINH HỌC

Cần Thơ, ngày… tháng….năm 2010 Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2010

Nguyễn Minh Thông

Cần Thơ, ngày….tháng…năm….2010 Duyệt khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình luận văn nào trước đây

TRẦN THỊ HỮU HẠNH

LỜI CẢM TẠ

Trước hết, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các thầy cô bộ môn Chăn Nuôi – Thú Y, khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng Trường Đại Học Cần Thơ đã truyền thụ cho tôi những kiến thức quí báu

Xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Minh Thông đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm tiến hành luận văn

Chân thành cảm ơn ông Nguyễn Văn Sóc và cô, chú tại Trại Chăn Nuôi của ông Nguyễn Văn Sóc, xã Thạnh Hòa, huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang, đã quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Hơn tất cả, tôi luôn luôn cảm tạ những người thân trong gia đình tôi – những người đã sinh thành, dưỡng dục, yêu thương tôi, bồi đắp cho tôi bằng những tình cảm thiêng liêng nhất, họ đã cho tôi thêm niềm tin và sức sống để vào đời

Vô cùng cảm ơn các bạn bè thân hữu của tôi đã an ủi, động viên, chia sẻ buồn vui với tôi trên bước đường học vấn

Với tất cả tấm lòng của mình, tôi xin gởi đến những người thân yêu lời cảm ơn chân thành nhất

Xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN 2

2.1 AN TOÀN SINH HỌC 2

2.1.1.Khái niệm về an toàn sinh học 2

2.1.2.Các nguyên tắc xử lý chất thải nhằm đảm bảo an toàn sinh học 2

2.2.PHÂN LOẠI CÁC TÁC NHÂN Ô NHIỄM 3

2.2.1 Các chất thải hữu cơ 3

2.2.1.1.Các chất dễ bị phân hủy sinh học (tiêu thụ oxy) 3

2.2.1.2.Các chất khó phân hủy sinh học 3

2.2.1.3.Các thông số đánh giá lượng chất hữu cơ trong chất thải 3

2.2.2.Các chất rắn 4

2.2.3.Các chất vô cơ 4

2.2.4.Các chất tạo mùi 4

2.3.ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT THẢI CHĂN NUÔI ĐẾN MÔI TRƯỜNG 7

2.4.CHẤT THẢI TRONG CHĂN NUÔI HEO 8

2.4.1.Phân 8

2.4.1.1.Lượng phân thải ra 8

2.4.1.2 Đặc điểm của phân heo 9

2.6.3 Vi sinh vật trong quá trình ủ 15

2.6.4 Các phương pháp ủ phân được áp dụng trong thực tế 15

2.7 CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH Ủ PHÂN 17

2.7.7 Giai đoạn thành thục của việc ủ phân compost 21

2.8 THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG CỦA PHÂN HOAI VÀ CÁC SỬ DỤNG 21 2.8.1 Thành phần dinh dưỡng 21

2.8.2.Sử dụng phân hoai 22

2.9.NẤM TRICHODECMA 23

2.9.1.Đặc điểm phân loại và hình thái học 23

2.9.2.Sự phân bố của nấm Trichodecma 23

2.9.3.Khả năng phân hủy chất hữu cơ của Trichodecma 24

2.9.4.Vai trò nấm đối kháng Trichodecma trong kiểm soát các sinh vật 24

2.9.5.Ứng dụng của nấm đối kháng Trichodecma 25

2.10 CHẤT TRỘN YUCCA SCHIDIGERA EXTRACT 26

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 28

3.1 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 28

3.3.1 Cách lấy mẫu 31

3.3.2 Các chỉ tiêu theo dõi 31

3.4 Phân tích thống kê 33

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

4.1 NHIỆT ĐỘ 34

4.2 ĐỘ LÚN CỦA PHÂN TRƯỚC VÀ SAU KHI Ủ 37

4.3 CHỈ TIÊU KÝ SINH TRÙNG 39

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 40

5.1 KẾT LUẬN 40

5.2 ĐỀ NGHỊ 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO 41

Phụ lục ix

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Các chất tạo mùi trong nước thải 5

Bảng 2.2 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm của nước thải công nghiệp 6

Bảng 2.3 Lượng phân và nước tiểu vật nuôi thải ra trong 24 giờ 9

Bảng 2.4 Thành phần hoá học phân tươi của các loại gia súc tại Nhật 10

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của nước tiểu gia súc 11

Bảng 2.6 Hàm lượng đạm giữa phân và nước tiểu của heo 11

Bảng 2.7 Tỷ số C/N của một số chất thải 20

Bảng 2.8 Hàm lượng dinh dưỡng trong phân hoai ở Nhật Bản (%VCK) 22

Bảng 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 29

Bảng 3.2 Tổ hợp các nghiệm thức thí nghiệm 30

Bảng 4.1 Bảng biến thiên nhiệt độ (oC) của các nghiệm thức theo các tuần ủ 34

Bảng 4.2 Biến thiên nhiệt độ của điểm trong và điểm ngoài theo tuần ủ 36

Bảng 4.3 Sự thay đổi chiều cao (cm) của mẻ ủ theo các tuần ủ 38

Bảng 4.4 Số lượng trứng Ascarissuum trước và sau khi ủ 39

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 4.1 Sự biến thiên nhiệt độ (oC) của các nghiệm thức

theo các tuần ủ 35 Biểu đồ 4.2 Sự biến thiên nhiệt độ của điểm trong và điểm ngoài

theo các tuần ủ 37 Biểu đồ 4.3 Sự thay đổi chiều cao của mẻ ủ theo các tuần ủ 38

TÓM LƯỢC

Đề tài “Các biện pháp ủ phân trong chăn nuôi heo an toàn sinh học” được thực hiện tại Trại chăn nuôi của ông Nguyễn Văn Sóc, xã Thạnh Hòa, huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang từ ngày 17/02/2010 đến 21/4/2010

Thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 nghiệm thức và 3 lần lặp lại

Nghiệm thức 1: phân heo thịt+cỏ khô+Trichodecma 1 (20gram/m3) Nghiệm thức 2: phân heo thịt+cỏ khô+Trichodecma 2 (30gram/m3) Nghiệm thức 3: phân heo thịt+cỏ khô

Nghiệm thức 4: phân heo nái+cỏ khô+Yucca trong thức ăn

Nghiệm thức 5: phân heo nái+cỏ khô+Yucca trong thức ăn+Trichodecma1 (20gram/m3) Tất cả các nghiệm thức đều được ủ trong môi trường hiếu khí

Sau hơn 2 tháng tiến hành thí nghiệm chúng tôi thu được kết quả như sau:

- Sự biến thiên của nhiệt độ

Nhiệt độ của các nghiệm thức khác nhau ý nghĩa thống kê

Nhiệt độ của cả 5 nghiệm thức đều đạt yêu cầu và nằm trong giới hạn cho phép, đủ khả năng tiêu diệt các loại vi sinh vật gây bệnh và trứng ký sinh trùng Nghiệm thức đạt nhiệt độ cao nhất là nghiệm thức 5 là 47,4oC, kế đến là nghiệm thức 2 với nhiệt độ 46,5oC, nghiệm thức 4 là 46,3oC, nghiệm thức 1 là 46,1oC, thấp nhất là nghiệm thức 3 là 46oC

- Sự biến thiên độ lún của phân

Độ lún của phân khác nhau có ý nghĩa thống kê Chứng tỏ tốc độ phân hủy của vi sinh vật cũng khác nhau Tùy thuộc vào lượng vi sinh trong từng mẻ ủ

- Kiểm tra trứng ký sinh trùng

Vì nhiệt độ của mẻ ủ lên cao nên sản phẩm sau khi ủ của cả 5 nghiệm thức đều không tìm thấy trứng giun đũa Vì vậy không sợ lây truyền các bệnh ký sinh trùng từ trại chăn nuôi ra ngoài môi trường

Qua thí nghiệm cho thấy, cả 5 nghiệm thức đều cho kết qua như nhau về thời gian ủ cũng như sản phẩm phân hoai thuần thục đồng nhất, sạch vi sinh vật gây bệnh và ký sinh trùng

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngành nông nghiệp là một ngành quan trọng trong tất cả các ngành trên thế giới, vì nó cung cấp thực phẩm cho con người Ở nước ta, nông nghiệp lại càng quan trọng hơn khi trên 80% dân số cả nước làm nghề nông, và chăn nuôi là một trong những ngành quan trọng trong cơ cấu nông nghiệp của nước ta, trong đó chăn nuôi heo chiếm một vị trí quan trọng, nó cung cấp sản lượng thịt lớn nhất trong các loại vật nuôi, một phần khác do nhu cầu tiêu thụ thịt tính theo đầu người ngày một tăng và sẽ tiếp tục tăng cùng với mức tăng thu nhập của người dân Những năm gần đây ở nước ta chăn nuôi heo nông hộ đang tăng dần quy mô đầu heo và một bộ phận đang phát triển theo hướng quy mô trang trại Mặt trái của vấn đề là tăng quy mô đầu gia súc mà chưa đi cùng với các giải pháp kỹ thuật thích hợp thì việc gây ô nhiễm môi trường, giảm năng suất chăn nuôi và gia súc nuôi trong môi trường bị ô nhiễm thì sản phẩm chăn nuôi không đáp ứng được yêu cầu chất lượng sẽ là điều không tránh khỏi Vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng các mô hình chăn nuôi heo trong nông hộ giảm ô nhiễm, góp phần bảo vệ môi trường cho cộng đồng dân cư ở khu vực nông thôn là hết sức cần thiết

Hạn chế ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi đã và đang rất được quan tâm ở nhiều quốc gia trên thế giới Môi trường chăn nuôi kém làm giảm năng suất, sức khoẻ vật nuôi, kể cả sức khỏe con người Phân và nước thải từ các cơ sở chăn nuôi gia súc thải ra là một nguồn chất thải lớn gây ô nhiễm môi trường Các khí độc, đặc biệt khí NH3 tạo ra trong môi trường chăn nuôi gây ảnh hưởng lớn tới sức khoẻ người

Bên cạnh hệ thống chuồng trại và xử lý chất thải liên tục được cải tiến, các nước chăn nuôi phát triển đang sử dụng các hoá chất hấp thụ mùi, bổ sung các hợp chất sinh học vào thức ăn nhằm giảm thiểu việc thải Nitơ và hạn chế mùi hôi thối ở phân, ngoài ra còn có thể giảm hàm lượng khí NH3, giảm tỷ lệ chết, nâng tăng trọng và giảm tiêu tốn thức ăn Và việc nghiên cứu xử lý chất thải bằng công nghệ sinh học cũng đang được quan tâm

Nhằm giúp cho người chăn nuôi có thể giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi như sự ô nhiễm mùi, sự lây truyền bệnh…, chúng tôi tiến hành đề

tài “Các biện pháp xử lý phân trong chăn nuôi heo an toàn sinh học”, trong đề

tài này chúng tôi tiến hành phân tích các chỉ tiêu về nhiệt độ ủ, độ lún của phân, chỉ tiêu trứng giun sán nhằm tìm phương pháp ủ phân hiệu quả nhất vừa đảm bảo an toàn sinh học, vừa tiết kiệm thời gian

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1 AN TOÀN SINH HỌC

2.1.1.Khái niệm về an toàn sinh học

An toàn sinh học(biosafety) là khái niệm chỉ sự bảo vệ tính toàn vẹn sinh học Đối tượng của các chiến lược an toàn sinh học bao gồm biện pháp bảo vệ môi trường sinh thái và sức khỏe con người

An toàn sinh học trong chăn nuôi là các biện pháp kỹ thuật nhằm ngăn ngừa và hạn chế sự lây nhiễm của các tác nhân sinh học xuất hiện tự nhiên hoặc do con người tạo ra gây hại đến con người, gia súc và hệ sinh thái

Theo VietGAHP (Thực hành chăn nuôi tốt cho chăn nuôi heo an toàn tại Việt Nam) để đảm bảo tính an toàn sinh học trong chăn nuôi, ta phải đảm bảo an toàn cả một quy trình với nhiều khâu khác nhau như: chọn địa điểm nuôi; thiết kế chuồng trại, nhà kho, thiết bị chăn nuôi; con giống và quản lý giống; vệ sinh chăn nuôi; quản lý thức ăn, nước uống và nước vệ sinh; quản lý đàn heo; xuất bán heo; chu chuyển đàn và vận chuyển đàn; quản lý dịch bệnh; bảo quản và sử dụng thuốc thú y; phòng trị bệnh; quản lý chất thải và vệ sinh môi trường; kiểm soát côn trùng, loài gặm nhắm, động vật khác

Trong các khâu trên, khâu nào cũng góp phần quan trọng không kém nhằm đảm bảo an toàn sinh học, nhưng trong đó khâu quản lý chất thải và vệ sinh môi trường là khâu có ảnh hưởng nhiều nhất đến môi trường sống của con người và vật nuôi nhất Ngoài ra, còn dễ lây lan mầm bệnh ra ngoài Nên khâu này thường được chú trọng nhất

2.1.2.Các nguyên tắc xử lý chất thải nhằm đảm bảo an toàn sinh học

Theo VietGAHP có các nguyên tắc xử lý chất thải sau đây:

• Chất thải rắn phải được thu hằng ngày và vận chuyển đến nơi tập trung để xử lý, tránh gây mùi khó chịu cho dân cư lân cận và sinh ruồi nhặng

• Chất thải lỏng phải thải trực tiếp vào khu xử lý chất thải, không được cho chảy qua các khu chăn nuôi khác hay trực tiếp ra môi trường Nước thải sau khi xử lý phải đạt được tiêu chuẩn hiện hành trước khi thải ra môi trường • Lắp đặt hệ thống phân loại, tách chất thải rắn và lỏng riêng biệt nhằm giúp

cho việc xử lý được dễ dàng và đạt hiệu quả cao Không thải trực tiếp nước

• Phải xây dựng hệ thống tách nước mưa nhằm tách nước mưa ra khỏi nước thải chăn nuôi heo

• Hạn chế sử dụng nước rửa chuồng, sử dụng khẩu phần cân đối các chất dinh dưỡng, sử dụng các chế phẩm vi sinh để giảm thiểu mùi hôi nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường

• Tất cả heo chết do bệnh hoặc không rõ lý do đều không được bán ra ngoài thị trường

2.2.PHÂN LOẠI CÁC TÁC NHÂN Ô NHIỄM 2.2.1 Các chất thải hữu cơ

2.2.1.1.Các chất dễ bị phân hủy sinh học (tiêu thụ oxy)

Các chất dễ bị phân hủy sinh học bao gồm các chất như carbohydrate, protein, chất béo…đây là các chất gây ô nhiễm chủ yếu của nước thải khu dân cư, công nghiệp chế biến thực phẩm, lò mổ, chế biến sữa Chất hữu cơ tiêu thụ oxy khá mạnh gây hiện tượng giảm oxy trong nguồn tiếp nhận dẫn đến suy thoái tài nguyên thủy sản và giảm chất lượng nguồn nước cấp cho sinh hoạt (Lưu Hữu Mãnh, Bùi Thị Lê Minh, 2008)

2.2.1.2.Các chất khó phân hủy sinh học

Các chất khó phân hủy sinh học bao gồm các hợp chất carbohydrate, vòng thơm, hợp chất đa vòng, hợp chất có chứa Clo hữu cơ trong các loại hóa chất tiêu độc khử trùng như DDT, Lindan…các chất hóa học này có khả năng lưu tồn trong tự nhiên lâu dài và tích lũy từ từ trong cơ thể các loại sinh vật (rau quả, thủy sản, gia súc và con người) (Lưu Hữu Mãnh, Bùi Thị Lê Minh, 2008)

2.2.1.3.Các thông số đánh giá lượng chất hữu cơ trong chất thải

Các hợp chất hữu cơ chiếm khoảng 50-60% trong tổng số chất rắn, chiếm 65-75% trong hợp chất rắn lơ lững và chiếm 40-50% trong chất rắn hòa tan

COD (chemical oxy demand) là số mg oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ có trong một đơn vị thể tích nước

BOD (biochemical oxy demand) là lượng oxy do vi sinh học tiêu thụ để oxy hóa sinh học các chất hữu cơ có trong đơn vị thể tích nước tiêu chuẩn (nhiệt độ, thời gian và không có ánh sáng)

Thông số BOD có tầm quan trọng trong thực tế vì nó là cơ sở để thiết kế và vận hành công trình xử lý nước thải Nó cũng là thông số cơ bản để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước và đánh giá tác động của môi trường

BOD càng lớn thì mức độ ô nhiễm càng cao Cả hai chỉ số đều xác định lượng chất hữu cơ có trong nước thải nhưng BOD chỉ thể hiện lượng chất bị phân hủy bởi vi sinh vật có trong nước còn COD là toàn bộ chất hữu cơ, do đó tỷ số COD/BOD

2.2.2.Các chất rắn

Lượng chất rắn cao trong nước gây cản trở cho quá trình xử lý chất thải, giảm sự phát triển của tảo, thực vật nước và tăng lượng bùn lắng (Lưu Hữu Mãnh, Bùi Thị Lê Minh, 2008)

Các ion này gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận, tăng sự phát triển của tảo, rong rêu ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt và thủy sản, trẻ em uống nước nhiều nitrate, nitrite gây chứng MetHb

Ion PO43- là chất quan trọng cho sự phát triển của tảo, rong, nó không phải là chất gây độc cho người và gia súc nhưng nó là chỉ tiêu báo hiệu nguy cơ phì dưỡng nguồn tiếp nhận (Lưu Hữu Mãnh, Bùi Thị Lê Minh, 2008)

2.2.4.Các chất tạo mùi

Nước thải chăn nuôi thường có mùi hôi do các chất tạo mùi có sẵn trong nước hoặc do vi sinh vật tạo thành từ các chất hữu cơ Nói chung, nước thải càng thiếu oxy thì các chất tạo mùi càng nhiều Sau đây là một số chất tạo mùi chủ yếu trong nước thải

Sản xuất gia súc được định nghĩa như một phần ảnh hưởng chính đến sự ô nhiễm không khí dựa vào những nguồn lớn Nó đã chỉ ra rằng không khí trong chuồng nuôi chứa khoảng 100 hợp chất khí mà đã vượt qua với sự thoát khí vào trong không khí xung quanh Những khí đó là những chất khí có mùi và NH3 được xem là quan trọng từ khía cạnh bảo vệ môi trường Sự tăng thải CH4 và CO2 là có ý nghĩa quan trọng liên quan đến việc nóng lên của trái đất Sự phóng thích H2S và CO từ những nơi chứa phân lỏng dưới đất có thể gây chết vật nuôi

Những khí chính góp phần làm gia tăng tác động nhà kính CO2, CH4, N2O, chất

hỗn hợp như CFC Khí CH4 là khí nhà kính chủ yếu Nó bao gồm trong sự tạo ra photo chemical trong tầng đối lưu mà quyết định nồng độ của O3 và gốc OH- đã đặt tên chất “làm sạch khí quyển” bởi vì chúng có trách nhiệm di chuyển hầu hết các khí được sản xuất bởi chu trình tự nhiên và hoạt động của con người (Lưu

Bảng 2.1 Các chất tạo mùi trong nước thải

Bảng 2.2 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm của nước thải công nghiệp (theo TCVN 5945-2005)

2.3.ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT THẢI CHĂN NUÔI ĐẾN MÔI TRƯỜNG

Phân gia súc được sử dụng rộng rãi để làm phân bón trong trồng trọt vì chúng cần thiết cho mùa vụ Tác dụng của phân gia súc là cải thiện điều kiện vật lý đất, tăng độ phì nhiêu của đất, ổn định và tăng năng suất cây trồng

Ngày nay, phân hóa học đã trở nên phổ biến và thay thế hầu như hoàn toàn phân hữu cơ trong trồng trọt Kết quả của hệ thống chăn nuôi, một lượng lớn chất thải được thải ra ngoài tự nhiên

Theo Dr Julia Keenliside (1998), gần đây phương tiện thông tin dấy lên mối quan tâm rằng một sự tăng trưởng số lượng heo nuôi nhiều có thể gây nên nguy cơ về sức khoẻ của cộng đồng đặc biệt từ nguồn phân thải ra đồng ruộng Nhiều trong những mối quan tâm lo lắng này là không hợp lý - con người nhiễm bệnh từ những ký sinh trùng này nhìn chung chỉ xảy ra khi tiếp xúc trực tiếp với heo nuôi hoặc phân tươi mà không được đảm bảo vệ sinh, nước uống không được xử lý hay hệ thống miễn dịch của người không được đảm bảo Ở Canađa, người bị nhiễm giun từ heo là rất ít xảy ra, thậm chí ở những gia đình chăn nuôi heo Tuy nhiên một vài loại ký sinh trùng liên quan đến nguy cơ sức khỏe cộng đồng nếu tiến hành thao tác nguồn phân kém gây nên hậu quả nhiễm nguồn nước thải nặng

Tích lũy phân gia súc từ chăn nuôi đã làm tăng nguy cơ ô nhiễm nguồn nước (nước mặt và nước ngầm), ô nhiễm không khí (ô nhiễm mùi) Ô nhiễm nguồn nước do chất thải chăn nuôi được báo cáo nhiều nhất là ô nhiễm các hợp chất hữu cơ (NH4, P2O5, K2O) và vi sinh vật (E.coli, Coliform, các trực khuẩn đường ruột khác hay ký sinh trùng), đặc biệt ở các nước có nền chăn nuôi công nghiệp phát triển như Nhật Bản, Châu Âu và Thái Lan (Haga, 1999; Nguyễn Văn Thanh, 2002; Truman et al., 2002)

Có rất nhiều hợp chất mùi được thải ra trong chăn nuôi, theo các nhà khoa học

Nhật Bản thì có khoảng chín hợp chất mùi gần nhất với các chất thải chăn nuôi là:

ammonia, methyl, ercaptan, hydrro sulfide, dimethyl sulfide, propionic acid,

n-butyric acid, n-valeric acid, và iso valeric acid Trong đó, một số chất có ảnh

hưởng đến ô nhiễm môi trường không khí chung và hiệu ứng nhà kính

Ô nhiễm chất thải gia súc còn kéo theo một số hệ lụy khác làm cho môi trường sống của con người và môi trường chăn nuôi gia súc kém bền vững trong tương lai Bệnh truyền nhiễm, ký sinh trùng,…biến đổi của các dòng vi sinh vật ký sinh sống trong môi trường bị ô nhiễm đã trở thành nguồn dịch bệnh ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người

Hạn chế ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi đã và đang rất được quan tâm ở nhiều quốc gia trên thế giới Bên cạnh hệ thống chuồng trại và xử lý chất thải liên tục được cải tiến, các nước chăn nuôi phát triển đang sử dụng các hoá chất hấp thụ mùi, bổ sung các hợp chất sinh học vào thức ăn nhằm giảm thiểu việc thải nitơ và hạn chế mùi hôi thối ở phân Bổ sung chế phẩm sinh học De-odorase vào thức ăn nuôi heo thịt làm giảm hàm lượng khí NH3, giảm tỷ lệ chết, nâng tăng trọng và giảm tiêu tốn thức ăn của Amon et al (1994); Power and Tuck, (1994); Duffy and Brooks, (1998); Cole et al (1998)

Song song với nghiên cứu cải tạo một số mô hình chuồng trại của nước ngoài cho phù hợp với điều kiện khí hậu của nước ta của Lê Thanh Hải (1999), Phạm Nhật Lệ et al (2000), bổ sung chế phẩm Micro-Aid vào thức ăn để giảm mùi hôi thối ở phân của Nguyễn Đăng Vang et al (2000) thì việc nghiên cứu xử lý chất thải bằng công nghệ sinh học cũng đang được quân tâm Cho đến nay ước tính cả nước ta đã phát triển được khoảng 30.000 công trình Biogas bằng du nhập có cải tiến công nghệ Biogas của một số nước trên thế giới, đã góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi đáng kể của Nguyễn Quang Khải (2002) Những năm gần đây ở nước ta chăn nuôi heo nông hộ đang tăng dần quy mô đầu heo và một bộ phận đang phát triển theo hướng quy mô trang trại Mặt trái của vấn đề là tăng quy mô đầu gia súc mà chưa đi cùng với các giải pháp kỹ thuật thích hợp thì việc gây ô nhiễm môi trường, giảm năng suất chăn nuôi và gia súc nuôi trong môi trường bị ô nhiễm thì sản phẩm chăn nuôi không đáp ứng được yêu cầu chất lượng sẽ là điều không tránh khỏi Vì vậy việc nghiên cứu xây dựng các mô hình chăn nuôi heo trong nông hộ, cũng như trong trang trại nhằm làm giảm ô nhiễm, góp phần bảo vệ môi trường cho cộng đồng dân cư là hết sức cần thiết.

2.4.CHẤT THẢI TRONG CHĂN NUÔI HEO 2.4.1.Phân

2.4.1.1.Lượng phân thải ra

Theo Lochr (1984) được trích dẫn bởi Lăng Ngọc Huỳnh (2000), lượng phân thải ra của gia súc thường thay đổi theo lượng thức ăn mỗi ngày như vậy có thể thay đổi theo thể trọng Lượng phân heo chiếm 6-8% thể trọng

Lượng phân cũng có thể thay đổi theo tính chất của thức ăn và số lượng chất pha vào như nước tiểu, chất lót chuồng,…

Lượng phân và nước thải của vật nuôi trong 24 giờ được Lê Văn Căn (1982), ghi nhận như sau:

Bảng 2.3 Lượng phân và nước tiểu vật nuôi thải ra trong 24 giờ

Loại gia súc Phân tươi (kg) Nước tiểu (kg) Trâu

Bò Ngựa Heo Dê, cừu Gà, vịt

18-25 15-20 12-18 1,2-3,0 1,5-2,5 0,02-0,05

8-12 6-10 4-6 2-4 0,6-1

-

(Lê Văn Căn, 1982)

Với nguồn chất thải lớn như thế, nếu không xử lý thích hợp sẽ phát sinh nhiều mùi rất hôi thối do hoạt động phân huỷ chất hữu cơ của các loại vi sinh vật có trong chất thải gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người Đồng thời gây ra các bệnh

truyền nhiễm do các loại vi khuẩn gây bệnh như Salmonella, Leptospira, sống

trong phân có thể tồn tại lâu trong nước

2.4.1.2 Đặc điểm của phân heo

Phân heo có chứa các chất dinh dưỡng cho đất có thể dùng phục vụ mùa màng, làm giàu khoáng chất và cấu tạo của đất Thành phần chất dinh dưỡng trong phân heo thay đổi theo khẩu phần thức ăn, số lượng thức ăn, lượng nước uống mỗi ngày, nhu cầu dinh dưỡng của từng cá thể

Theo Suzuki Talsushiko, (1968) được trích dẫn bởi Lăng Ngọc Huỳnh, (2000) thành phần trung bình của các loại phân tươi ở các gia súc được trình bày ở bảng sau:

Bảng 2.4 Thành phần hoá học phân tươi của các loại gia súc tại Nhật

Lượng nước tiểu thải ra đã được trình bày trong bảng 2.3

Thành phần của nước tiểu tương đối đơn giản, tất cả đều là chất tan trong nước, chủ yếu là urê, acid uric, acid hipuric và các muối vô cơ như muối của natri, kali, canxi…

Thành phần dinh dưỡng trong nước tiểu của gia súc thay đổi theo loài, điều kiện dinh dưỡng và khí hậu Nước tiểu là một loại phân bón giàu đạm và kali, còn hàm lượng lân thì ít hoặc không đáng kể Nước tiểu heo nghèo đạm hơn các loại gia súc khác

Loại gia

súc Nước (%)

Chất hữu cơ

(%)

N (%)

(%) K2O (%) CaO (%)

MgO (%)

Cl (%)

Trâu,bò Lừa,ngựa Heo Dê,cừu

80 75 82 68

18 23 16 29

0,3 0,5 0,6 0,6

0,2 0,3 0,5 0,2

0,1 0,33

0,4 0,2

0,1 0,23 0,05 0,02

0,18 0,1 0,02 0,24

0,1 0,1 0,1 0,1

Theo Suzuki Talsushiko, (1968) thành phần nước tiểu của các loại gia súc ở Nhật Bản như sau:

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của nước tiểu gia súc

Loại gia

súc H2O (%)

Chất hữu cơ

Bảng 2.6 Hàm lượng đạm giữa phân và nước tiểu của heo

Loại heo % Đạm trong phân % Đạm trong nước tiểu

Ghi chú (1) Khẩu phần đạm cao, (2) Khẩu phần đạm thấp

2.5.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI TRONG CHĂN NUÔI HEO

Theo Nguyễn Quang Khải, (2005), nước thải ở trại chăn nuôi heo bao gồm chất thải của heo (nước tiểu, phân) là chủ yếu, có lẫn thêm chất độn chuồng, thức ăn dư

phụ thuộc vào tuổi của heo, khẩu phần thức ăn, chế độ dinh dưỡng, lượng nước dội rữa chuồng nhiều hay ít…

Mục đích của việc xử lý chất thải chăn nuôi:

• Tiêu diệt các loại mầm bệnh có trong chất thải đến mức an toàn, đảm bảo điều kiện chăn nuôi trong trại chăn nuôi và khu vực khu dân cư xung quanh trại

• Hạn chế đến mức thấp nhất sự thất thoát các dưỡng chất N, P, K trong phân

• Giảm hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước thải đến mức an toàn trước khi thải ra dòng tiếp nhận

• Tái sử dụng chất hữu cơ trong chất thải vào các mục đích có ích như làm chất đốt (biogas), phân bón, làm thức ăn cho gia súc và nuôi trồng thủy sản Chất thải chăn nuôi bao gồm các chất thải rắn và lỏng, để việc xử lý có kết quả tốt thường người ta phân loại và chọn lọc phương pháp thích hợp để xử lý một cách có hiệu quả Các phương pháp bao gồm hai nhóm chính là: xử lý không sinh học và xử lý sinh học (Lưu Hữu Mãnh, Bùi Thị Lê Minh, 2008)

Xử lý không sinh học: bao gồm những cách xử lý bằng vật lý và hóa học Xử lý vật lý: Phương pháp lắng cặn và thiêu ra tro

• Sự lắng cặn (sự trầm tích): Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để thu những chất rắn có thể lắng đọng xuống đáy, thường các bể lắng có hình chữ nhật, hình vuông hay hình tròn

• Sự thiêu ra tro: sử sụng nhiệt độ cao như lò sưởi để đốt phân, rác, xác súc vật thành tro

Xử lý hóa học: Bao gồm sự tiêu độc và sự ngưng kết hóa học

• Sự tiêu độc hay sát trùng: Mục đích làm giảm mật độ vi khuẩn và để loại thải mầm bệnh ra khỏi nước Có nhiều hóa chất có thể dùng tiêu độc nước thải như chlorine, iodin, ozone

• Sự ngưng kết hóa học: Thêm các hóa chất vào trong nước thải để ngưng kết các particulate va colloisal và vì vậy làm giảm nhu cầu oxy của chất thải

Xử lý sinh học: Phương pháp xử lý yếm khí và hiếu khí

Xử lý hiếu khí: Là quá trình phân giải các chất hữu cơ có sự hiện diện của oxy cho ra CO2, NH3, H2O, và năng lượng

Xử lý yếm khí: Là sự phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện không có

Có rất nhiều biện pháp xử lý chất thải trong chăn nuôi như: vật lý, hóa học hay vi sinh được áp dụng trên thế giới Tuy nhiên, tùy theo hoàn cảnh kinh tế, trình độ phát triển khoa học kỹ thuật mà ở mỗi nước áp dụng một cách hợp lý

Các biện pháp quản lý và kỹ thuật xử lý chất thải có hiệu quả trong chăn nuôi ở Việt Nam phải bao gồm các biện pháp xử lý thích hợp và sử dụng chúng trong trồng trọt Để đáp ứng được yêu cầu trên chúng ta nên áp dụng các biện pháp như: phơi khô, ủ hoai hiếu khí, ủ hoai yếm khí, tạo ra năng lượng bằng biện pháp sinh học (biogas), hay nuôi trùn đất,…

2.6 PHƯƠNG PHÁP Ủ HIẾU KHÍ 2.6.1 Nguyên lý cơ bản

Nguyên lý cơ bản của quá trình ủ phân hiếu khí là các vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ để tạo ra khí CO2, nước, nhiệt độ, ẩm độ và sản phẩm hữu cơ tương đối đồng nhất Dưới điều kiện thích hợp thì tiến trình phân hủy này được tiến hành qua 3 giai đoạn (pha) chính: (1) pha nhiệt độ trung bình (mesophilic phase), giai đoạn này chỉ kéo dài trong vài ngày, (2) pha nhiệt độ cao (thermophilic phase), giai đoạn này kéo dài trong vài ngày đến vài tháng, (3) pha thành thục kéo dài trong nhiều tháng, nhiệt độ giảm dần đến khi bằng với nhiệt độ môi trường và giữ vững ở đó trong nhiều tháng (Nancy et al., 2000)

Trong suốt quá trình phân hủy chất hữu cơ của phân gia súc thì có rất nhiều loại vi

sinh vật tham gia như vi khuẩn ưa ấm (mesophilic), làm tăng nhanh quá trình bẻ

gãy các hợp chất hữu cơ phức tạp và chính quá trình này tạo ra một lượng nhiệt để

làm môi trường sống thích hợp cho các nhóm vi khuẩn ưa nhiệt (thermophilic)

phát triển và tiếp nối tiến trình Ngoài vi khuẩn là vi sinh vật đóng vai trò chính trong quá trình làm hoai phân chiếm từ 80-90%, nấm mốc, động vật nguyên sinh

(protozoa) và một số thủy sinh đơn giản (rotifers) như trùng bánh xe hay trùng

lông mao cũng tham gia vào quá trình này, chúng được tìm thấy trong nước vắt hữu cơ của phân ủ hoai (Nancy et al., 2000)

Quá trình ủ phân thường là hiện tượng phân hủy sinh học hiếu khí nhưng thực tế nó có thể xảy ra trong cả điều kiện yếm khí Ủ phân hiếu khí là quá trình phân giải các chất hữu cơ có sự hiện diện của oxy cho ra CO2, H2O, NH3 và năng lượng Ủ phân yếm khí là sự phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy cho ra CH4, CO2, NH4 và một số gas khác, một số axit hữu cơ phân tử thấp, NH4 sau đó được oxy hóa thành NO3- bởi vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter

2.6.2 Các phản ứng sinh hóa trong quá trình ủ phân hiếu khí

Sự phân hủy của Protein trong chất thải như sau:

Protein Peptides aminoacids NH4+ nguyên sinh chất của vi sinh vật hoặc NH3

Sự phân hủy của Carbohydrates như sau:

Carbohydrates đường đơn acid hữu cơ CO2 và nguyên dinh chất của vi sinh vật

Quá trình ủ phân hiếu khí có thể chia ra làm 4 giai đoạn như sau:

• Giai đoạn chậm: Là thời gian cần thiết để vi sinh vật thích nghi và tạo khuẩn lạc trong mẻ ủ

• Giai đoạn tăng trưởng: Ở giai đoạn này nhiệt độ tăng lên do nhiệt của các quá trình sinh học và đạt đến giới hạn của các vi sinh vật ưa ấm

• Giai đoạn ủ nhiệt: Giai đoạn này nhiệt độ tăng lên đến mức cao nhất, thích hợp cho sự hoạt động của các vi sinh vật ưa nhiệt Giai đoạn này rất thuận lợi cho việc cố định chất thải và vô hiệu hóa vi sinh vật gây bệnh

• Giai đoạn thành thục (giai đoạn kháng hóa): Giai đoạn này nhiệt độ giảm dần cho đến lúc nhiệt độ ổn định và bằng với nhiệt độ môi trường Quá trình lên men thứ cấp diễn ra biến các chất thải thành mùn hữu cơ Đồng thời cũng diễn ra quá trình biến NH3 thành NO3- do tác động của vi khuẩn

Nitrosomonas và Nitrobacter Quá trình diễn ra chậm do đó cần có một

thời gian đủ dài để đạt sản phẩm có chất lượng cao Nitrosomonas

NO4+ + 3/2 O2 NO2- + 2H+ + H2O (1) Bacteria

Nitrosomonas

NO2- + ½ O2 NO3- (2)Bacteria

Kết hợp (1) và (2) ta có phương trình:

NH4 + 4O2 NO3- + 2H+ + H2O (3)

+

NH4+ + 4 CO2 + HCO3- + H2O C5H7O2N + 5O2 (4) Kết hợp (3) và (4) ta có phương trình sau:

22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3- 21NO3- +C5H7O2N +20H2O + 42H+

2.6.3 Vi sinh vật trong quá trình ủ

Quá trình ủ phân hiếu khí được diễn ra với sự tham gia của vi khuẩn, nấm, nguyên sinh động vật và một số động vật không xương sống như trùn, mối và một số sinh vật khác

Trước tiên, các chất thải hữu cơ bị phân hủy bởi vi sinh vật tiêu thụ cấp I như vi

khuẩn, nấm và Actinomycetes Chất thải được phân hủy và cố định chủ yếu bởi

hoạt động của các loài vi khuẩn Vi khuẩn ưa ấm xuất hiện trước tiên trong mẻ ủ sau đó đến các vi khuẩn ưa nhiệt Các loài nấm ưa nhiệt thường phát triển vào ngày thứ 5-10 kể từ khi bắt đầu ủ Nếu nhiệt độ của mẻ ủ lớn hơn 65-700C, nấm,

Actinomycetes và hầu hết các loài vi khuẩn bị vô hiệu hóa chỉ có các loại vi khuẩn

sinh bào tử mới có thể phát triển Ở giai đoạn cuối khi nhiệt độ giảm dần

Actinomycetes chiếm ưu thế và làm cho bề mặt mẻ ủ có màu trắng hoặc xám Các

loài Actinomycetes phổ biến là Streptomyces và Thermo-actinomycetes; loài nấm phổ biến là Aspergillus

Sinh vật tiêu thụ cấp I trở thành thức ăn cho sinh vật tiêu thụ cấp II, như mối, bọ

cứng, giun tròn, nguyên sinh động vật, và Rotifers Sau cùng sinh vật tiêu thụ cấp

II sẽ trở thành thức ăn cho sinh vật tiêu thụ cấp III như rết, kiến (Lê Hoàng Việt, 1996)

2.6.4 Các phương pháp ủ phân được áp dụng trong thực tế

Một số phương pháp được áp dụng rộng rãi trong thực tế như: Tại Nhật Bản và Trung Quốc đã phát triển một số hình thức áp dụng cho cả hộ

chăn nuôi nhỏ và các trang trại chăn nuôi lớn như: chất đống, ủ yếm khí, ủ theo kiểu Trung Quốc, kiểu Indo của Ấn Độ, hay là DANO của Đan Mạch,…

Tại Việt Nam một số phương pháp sau đây được áp dụng trong các mô hình chăn nuôi nông hộ:

• Đào các hố sâu

Hoặc hố lộ thiên trên mặt đất có mái che để đổ phân vào trong hố: Phân được đưa vào trong hố hằng ngày, sau khi đổ một lớp phân thì đổ lên một lớp tro bếp hay tro trấu cho đến khi hố đủ đầy thì đậy lại bằng rơm, rạ, tro,… hố ủ đầy được giữ trong nhiều tháng hay nhiều năm cho hoai và cho trồng trọt

• Ủ phân yếm khí

Ở miền Bắc Việt Nam có một số hệ thống ủ phân cải tiến thích hợp cho chương trình vệ sinh nông thôn và sản xuất lương thực Hệ thống này gồm hai hầm kín nước để sử dụng luân phiên cho việc chứa và ủ phân Sau mỗi lần thải phân rải tro bếp lên để làm giảm mùi và điều chỉnh tỷ số C/N Nước tiểu được tách riêng ra để điều chỉnh ẩm độ của phân ủ Khi phân chiếm 2/3 thể tích hầm thứ nhất, cho thêm vào hầm lá cây, rác và đậy nắp lại bằng đẩt trong vòng vài năm để cho quá trỉnh ủ xảy ra Hầm thứ hai được đưa vào sử dụng

• Ủ phân theo kiểu Trung Quốc

Nguyên liệu được chất thành luống 2m x 2m x 0,5m Những ống tre có đục lỗ được lắp đặt trong luống này giúp cho quá trình thông thoáng tự nhiên Luống ủ không cần phải xới đảo Để tránh cho luống ủ khỏi phải mất nhiệt người ta phải phủ rơm hoặc trát bùn lên mặt của luống ủ

• Phương pháp Indo của Ấn Độ

Đây là phương pháp ủ nóng điển hình Nguyên liệu dùng để ủ là các loại phế phẩm thực vật của nhà nông, các loại phân trâu, bò, heo và gia cầm,…các loại nước giải, nước phân, các loại tro đều được sử dụng Một số nguyên liệu cứng và khó tiêu như thân cây bông, các loại cành lá cây thực vật cứng khác,…được rải trên đường cho xe cộ giẫm đạp nghiền nát trước rồi mới đưa vào ủ Nguyên liệu này không chiếm quá 10% tổng số Những nguyên liệu dài và cồng kềnh như thân cây chuối, lá chuối,…thì được dọc theo chiều dài rồi băm ra thành từng đoạn ngắn trước Các thứ thân lá mềm, các loại cây phân xanh,…thì phơi cho héo bớt, lót thành lớp đệm nằm cho trâu bò nằm, sáng hôm sau xúc cả lá và phân cho vào hố ủ Chọn một chỗ cao ráo làm hầm ủ phân, bề rộng từ 1,8 – 2,4 m, chiều sâu khoảng 0,9m, còn chiều dài thì tùy theo qui mô muốn ủ, nhưng nói chung nguyên liệu để ủ chỉ xếp vào tối đa là 3/4 của hầm, chừa lại 1/4 để tiện việc đảo phân Các loại nguyên liệu nói trên được xếp vào hầm xen kẽ nhau, mỗi lớp khoảng 10-15cm Cứ trên mỗi lớp nguyên liệu thực vật thì rắc 4-5kg phân, 3-4kg đất nền chuồng, 3-4kg phân chứa men lấy trong đống phân cũ đã ủ được vài tuần và 1/2 kg tro bếp Rưới lên đó một ít nước, vừa đủ ẩm không nên cho thừa nước Cứ xếp lớp này lên lớp kia, lớp nhiều cành lá cứng để ở dưới cùng làm khung Tuyệt đối chỉ xếp vào chứ không nện chặt Mười lăm ngày sau khi xếp xong thì bắt đầu đảo, sau 15 ngày lại đảo một lần nữa, và một tháng sau đảo lần thứ ba

• Ủ phân có sự cung cấp khí bằng quạt hút

Đây là phương pháp ủ nhanh vì nó khống chế nhiệt độ của mẻ ủ ở nhiệt độ thích hợp, đồng thời cung cấp đủ lượng oxy cần thiết cho sự hoạt động của vi khuẩn ưa nhiệt Bùn và dăm bào được chất thành từng luống có kích thước 12

hút được lắp đặt để cung cấp khí cho mẻ ủ Không khí được hút vào các ống rồi theo lỗ thoát ra ngoài Không khí thoát ra ngoài được thổi vào một đống phân compost để lược bỏ mùi hôi Trong mẻ ủ này nhiệt độ đạt được từ 60-80oC sau khi ủ từ 3-5 ngày và kéo dài khoảng 10 ngày Tuy nhiên nhiệt độ phân bố không đều, nhiệt độ giảm dần từ lòng mẻ ủ ra bên ngoài Hệ thống này không tốn công lao động để xới, đảo nên được ứng dụng để xử lý phân người ở những nơi có nhiệt độ cao

• Hệ thống ủ DANO (Đan Mạch)

Hệ thống này bao gồm một bể chứa nguyên liệu, sàng nguyên liệu, nam châm điện để tách kim loại, một lò phản ứng, sàng rung để sàng thành phẩm Nguyên liệu sau khi sàng và phân loại được nạp vào lò phản ứng Lò phản ứng bằng thép hình trụ đặt nằm ngang, đường kính 3-4m, chiều dài 25-30m đặt hơi nghiêng về một đầu Không khí được cung cấp bởi bơm nén khí và lò phản ứng quay với vận tốc 1vòng/phút

Nhiệt độ trong lò phản ứng đạt từ 60oC trở lên Hơi nước và khí thải được hút ra ngoài bởi hệ thống quạt hút Thời gian ủ trong lò phản ứng từ 2,5 đến 5 ngày

Hạn chế của hệ thống DANO đòi hỏi vốn đầu tư cao, tiền vận hành cao, và đội ngũ công nhân có tay nghề để vận hành và bảo quản hệ thống

2.7 CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH Ủ PHÂN

Theo Lê Văn Căn (1982), có 5 yếu tố ảnh hưởng tới quá trình ủ phân là tỷ lệ C/N, ẩm độ, nhiệt độ, không khí và phản ứng môi trường Theo Chongrak P (1989), các yếu tố ảnh hưởng tới sự phân giải của vi sinh vật là: tỷ số C/N, kích cỡ của nguyên liệu, ẩm độ, nhu cầu thông thoáng, nhiệt độ và độ pH

2.7.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ là một trong những nhân tố môi trường khá quan trọng ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật Mỗi nhóm vi sinh vật chỉ có khả năng phát triển trong khoảng nhiệt độ phù hợp với chúng, ngoài phạm vi nhiệt độ này chúng không thể phát triển được thậm chí không tồn tại được Việc điều chỉnh nhiệt độ của mẻ ủ rất cần thiết để đảm bảo:

• Tối ưu hoá tốc độ phân huỷ chất hữu cơ • Vô hiệu hoá các mầm bệnh

Theo Chongrak P (1989), nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn ưa nhiệt là 60-65oC Nếu nhiệt độ của mẻ ủ ở mức 55oC tối ưu cho quá trình phân huỷ chất hữu cơ và vô hiệu hoá mầm bệnh

Theo Frank Schuchardt (1995), nhiệt độ thích hợp cho quá trình ủ phân compost là 35-55oC, vượt quá 60oC các vi sinh vật giảm hoạt động và như thế quá trình phân huỷ sẽ chậm lại

Theo Lê Văn Căn (1982), trong điều kiện có đủ không khí, độ ẩm và chất dinh dưỡng, việc phân huỷ chất hữu cơ do vi sinh vật điều khiển tiến hành ồ ạt làm cho nhiệt độ tăng lên 50-60oC, có khi lên đến 70oC Với nhiệt độ cao như thế này sẽ có tác dụng tiêu diệt hạt cỏ dại, giết chết các vi sinh vật gây bệnh…làm tiệt trùng đống phân

Theo Robert C.H et al (1995) , nhiệt độ của các mẻ ủ nên được điều chỉnh trong khoảng 140-150oF (55-70oC) Nếu trên khoảng nhiệt độ này thì bản thân vi sinh vật ưa nhiệt cũng bị vô hiệu hoá hoạt động, do đó quá trình phân huỷ trở nên kém hiệu quả hơn

Nhiệt độ khoảng 60-70oC là điều kiện tốt nhất để tiêu diệt mầm bệnh Để đảm bảo an toàn khi sử dụng phân ủ, nhiệt độ phải đạt 55oC trong hai tuần, hoặc 65oC kéo dài trong một tuần của quá trình ủ (M.Konstanzack et al.,1999)

2.7.2 Ẩm độ

Việc tạo nên một ẩm độ thích hợp cho vi khuẩn hoạt động quyết định đến chất lượng và thời gian ủ, vì nước rất cần thiết để hoà tan chất dinh dưỡng và chiếm tỷ lệ phần trăm rất cao trong nguyên sinh chất của vi sinh vật Ẩm độ của nguyên liệu dưới 20% sẽ cản trở các quá trình sinh học Ẩm độ quá cao sẽ làm rửa trôi hoặc thấm rỉ các chất dinh dưỡng Trong trường hợp ủ hiếu khí, ẩm độ cao sẽ ngăn cản quá trình thông khí làm cho mẻ ủ trở nên yếm khí Ẩm độ của nguyên liệu từ 50-70% (trung bình 60%) là thích hợp cho ủ compost và nên giữ ẩm độ suốt quá trình ủ (ChongRak P , 1989)

Theo M.Konstanczak et al (1999), vi sinh vật chỉ có thể hấp thu thức ăn dưới dạng hòa tan, cho nên một ẩm độ thích hợp rất cần thiết cho sự phân hủy, ẩm độ thấp nhất từ 25-30%, dưới 20% sự phân hủy gần như ngừng hẳn, ẩm độ tốt cho quá trình phân hủy nằm trong khoảng 50-60%

Theo Robert C.H et al (1995), nên giữ ẩm độ khoảng 60% sau khi chất thải hữu cơ được phối trộn Khi phối trộn hỗn hợp, ẩm độ ban đầu có thể trong khoảng 55-70% Tuy nhiên, nếu ẩm độ > 60%, độ bền cấu trúc phân compost sẽ giảm, sự di

chuyển của O2 sẽ bị ức chế và quá trình ủ trở nên yếm khí Nếu ẩm độ <50% tốc độ phân hủy sẽ bị giảm một cách nhanh chóng

Theo Lê Văn Căn (1982), ẩm độ của nguyên liệu ủ đầu vào tốt nhất là từ 60-70% và đầu ra (phân đã hoai) nên có độ ẩm từ 30 - 40% là tối ưu Nếu độ ẩm quá cao sẽ làm cho nhiệt độ tăng chậm, đồng thời các chất dinh dưỡng trong hỗn hợp ủ sẽ bị rữa trôi Nếu ẩm độ thấp chết vi sinh vật, do đó làm cho phân không hoai được

2.7.3 Độ pH

Cũng như nhiệt độ, pH có vai trò quyết định loại vi sinh vật nào có thể phát triển mạnh trong môi trường đã cho và tốc độ sinh sản của chúng Tuy nhiên, yếu tố quyết định pH thường là chính các vi sinh vật Các vi sinh vật có thể làm thay đổi pH của môi trường thông qua các hoạt động trao đổi chất khác nhau và những sự thay đổi này thường bất lợi cho những loài vi sinh vật đã gây ra biến đổi.Trong nhiều trường hợp, sự thay đổi pH do một loại vi sinh vật gây nên có thể tạo ra sự ưu thế cho một đối thủ cạnh tranh khác Các vi khuẩn có thể sinh sản các sản phẩm mang tính chất axit làm cho pH môi trường giảm xuống và vì thế nấm trở nên chiếm ưu thế

Theo Lê Văn Căn (1982), trong quá trình phân giải của đống phân, vi sinh vật thải ra một số loại axit hữu cơ Nếu số lượng axit này được tích lũy đến một mức độ giới hạn nào đó thì ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây trồng, đồng thời kiềm hãm sự phân giải Hoạt động phân giải của vi sinh vật thuận lợi ở pH từ 7,0-7,5

Theo M Konstanczak et al (1999), về cơ bản các chất hữu có pH từ 3-8 có thể làm nguyên liệu ủ phân, giá trị tốt nhất nằm trong khoảng 5,5-8 Vi khuẩn thích pH trung tính, ngược lại nấm phát triển tốt dưới điều kiện acid nhẹ Thông thường pH giảm nhẹ ở giai đoạn đầu của quá trình ủ do hoạt động của các vi khuẩn sản sinh acid Với sự hiện diện của các vi sinh vật khác trong sự phân hủy, pH tiếp tục tăng sau vài ngày và ổn định ở pH trung tính

2.7.4 Tỷ số C/N

Đây là thông số quan trọng nhất về các chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật trong suốt quá trình ủ Alexander (1961), cho rằng 20-40% carbon trong các chất thải hữu cơ được vi khuẩn đồng hóa để tạo nên các tế bào mới, phần còn lại biến đổi thành CO2 và quá trình này sinh ra năng lượng Các tế bào vi khuẩn chứa 50% carbon và 5% nitơ (tính trên vật chất khô) nên lượng đạm cần thiết trong mẻ ủ compost phải chiếm từ 2-4% lượng carbon Do đó tỷ số C/N = 25/1 là thích hợp cho quá trình ủ compost

Các nguyên tố carbon và nitơ là thức ăn chủ yếu của vi khuẩn, tốc độ tiêu thụ carbon nhanh hơn nitơ khoảng 30 lần, do đó tỷ lệ C/N 20 :1 đến 35 :1 trong thực liệu thô thì thuận tiện cho việc ủ phân Tỷ số C/N quá lớn (>40 :1) hoặc quá nhỏ (<20 :1) sẽ làm xáo trộn quá trình phân hủy sinh học Tỷ số C/N của chất thải hữu cơ thường nằm trong khoảng 15 :1 đến 30 :1 Trong suốt quá trình phân hủy, tỷ số C/N giảm dần đến 12 :1 khi phân đã ủ hoai (M Konstanczak et al., 1999)

Theo S.P Mathur (1991), phần lớn quá trình ủ phân compost thuận lợi khi tỷ lệ C/N từ 30-40 Tỷ lệ C/N quá thấp N sẽ bị mất thông qua mất NH3 và sản phẩm compost có chất lượng thấp Nếu tỷ lệ C/N quá lớn phân ủ sẽ chậm hoai

Theo Robert C.H et al (1995), việc ủ phân compost thường thành công khi hỗn hợp có tỷ lệ C/N đạt từ 20-40 Tuy nhiên, ở tỷ lệ C/N > 30 tốc độ phân hủy sẽ giảm, và khi tỷ lệ C/N <25 lượng thừa nitơ sẽ chuyển đổi thành ammonia bay vào khí khuyển, gây mùi khó chịu

Bảng 2.7 Tỷ số C/N của một số chất thải

Thực liệu Tỷ lệ C/N Vỏ Coca

Xác Café Trái cây hư Thân cây họ đậu Rau hư bỏ Rơm ngũ cốc Trấu

Phân gà, vịt Phân heo

Phân trâu, bò, cừu

22 20 40 35 12 75-150

120 10 15 18

(Mar Va Horn,206)

2.6.5 Độ thông thoáng

Để tạo điều kiện cho các vi sinh vật hiếu khí tham gia phân giải nhanh chóng mẻ

ủ, ta phải cung cấp lượng oxy cần thiết Khi ủ phân ban đầu lúc còn nhiều chất độn

và nguyên liệu chưa hoai, cần để cho đống phân được thoáng, không cần phải nén chặt đống phân Trong quá trình ủ phản ứng phân giải của vi sinh vật tạo ra nhiều

CO2 và chiếm hết các lỗ hổng, làm cho mẻ ủ trở thành yếm khí, cần thiết phải đưa không khí vào hoặc phải đảo phân để cho quá trình phân giải được tiếp tục (Lê Văn Căn, 1982)

Theo Robert C.H et al (1995), oxy phải được cung cấp đủ cho nhu cầu của vi khuẩn để đảm bảo sự phân hủy hiếu khí và giảm mùi Do đó, những nguyên liệu để ủ phân compost phải lựa chọn kích cỡ và số lượng thích hợp để tạo ra những lỗ hổng cho không khí lưu thông trong mẻ ủ Theo một số nghiên cứu những khoảng trống này chiếm từ 35-50% thể tích của hỗn hợp ủ là thích hợp cho việc phân hủy hiếu khí

Sự cung cấp oxy cho hoạt động của vi sinh vật hiếu khí, về cơ bản bị ảnh hưởng

khí rộng, giúp cho oxy lưu thông dễ dàng trong mẻ ủ và quá trình phân hủy sẽ hiệu

quả hơn (M Konstanczak et al., 1999)

2.7.6.Kích cỡ nguyên liệu

Các nguyên liệu có kích cỡ nhỏ sẽ làm tăng bề mặt tiếp xúc với vi sinh vật và do đó dễ phân hủy hơn Vì vậy, phế phẩm nông nghiệp, rơm, thủy sinh vật nên được băm nhỏ trước khi ủ Phân người, bùn, phân gia súc chứa các chất rắn có cỡ hạt nhỏ, thích hợp cho việc phân hủy vi sinh vật, nhưng phải trộn thêm các vật liệu độn để tạo khoảng không khí thích hợp cho quá trình thông khí trong mẻ ủ

2.7.7 Giai đoạn thành thục của việc ủ phân compost

Những dấu hiệu để biết mẻ ủ thành thục như sau :

• Nhiệt độ mẻ ủ giảm dần cân bằng với nhiệt độ bên ngoài

• Hàm lượng chất hữu cơ giảm, biểu hiện qua các chỉ tiêu vi sinh, COD, %C và tro, tỷ số C/N

• Sự hiện diện của NO

-3 và vắng mặt NH3

• Không còn hấp dẫn côn trùng nữa và có sự phát triển của các ấu trùng côn trùng

• Không còn mùi hôi

• Xuất hiên các đốm trắng và xám do sự phát triển của Actinomycetes

Do các nguyên liệu ủ không đồng nhất và có chứa một số chất khó phân hủy do đó việc cố định hoàn toàn các nguyên liệu này không thể nào đạt được Trong điều kiện thuận lợi quá trình ủ hiếu khí cần từ 10-30 ngày, quá trình yếm khí 45-100 ngày Trong đó thời gian để cho mẻ ủ thuần thục gần bằng thời gian cố định các chất thải (Chongrak P.,1989)

2.8 THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG CỦA PHÂN HOAI VÀ CÁC SỬ DỤNG 2.8.1 Thành phần dinh dưỡng

Sản phẩm chính từ quá trình ủ phân hoai là chất hữu cơ tương đối đồng nhất từ quá trình phân hủy vật chất hữu cơ trong khoảng nhiệt độ từ 40-650C Phân hoai là dạng chất hữu cơ không mùi, mịn, ẩm độ thấp (40 - 60%) không chứa mầm bệnh Các chất hữu cơ của phân hoai có khả năng hữu dụng và các chất khoáng thiết yếu cho cây trồng cao

Bảng 2.8 Hàm lượng dinh dưỡng trong phân hoai ở Nhật Bản (%VCK)

Phân tươi Phân khô

Compost với mạt cưa Compost rơm

Compost với trấu Compost với cỏ khô

19,9 72 34,5 22,4 27,4 24,8

2,19 2,29 1,71 2,16 1,35 2,3

1,78 2,56 1,79 2,15 5,59 1,38

1,76 2,41 1,96 2,31 1,92 2,17

1,7 2,24 2,96 2,31 0,95 2,06

0,83 1,06 0,7 0,96 0,74 0,81

0,27 1,03 0,52 0,65 0,34

(Haga, 1999; Micheal, 2001)

Như vậy các kết quả nghiên cứu trên cho thấy ngoài việc tăng hàm lượng các dưỡng cần thiết cho cây trồng, phân hoai còn chứa một hàm lượng khoáng chất và vật chất hữu cơ cao, các chất này có thể giúp cải tạo điều kiện dinh dưỡng đất Ngoài ra, các nghiên cứu của Zerkoune (2001), cho thấy hàm lượng của vật chất hữu cơ, P, K, N, Ca tăng lên sau quá trình ủ một cách đáng kể Ở cuối thời gian ủ cỏ dại và mầm bệnh xuống mức dưới 2% và 2 MPN (số khuẩn lạc trên 1g phân hoai)

2.8.2.Sử dụng phân hoai

Phân hoai được đánh giá là loại phân có giá trị dinh dưỡng hữu dụng cao và vật chất hữu cơ đồng nhất, chứa nhiều loại khoáng thiết yếu cho cây trồng Phân hoai có các tác dụng sau:

• Cải thiện tính chất vật lý và hóa học của đất trồng trọt như: cải thiện cấu trúc vật lý và duy trì độ ẩm, cải thiên và ổn định pH đất, tăng cường trao đổi cation của đất, cung cấp các vi và đa dưỡng chất

• Ích về mặt sinh học: cung cấp các vi sinh vật có lợi cho đất trồng, hạn chế bệnh cho cây trồng

• Trung hòa độc chất và các hợp chất có hại: đặc biệt là các hợp chất có chứa kim loại nặng

• Lợi ích về mặt kinh tế và môi trường: Việc áp dụng phân hoai trong sản xuất nông nghiệp còn có một lợi ích khác là tiết kiệm chi phí sản xuất và xử lý môi trường

cát pha Phân hoai còn được sử dụng trong các vườn ươm cây con, trồng hoa kiểng hay các loại hoa màu có giá trị thương phẩm và yêu cầu cao về chất lượng vệ sinh thực phẩm Đồng thời phân hoai còn bón cho ao cá để làm giàu các loài động vật và thực vật thủy sinh trong ao Ở đồng bằng sông Cửu Long, phân hoai chưa được sản xuẩt và sử dụng là do tập quán sản xuất của nông dân, do mức độ thâm canh ngày càng cao, kỹ thuật sản xuất và sử dụng phân hoai chưa được phổ biến rộng rãi

2.9.NẤM TRICHODECMA

2.9.1.Đặc điểm phân loại và hình thái học

Nấm Trichodecma thuộc ngành nấm Mycota, lớp nấm Bất Toàn (Deuteromycetes), bộ nấm Bông (Moniliales), họ Dermatiacea và chi

Trichodecma Nấm này trong giai đoạn sinh sản hữu tính thuộc lớp Ascomycetes,

bộ Hyporcaelos và chi Hypocrea

Có nhiều loài khác nhau trong chi nấm Trichodecma Theo Harman thì có khoảng 33 loài Trichodecma spp trong đó có một số loài nấm phổ biến như T viride, T

harzianum Rifai, T atroviride, T hamatum Bain,…

Hầu hết các loài Trichodecma đều phát triển nhanh ở nhiệt độ 25-30oC Khuẩn lạc

của các loài Trichodecma thường trong suốt khi phát triển trên môi trường Corn

Meal Dextrose Agar (CMA) hoặc màu trắng khi phát triển trên môi trường PDA

Sợi nấm Trichodecma có tỷ lệ phân nhánh cao và phát triển nhanh trong môi

trường nuôi cấy Lúc đầu sợi nấm có màu trắng về sau chuyển dần sang màu xanh Nấm thường tiết ra sắc tố vàng trên môi trường nuôi cấy Một vài loài

Trichodecma còn có khả năng tỏa ra mùi hương cơm dừa đặc trưng nên dễ dàng

được nhận ra trong đất

Bào tử nấm Trichodecma thường có dạng hình trứng, trong suốt và có màu xanh

lục Kích thước trung bình của bào tử nấm (3-5) x (2-4)μ m, vách bào tử trơn láng hoặc xù xì

Hầu hết các loài Trichodecma đều có khả năng sinh bào tử áo Bào tử áo thường

có dạng hình cầu méo và được đính trên những sợi nấm ngắn Ở một vài loài, bào tử áo có thể ở dạng đa bào (McCray, 2002)

2.9.2.Sự phân bố của nấm Trichodecma

Nấm Trichodecma có khu vực phân bố rất rộng, chúng hiện diện phổ biến trên

nhiều loại đất như đất canh tác nông nghiệp, đồng cỏ, đất hoang, rừng nhiệt đới,…Tùy theo từng loại đất mà chúng sẽ thích nghi với những điều kiện khí hậu và các tầng đất hữu cơ khác nhau (Danielson và Davey, 1973)