Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 1S (2016) 296-300 Ứng dụng đệm lót sinh học cải thiện số tiêu môi trường khu chăn nuôi gia cầm hai xã tỉnh Hà Nam Trần Hồng Nhung1, Nguyễn Kiều Băng Tâm2,* Trung tâm Ứng dụng Tiến Khoa học Công nghệ Kiểm định, Kiểm nghiệm Hà Nam, Số Đường Ngô Quyền, Quang Trung, Phủ Lý, Hà Nam Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 28 tháng năm 2016 Chỉnh sửa ngày 25 tháng năm 2016; Chấp nhận đăng ngày 06 tháng năm 2016 Tóm tắt: Vấn đề nhiễm mơi trường trang trại chăn nuôi ngày nghiêm trọng, đặc biệt nhiễm mơi trường khơng khí Một giải pháp khắc phục ô nhiễm môi trường chuồng trại mơ hình đệm lót sinh học Ngun liệu để làm đệm lót sinh học phế phụ phẩm nông nghiệp rơm, rạ, trấu phôi bào, mùn cưa có bổ sung chế phẩm vi sinh bao gồm vi sinh vật có ích góp phần phân giải chất hữu từ chất thải chăn nuôi, cải thiện tình trạng nhiễm mơi trường Kết nghiên cứu cho thấy khu chăn nuôi gia cầm hai xã tỉnh Hà Nam, số lượng vi sinh vật gây bệnh Coliform Salmonella chất thải rắn gia cầm cao, chất khí độc hại gây mùi khó chịu NH3, H2S vượt ngưỡng từ đến lần Sau ứng dụng đệm lót sinh học địa bàn nghiên cứu, số lượng Coliform Salmonella tồn giảm đáng kể, nồng độ NH3, H2S, CO2 nằm mức cho phép theo tiêu chuẩn QCVN 01-15/2015/BNNPTNT Từ khóa: Đệm lót sinh học, gia cầm, chất thải rắn, chất lượng khơng khí Mở đầu∗ nhiều so với tiêu chuẩn khơng khí cho mơi trường xung quanh [2] Để khắc phục tình trạng nhiễm môi trường chăn nuôi, nhiều công nghệ áp dụng biogas, ủ phân sinh học, công nghệ ozon… việc thử nghiệm thành cơng mơ hình đệm lót sinh học chăn ni góp phần giải lượng lớn chất ô nhiễm giảm đáng kể mùi hôi từ chất thải chăn ni Đệm lót sinh học phế thải từ chế biến lâm sản (phôi bào, mùn cưa ) phế phụ phẩm trồng trọt (thân ngô, đậu, rơm, rạ, trấu…) cắt nhỏ có bổ sung chế phẩm sinh học gồm vi sinh vật (VSV) hữu hiệu Lý Nhân Bình Lục địa phương chăn nuôi gia cầm lớn tỉnh Hà Nam, hàng năm cung cấp thị trường hàng triệu thịt gia cầm góp phần thúc đẩy nhanh phát triển kinh tế địa phương Tuy nhiên, trang trại chăn ni gia cầm, tình trạng nhiễm môi trường ngày nghiêm trọng, đặc biệt mơi trường khơng khí [1] Nồng độ khí độc NH3, H2S bụi tăng dần theo thời gian sinh trưởng đàn gia cầm cao _ ∗ Tác giả liên hệ ĐT.: 84-904188999 Email: bangtamnk@yahoo.com 296 T.H Nhung, N.K.B Tâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 1S (2016) 296-300 nghiên cứu tuyển chọn thuộc chi Bacillus, Lactobacillus, Streptomyces, Saccharomyces, Aspergillus… nhằm tạo tập hợp VSV có lợi cho đường ruột, ức chế tiêu diệt VSV có hại, phân giải chất hữu từ phân gia súc gia cầm, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nâng cao suất chất lượng vật nuôi Đối tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Đối tượng Đệm lót sinh học: nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp làm đệm lót có từ địa phương Chế phẩm vi sinh Basala - N01do trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội cung cấp: thành phần chế phẩm bao gồm chủng vi sinh vật có ích sinh tổng hợp enzym ngoại bào (xenlulaza, amylaza, proteinaza) có khả phân hủy mạnh chất hữu cơ, ức chế nấm mốc, vi khuẩn Gram âm vi khuẩn gây bệnh (Coliform, Salmonella) Mẫu chất thải rắn (phân gà) mẫu khơng khí: lấy khu chăn nuôi gia cầm hai xã Công Lý xã Mỹ Thọ tỉnh Hà Nam 297 Phương pháp phân tích tiêu vi sinh tổng số theo TCVN 4884:2008 [3], Coliform E.coli chịu nhiệt theo TCVN 6187-2:2006 [4], Coliform E.coli theo TCVN 6178-1:2009 [5], Salmonella theo ISO 6579:15/07/2002 [6] Phương pháp thu mẫu, phân tích mẫu khí (H2S, NH3, CO2) khu vực chăn nuôi gia cầm theo TCVN 5754-1993 [7] Phương pháp làm đệm lót sinh học: Rải trấu lên tồn chuồng dầy 10 cm (gà thịt) 15 cm (gà đẻ) Vì gà đẻ thường ăn nhiều hơn, chất thải tạo nhiều nên cần lớp đệm lót dày so với gà thịt Sau thời gian (7-10 ngày gà nuôi úm, 2-3 ngày gà lớn) quan sát thấy phân rải khắp bề mặt chuồng rắc chế phẩm vi sinh với tỉ lệ 1kg chế phẩm sinh học: 1kg bột ngơ (có thể cám gạo, bột sắn hay bột ngơ được), trộn sau đem rắc lên tồn bề mặt độn lót, sau 2-3 ngày tiến hành cào bề mặt đệm lót lần để giúp cho đệm lót tơi xốp, phân phân hủy nhanh hơn, giữ độ ẩm đệm lót dao động khoảng 19,5 - 21,5% để đảm bảo cho lên men tiêu hủy phân tốt phù hợp với sức khỏe gia cầm 2.2 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lấy mẫu chất thải rắn khu nuôi gia cầm: mẫu lấy vị trí theo hình phong bì, độ sâu 0-5 cm, vị trí lấy 100g mẫu, sau trộn thành mẫu chung phân tích Kết 3.1 Đánh giá số tiêu vi sinh mơi trường khơng khí khu chăn ni gia cầm Bảng Một số tiêu vi sinh chất lượng khơng khí khu chăn ni gia cầm Chỉ tiêu phân tích Vi sinh vật tổng số (CFU/g) Samonella (CFU/g) T- Coliform (CFU/g) F – Coliform (CFU/g) Khí NH3 (ppm) Khí H2S (ppm) M1 9,05.10 M2 1,75.105 1,55.109 5,1.106 50,19 15,0 7,25.10 M3 5,35.104 5,3.109 7,15.107 49,85 14,63 9,0.10 M4 1,5.105 1,6.109 5,5.106 50,48 15,13 8,5.10 M5 5,0.104 5,5.109 7,0.107 49,97 14,87 8,9.10 M6 10 1,1.105 1,4.109 4,7.106 50,13 14,97 M1,M3,M5: Mẫu phân gà lấy khu vực cách máng thức ăn 0,2 m chuồng gà thịt, gà đẻ, gà hậu bị M2,M4,M6: Mẫu phân gà lấy khu vực xa máng ăn m chuồng gà thịt, gà đẻ, gà hậu bị 8,2.109 5,2.104 5,5.109 7,1.107 49,73 14,31 298 T.H Nhung, N.K.B Tâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 1S (2016) 296-300 Mẫu khơng khí lấy cách khoảng từ 0,2 -0,75 m Mẫu chất thải rắn (phân gà), mẫu khơng khí khu vực chuồng ni lấy số hộ gia đình chăn ni gia cầm khu dân cư với quy mô từ 2000 đến 10.000 xã Mỹ Thọ xã Bình Lục, xã Cơng Lý – huyện Lý Nhân Kết phân tích tổng hợp bảng Kết phân tích cho thấy số lượng VSV cao, VSV tổng số đạt đến 109 CFU/g chất thải gia cầm, đặc biệt có mặt nhóm gây bệnh Salmonella, Coliform Nồng độ khí NH3 dao động khoảng 50 ppm, vượt lần so với tiêu chuẩn cho phép (theo QCVN 01-15/2015/BNNPTNT nồng độ NH3 ≤ 10 ppm), nồng độ khí H2S dao động khoảng 15 ppm vượt lần so với tiêu chuẩn cho phép ( theo QCVN 01-15/2015/BNNPTNT nồng độ H2S ≤ ppm) [8] Đây chất khí độc hại, gây mùi hôi khu chuồng trại 3.2 Đánh giá khả cải thiện môi trường chăn nuôi gia cầm đệm lót sinh học Về mặt cảm quan, bổ sung chế phẩm vi sinh vào đệm lót, mùi hôi giảm nhẹ sau - ngày, từ ngày thứ - trở chuồng cảm giác mùi khó chịu, giảm rõ rệt so với chuồng không sử dụng chế phẩm Lớp đệm lót tơi xốp, sờ tay cảm giác ấm, phân gà quyện với lớp đệm lót thành khối khơ ráo, khơng có mùi, bóp vụn Đánh giá số tiêu vi sinh vật Bảng Chỉ tiêu Fecal coliform Salmonella mơ hình thí nghiệm Fecal coliform (CFU/g) Salmonella (CFU/g) MH1 105 MH2 104 105 MH3 105 ĐC 106 107 102 102 103 102 104 105 MH1,MH2,MH3: Sử dụng đệm lót sinh học nuôi gà thịt, gà hậu bị gà đẻ Kết cho thấy sau tuần bổ sung chế phẩm vi sinh vào lớp đệm lót tiêu vi sinh cải thiện đáng kể mơ hình: số lượng Fecal coliform giảm tối đa đến 1000 lần so với khu chuồng đối chứng đệm lót sinh học (ĐC) Tương tự Salmonella, bổ sung chế phẩm vi sinh vào đệm lót, số lượng nhóm VSV giảm đáng kể so với ĐC Kết có ức chế chủng vi sinh vật lựa chọn chế phẩm vi sinh vật gây bệnh chất thải chăn nuôi Đánh giá số tiêu khơng khí Trong khuôn khổ báo, số tiêu không khí bước đầu đánh giá MH1 mơ hình ni gà thịt Các đánh giá mơ hình cịn lại tiếp tục đưa lần công bố nhằm khẳng định chắn vai trị đệm lót sinh học cải thiện môi trường chăn nuôi gia cầm Số liệu bảng cho thấy, tháng 2, 3, nhiệt độ khơng khí lơ thí nghiệm MH1 cao hẳn so với nhiệt độ trời từ 1,7 - 3,0oC từ 1,4 - 2,7oC so với lơ đối chứng Sự chênh lệch ngồi ngun nhân nhiệt độ nhà ngồi trời có khác biệt hoạt động vi sinh vật lớp đệm lót sinh nhiệt Từ tháng đến tháng nhiệt độ lơ thí nghiệm MH1 không chênh lệch nhiều so với lô ĐC nhiệt độ bên ngồi Độ ẩm khơng khí chuồng ni trời dao động khoảng 60 - 80% khơng có khác biệt rõ rệt Việc theo dõi nhiệt độ có vai trị quan trọng để đảm bảo sức khỏe vật ni, dựa vào đưa biện pháp điều chỉnh phù hợp che chắn làm ấm nhiệt độ thấp tạo độ thơng thống, quạt gió làm giảm nhiệt độ q nóng Bảng Nhiệt độ trung bình tháng theo dõi cơng thức thí nghiệm Cơng thức Các tháng theo dõi Nhiệt độ, oC Ngoài 16,8 19,4 23,2 29,1 30,1 32,4 32,8 trời MH1 19,8 22,5 24,9 29,2 30,1 31,5 32,5 ĐC 17,1 20,8 23,5 28,5 29,7 31,5 32,0 T.H Nhung, N.K.B Tâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 1S (2016) 296-300 Bảng Nồng độ H2S công thức thí nghiệm Cơng Các tháng theo dõi thức Nồng độ H2S, ppm MH1 1,75 1,92 2,01 2,47 2,54 2,68 2,8 ĐC 14,35 14,56 14,73 15,0 15,15 15,47 15,86 Bảng Nồng độ CO2 cơng thức thí nghiệm Cơng thức MH1 ĐC Các tháng theo dõi Nồng độ CO2, % 0,1 0,13 0,09 0,14 0,08 0,11 0,08 0,31 0,29 0,41 0,26 0,35 0,42 0,39 Bảng Nồng độ NH3 cơng thức thí nghiệm Công Các tháng theo dõi thức Nồng độ NH3, ppm MH1 6,75 6,92 7,2 7,39 7,55 8,03 8,45 ĐC 48,85 48,91 50,05 52,18 52,24 53,13 53,29 Kết bảng cho thấy nồng độ khí H2S giảm cách rõ rệt mẫu thí nghiệm MH1 so với mẫu đối chứng từ 5,6 lần (tháng 8) đến 8,2 lần (tháng 2) Ngun nhân VSV có chế phẩm ức chế vi khuẩn lên men gây thối có chất độn chuồng, hạn chế hình thành H2S Ngồi đảo trộn lớp đệm lót thường xun tạo điều kiện thống khí ức chế q trình tạo H2S VSV Như nồng độ khí H2S mẫu thí nghiệm nằm giới hạn quy chuẩn (theo QCVN 0115/2015/BNNPTNT nồng độ H2S ≤ ppm) Bảng trình bày kết phân tích nồng độ CO2 cơng thức thí nghiệm MH1 ĐC Có thể dễ dàng nhận thấy nồng độ CO2 ĐC cao MH1 tất tháng theo dõi Với nồng độ CO2 cho phép khu chuồng trại 0,3% [8] tháng 2, 4, 6, tháng cơng thức ĐC có nồng độ CO2 cao mức cho phép cao hẳn công thức MH1 từ 1,86 đến 4,88 lần Trong nồng độ CO2 MH1 tất tháng theo dõi đạt tiêu chuẩn cho phép Việc xác định nồng độ CO2 cần thiết nồng độ CO2 299 cao chứng tỏ chuồng nuôi khơng thống khí, cần điều chỉnh độ thơng thống chuồng nuôi tốt cải thiện hệ thống thông gió, quản lý tốt lớp đệm lót Phân tích kết bảng nhận thấy nồng độ khí NH3 mơi trường khơng khí khu vực chuồng ni mẫu thí nghiệm MH1 nằm giới hạn quy chuẩn (QCVN 01-15/2015/BNNPTNT với nồng độ NH3 ≤ 10 ppm) Lô đối chứng nồng độ cao rõ rệt so với lơ thí nghiệm Cụ thể: lô đối chứng NH3 dao động từ 48,85 – 53,29 ppm so với lơ thí nghiệm từ 6,75 - 8,45 ppm Ngun nhân lơ thí nghiệm nồng độ NH3 thấp đáng kể so với lô đối chứng NH3 sản sinh vi sinh vật chế phẩm sử dụng nguồn dinh dưỡng cung cấp N cho tế bào sinh trưởng phát triển Ngoài hoạt động VSV nên lượng chất thải phân hủy, khống hóa nhanh hơn, tạo mơi trường tơi xốp, thống khí, khơng bị ứ đọng chất thải, góp phần hạn chế mơi trường kị khí (là mơi trường thúc đẩy q trình tạo NH3) Trong nghiên cứu này, lớp đệm lót chuồng nuôi lô đối chứng không bổ sung chế phẩm vi sinh nên phân gia cầm không phân hủy nhanh, tích tụ nhiều với chất thải khác khu chuồng trại Ở tháng nhiệt độ hay độ ẩm khơng khí chuồng ni cao, đệm lót ẩm ướt nồng độ NH3 khơng khí cao vượt tiêu chuẩn cho phép Kết luận Môi trường khu chăn nuôi gia cầm địa bàn nghiên cứu ô nhiễm tiêu vi sinh khơng khí, cụ thể số lượng Coliforms cao, đạt mức 109 CFU/g, Salmonella đạt mức 105 CFU/g Các chất khí gây mùi khó chịu H2S NH3 cao mức cho phép từ đến lần Sử dụng đệm lót sinh học khu chuồng trại gia cầm làm giảm mùi hôi phát sinh q trình chăn ni, mật độ loại vi sinh vật gây bệnh Fecal coliforms, Salmonella chất thải rắn gia cầm giảm 300 T.H Nhung, N.K.B Tâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 1S (2016) 296-300 mạnh đến tối đa 1000 lần Chất lượng đệm lót tốt, tơi xốp, khơ Nồng độ chất khí độc hại, gây mùi cho khu chuồng trại H2S, CO2, NH3 giảm đáng kể cơng thức MH1 (có bổ sung chế phẩm VSV cho đệm lót) so với cơng thức ĐC (khơng bổ sung chế phẩm VSV), cụ thể nồng độ H2S ngưỡng 5ppm, CO2 0,3% NH3 mức 10ppm đạt tiêu chuẩn cho phép Tài liệu tham khảo [1] Tăng Thị Chính Báo cáo đề tài triển khai thực nghiệm năm 2011 Xây dựng mơ hình ứng dụng chế phẩm VSV hữu ích bổ sung vào chất độn lót chuồng nuôi gia cầm để khử mùi hôi xử lý phân gia cầm làm giảm ô nhiễm môi trường từ trại chăn nuôi gia cầm, mã số: 14/TKTNVP (2011) [2] Tăng Thị Chính Báo cáo kết thực nhiệm vụ thuộc chương trình MTQG nước vệ sinh môi trường nông thôn, Xây dựng mô hình sản xuất ứng dụng chế phẩm vi sinh hữu ích để xử lý mùi chuồng trại chăn ni ứng dụng chế phẩm vi sinh hữu ích để xử lý mùi chuồng trại chăn nuôi gia cầm, mã số: VAST/NSNT.01/13-14 (2015) [3] TCVN 4884-2008 Hướng dẫn chung định lượng VSV, kỹ thuật đếm khuẩn lạc [4] TCVN 6187-2:2006 Phương pháp phát đếm Coliform E.coli chịu nhiệt Kỹ thuật đếm khuẩn lạc [5] TCVN 6178-1:2009 Phương pháp phát đếm Coliform E.coli Kỹ thuật đếm khuẩn lạc [6] ISO 6579:15/07/2002 Phương pháp phát Salmonella [7] TCVN 5754-1993 Phương pháp xác định nồng độ hơi, khí độc, phương pháp chung lấy mẫu [8] QCVN 01 - 15: 2010/BNNPTNT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, điều kiện chăn nuôi gia cầm an toàn sinh học Application of Biological Padding to Improve some Environmental Indexes of Poultry Farms in two Communes, Ha Nam Province Tran Hong Nhung1, Nguyen Kieu Bang Tam2 Ha Nam Centre of Application of Advanced Science and Technology and Verification, Test, Ngo Quyen, Quang Trung, Phu Ly, Ha Nam Faculty of Environmental Sciences, VNU University of Science, 334 Nguyen Trai, Hanoi, Vietnam Abstract: The problem of environmental pollution in the breeding farms are getting serious, particularly air pollution One of the solutions to environmental pollution is the model of barn biological padding Materials for biological padding are agricultural residues such as straw, rice husks or wood shavings, sawdust supplemented with biological products including beneficial microorganisms, which contribute to decompose organic waste from poultry production and improve the environmental quality The study results showed that in the poultry farms of the two communes, the numbers of pathogenic microorganisms such as Salmonella, Coliform in solid waste of the poultry were very high Toxic gases causing unpleasant odors as NH3, H2S exceeded the threshold of to times After biological padding application in the farms, Fecal coliform and Salmonella numbers were significantly reduced The concentrations of NH3, H2S, CO2 met the standard allowance of QCVN 0115/2015/BNNPTNT Keywords: Biological padding, poultry, solid waste, air quality ... Kết 3.1 Đánh giá số tiêu vi sinh môi trường không khí khu chăn ni gia cầm Bảng Một số tiêu vi sinh chất lượng khơng khí khu chăn ni gia cầm Chỉ tiêu phân tích Vi sinh vật tổng số (CFU/g) Samonella... Mẫu chất thải rắn (phân gà) mẫu khơng khí: lấy khu chăn nuôi gia cầm hai xã Công Lý xã Mỹ Thọ tỉnh Hà Nam 297 Phương pháp phân tích tiêu vi sinh tổng số theo TCVN 4884:2008 [3], Coliform E.coli... 105 MH1,MH2,MH3: Sử dụng đệm lót sinh học ni gà thịt, gà hậu bị gà đẻ Kết cho thấy sau tuần bổ sung chế phẩm vi sinh vào lớp đệm lót tiêu vi sinh cải thiện đáng kể mơ hình: số lượng Fecal coliform