Nghiên cứu, đánh giá quá trình ủ và chất lượng phân ủ từ vỏ cà phê

Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá tính chất của phụ phẩm cà phê và phân tích những thay đổi về đặc tính lý hóa trong quá trình ủ phân. Để đạt được mục tiêu này, vỏ cà phê được phối trộn với các phụ gia khác phân chuồng, phân lân, phân urê, đường cát, vôi bột và được bổ sung chế phẩm vi sinh Trichoderma ở các liều lượng khác nhau trước khi ủ.

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH Ủ VÀ CHẤT LƢỢNG PHÂN Ủ TỪ VỎ CÀ PHÊ Đỗ Quang Trung(1), Đinh Mai Vân(2) Lƣu Thế Anh(1) (1) Viện Tài nguyên Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội (2) Khoa Lâm học, Trường Đại học Lâm nghiệp TÓM TẮT Vỏ cà phê phụ phẩm chính, o sở chế iến cà phê tạo ược thải vào ất canh tác nguồn nư c mặt Do sản phẩm phụ g p phần gây ô nhiễm môi trường, nên phương pháp xử lý thân thiện v i mơi trường cần thiết Vì vậy, việc ủ phân hữu lựa chọn thân thiện v i môi trường, tận ụng sản phẩm phụ cà phê, quan trọng Mục tiêu nghiên cứu ánh giá tính chất phụ phẩm cà phê phân tích thay i ặc tính lý h a q trình ủ phân Đ ạt ược mục tiêu này, vỏ cà phê ược phối trộn v i phụ gia khác phân chuồng, phân lân, phân urê, ường cát, vôi ột ược sung chế phẩm vi sinh Tricho rma liều lượng khác trư c ủ Các tiêu h a lý ược xác ịnh cho tất nghiệm thức thời i m ủ phân 5, 45 65 ngày Kết thí nghiệm cho thấy, nhiệt ộ, ộ pH, lượng P K phân trộn phụ phẩm cà phê ược sung chế phẩm nzim c ý nghĩa p < , so v i ối chứng Hơn nữa, mức nitơ t ng số, chất hữu tỷ lệ C N ngày ủ phân c ng c ý nghĩa cao p < , , so v i 65 ngày ủ phân Từ kết nghiên cứu cho thấy, phụ phẩm cà phê ủ ến 65 ngày quan trọng c ược phân ủ chất lượng Phân tích so sánh kết thí nghiệm ã chứng minh rằng, phụ phẩm cà phê ủ trộn v i chế phẩm vi sinh Trichoderma phân chuồng ất tốt phương pháp xử lý khác làm phân trộn chất lượng Đ cải thiện chất lượng phân trộn, việc tiền xử lý phụ phẩm cà phê ằng vật liệu hữu trư c ủ cần thiết Từ khóa: Vỏ cà phê, phân ủ, chất lƣợng phân trộn, Trichoderma sp ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam nƣớc xuất cà phê lớn giới, với sản lƣợng năm ƣớc tính triệu tấn, đó, Tây Nguyên đóng góp tới 90% tổng sản lƣợng cà phê xuất nƣớc, với tổng diện tích trồng cà phê 500.000 sản lƣợng trung ình từ 800.000 đến 900.000 hạt cà phê Hạt cà phê đƣợc chế iến theo hai phƣơng ph p phơi khô “xử lý nƣớc” Ở Việt Nam, 90% hạt cà phê đƣợc chế iến ằng phƣơng ph p sấy khô B vỏ cà phê xuất sau h i cà phê, phải trải qua số ƣớc xử lý, để loại ỏ c c phần ên Sản phẩm phụ qu trình chế iến cà phê ƣớt, đặc iệt nƣớc thải chế iến cà phê thải từ ủ, gây nhiễm đ ng kể nguồn nƣớc (Anon, 1991), vốn chủ yếu nguồn nƣớc không cho chế iến cà phê, mà cho sinh hoạt c c yêu cầu nông nghiệp B vỏ cà phê phụ phẩm chính, c c sở chế iến cà phê tạo ra, đƣợc thải vào đất canh t c nguồn nƣớc ề mặt Thêm vào đó, vỏ cà phê chứa lƣợng lớn cà phê in tanin, gây nhiễm khó phân hủy tự nhiên, đặt nhiều vấn đề qu trình xử lý vỏ cà phê Tuy nhiên, chất thải chứa nồng độ cao c c hợp chất hữu dễ Hội thảo CRES 2020: Môi trường phát triển bền vững | 431 phân hủy sinh học kho ng chất có nguồn gốc thực vật, đƣợc sử dụng tốt ằng c ch ủ với c c vật liệu hữu kh c Vỏ cà phê cà phê đ đƣợc sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất khí gas sinh học, enzim, nấm phân hữu (Pandey et al., 2000) Vỏ cà phê ột cà phê thƣờng đƣợc ủ để t i chế chất thải hữu nơng nghiệp Phân ón vỏ cà phê o c o nghiên cứu Bidappa (1998) Hỗn hợp vỏ cà phê, phân động vật đƣợc lên men ằng hai phƣơng ph p kỵ khí hiếu khí, sử dụng ón cho đất sau th ng ủ Sử dụng phân ủ hoai vỏ cà phê giúp tăng khả kh ng ệnh gỉ sắt l cà phê Ngoài ra, vỏ cà phê chƣa đƣợc xử lý đ đƣợc sử dụng làm chất hấp thụ sinh học, để xử lý nƣớc nhiễm ẩn kim loại nặng (Oliveira et al., 2008) Trong nghiên cứu gần đ o c o việc ủ vỏ cà phê ằng phân ò, tr i cây/rau, vi sinh vật phù hợp khat (Catha edulis) (Degefe et al., 2016) Tuy nhiên, c c nghiên cứu v n số hạn chế, nhƣ hàm lƣợng chất dinh dƣỡng cịn thấp, hiệu suất chuyển hóa chƣa cao Phân chuồng loại phân gia súc thải Phân chuồng hỗn hợp chủ yếu phân, nƣớc tiểu gia súc chất thải nông nghiệp, nhƣ rơm, rau, củ hỏng… Nó khơng cung cấp chất dinh dƣỡng cho trồng, mà ổ sung chất hữu cho đất, giúp cho đất đƣợc tơi xốp, tăng độ phì nhiêu, tăng hiệu sử dụng phân hóa học… Trong nghiên cứu này, tiềm phân hủy vỏ cà phê ằng phân chuồng chế phẩm Trichoderma đƣợc thực đất, với việc phân tích c c thơng số đặc trƣng c c m u phân ủ trƣởng thành kiểm tra nảy mầm tăng trƣởng hạt c c m u phân ủ VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 2.1 Vật liệu nghiên cứu Thí nghiệm đƣợc tiến hành Viện Tài nguyên Môi trƣờng, Đại học Quốc gia Hà Nội Vỏ cà phê đƣợc thu gom từ trạm chế iến cà phê khô ƣớt Th i Nguyên Phân chuồng đƣợc mua từ trang trại lợn Xuân Mai Vi sinh vật hữu hiệu (có chứa chủng nấm Trichoderma) đƣợc mua từ Viện Di truyền Nơng nghiệp Ngồi ra, cịn có c c nguyên liệu kh c nhƣ đƣờng c t, phân lân, urê, đƣợc mua c c cửa hàng kinh doanh 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Chuẩn bị vật liệu ủ phân compost Dựa c c nghiệm thức, c c đống ủ riêng lẻ có kích thƣớc chiều dài m, chiều rộng m chiều cao m đ đƣợc chuẩn ị Vật liệu làm phân trộn đƣợc chất thành đống, với độ dày kh c đƣợc đặt ề mặt đất Đống ủ đƣợc x o trộn sau tuần để tăng cƣờng qu trình ủ phân ằng c ch trộn chia nhỏ c c vật liệu ủ (Harold et al., 1994) Phƣơng ph p ủ vỏ cà phê đƣợc tiến hành theo phƣơng ph p Adams and Dougan (1981) Phƣơng ph p ủ phân ao gồm trộn chất hữu với c c sản phẩm phụ “tinh khiết” tƣơng ứng Diện tích mặt đất đƣợc sử dụng để làm đống ủ (1 m3) với số sửa đổi trình tự phân lớp ản (HDRA – The Organic Organisation, 2001) 2.2.2 Phương pháp ủ phân compost Làm thực nghiệm ủ phân compost theo phƣơng ph p Adams and Dougan (1981) Tỷ lệ c c thành phần nhƣ Bảng 2.1 Lƣợng men vi sinh đƣợc thêm vào theo khuyến nghị nhà sản xuất 432 | Hội thảo CRES 2020: Môi trường phát triển bền vững Bảng Bảng so sánh thành phần nguyên liệu ầu vào Vỏ cà phê (kg) Mơ hình Men vi sinh (g) Đường cát (kg) Phân chuồng (kg) Vôi ột (kg) Phân lân (kg) Phân urê (kg) Đối chứng (ĐC) 10 0,02 0,15 0,5 0,1 Mơ hình (MH1) 10 100 0,02 0,15 0,5 0,1 Mô hình (MH2) 10 150 0,02 0,15 0,5 0,1 Mơ hình (MH3) 10 200 0,02 0,15 0,5 0,1 Mơ hình (MH4) 10 250 0,02 0,15 0,5 0,1 Thí nghiệm đƣợc thực lần Trong qu trình ủ, theo dõi c c tiêu: nhiệt độ, pH, kiểm tra hàng ngày ằng thiết ị chuyên dụng (HI99121, Hanna, Đức) Độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lƣợng N, C kiểm tra ngày/lần ằng m y đo độ ẩm PMS710 (Trung Quốc) ằng phƣơng ph p hóa sinh thơng dụng Tất c c tiêu thực lần/m u, sau lấy kết trung ình Phƣơng ph p phân lập, định danh c c chủng vi sinh vật đƣợc tiến hành theo Withman et al (2012) Nồng độ kali kim loại nặng c c m u phân ủ trƣởng thành ổn định đƣợc phân tích phịng thí nghiệm ằng phƣơng ph p quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) Phƣơng ph p thống kê đƣợc sử dụng để tính to n iến thiên nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lƣợng C, N qu trình ủ phân T QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Những thay đổi nhiệt độ q trình ủ Nói chung, ngƣời ta quan s t thấy rằng, có kh c iệt có ý nghĩa thống kê thay đổi nhiệt độ xử lý đối chứng xử lý kh c (MH1 tới MH4) p < 0,0001 Theo Epstein (1997), thay đổi nhiệt độ thông số quan trọng phản nh hoạt động vi sinh vật qu trình ủ phân (Hình 3.1) Vào ngày đầu, vi sinh vật chƣa thích nghi, nên nhiệt độ tăng chậm mơ hình Bắt đầu từ ngày thứ 5, nhiệt độ tăng rõ rệt, chứng tỏ có hoạt động mạnh vi sinh vật hiếu khí điều kiện nhiệt độ cao Trong điều kiện này, vi sinh vật chuyển hóa c c chất hữu phức tạp thành đơn giản Sau đó, nhiệt độ khối ủ đầu giảm dần từ ngày thứ đến ngày thứ 20 35oC ổn định dần đến ngày cuối 30oC Điều chứng tỏ, nhiệt độ thị tăng trƣởng c c vi sinh vật hiếu khí, nhƣ nấm, vi khuẩn, xạ khuẩn Nó thể hiện, vi sinh vật ngày đầu thích nghi chuyển sang pha ƣu nhiệt trƣởng thành Vi sinh vật đ có thích nghi phù hợp với mơ hình 70 Nhiệt độ (0C) 60 50 40 30 20 10 0 10121416182022242628303234363840424446485052545658606264 ĐC MH1 MH2 MH3 MH4 Ngày Hình 3.1 Biến thiên nhiệt ộ ống ủ compost Hội thảo CRES 2020: Môi trường phát triển bền vững | 433 Những kh c iệt nhiệt độ kh c iệt thành phần vi sinh vật qu trình ủ phân Đó xu hƣớng thơng thƣờng qu trình ủ phân, mà giai đoạn đầu, nhiệt độ tăng mạnh sau đó, đạt đến mức tối ƣu pha hoạt động cuối cùng, trở lại nhiệt độ mơi trƣờng ình thƣờng giai đoạn cuối (Hassen et al., 2001) Sự điều tiết nhiệt độ cần thiết cho qu trình ủ phân có kiểm so t Về vấn đề này, nghiên cứu Miller (1992) rằng, nhiệt độ 52-60oC phù hợp để phân hủy Nói chung, tiến hành ủ phân, nhiệt độ tất c c loại phân trộn giảm, phù hợp với c c nghiên cứu trƣớc (Vashi and Shah, 2003; Taiwo and Oso, 2004; Dadi et al., 2012) Ở giai đoạn đầu qu trình ủ phân, tất c c công thức giai đoạn ƣa nhiệt nhiệt độ vƣợt qu 55oC 3.2 Những thay đổi pH trình ủ Độ pH Gi trị pH c c mơ hình nằm khoảng 5,5-8,5, tối ƣu cho c c vi sinh vật qu trình ủ phân Nhìn vào Hình 3.2 ta thấy, gi trị pH mơ hình giảm nhanh ngày đầu tiên, điều chứng tỏ thời gian này, vi sinh vật, nấm tiêu thụ c c hợp chất hữu thải c c axit hữu (Bishop and Godfrey, 1983) Trong giai đoạn đầu qu trình ủ, c c axit tích tụ làm giảm độ pH, kìm h m ph t triển vi sinh vật, kìm h m phân hủy lignin xenlulô pH đầu tăng lên lại từ ngày thứ đến ngày thứ 30, thời gian này, vi sinh vật tham gia vào qu trình phân hủy c c axit hữu Từ ngày 31 đến kết thúc qu trình ủ, pH dao động khoảng 6,1-6,5 Tuy nhiên ta thấy, từ ngày thứ trở đi, c c mơ hình có sử dụng men vi sinh, pH dao động so với m u đối chứng (p < 0,0001) Điều chứng tỏ, dƣới t c dụng vi sinh vật, C N ị phân hủy đồng thời với nhau, làm cho pH ổn định (Liu and Price, 2011; Dadi et al., 2012; Getahun et al., 2012; Shemekite et al., 2014) 0 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 ĐC MH1 MH2 Ngày Hình 3.2 Biến thiên pH ống ủ compost Sự gia tăng độ pH giai đoạn đầu giai đoạn ủ phân giải phóng amoniac từ q trình ammon hóa (Bustamante et al., 2008) Sự diện axit éo dễ ay ảnh hƣởng đến ph t triển pH đống phân ủ (Beck et al., 2001) Khi độ pH đất 7,2, ion amoni đƣợc chuyển thành khí amoni, ị khí (Tack, 2013) Nhìn chung, xu hƣớng pH đƣợc kiểm so t ởi c c t c động kết hợp qu trình ammon hóa tích tụ axit hữu qu trình ủ phân (Liu and Price, 2011) Cuối cùng, tất c c loại phân hữu cơ, độ pH c c m u phân ủ trƣởng thành đƣợc đo, ản nằm khoảng 6±0,0 - 6,5±0,0 3.3 Các thay đổi chất hữu trình ủ phân C c chất hữu thấp đƣợc ghi lại MH4 Điều diện lƣợng lớn chế phẩm vi sinh phân giải xenlulơ đƣợc ổ sung Thuộc tính giúp phân hủy nhanh chuyển hóa chất hữu thành cac on dioxit, lƣợng c c hợp chất ổn định Số liệu từ 434 | Hội thảo CRES 2020: Môi trường phát triển bền vững Hình 3.3 cho thấy, hiệu xử lý chất hữu tăng nhanh ngày đầu mơ hình đầu tăng chậm kể từ ngày 12 trở Mặt kh c, hiệu xử lý chất hữu mơ hình có sử dụng men sinh học 12 ngày đầu lên tới 20%, đó, hiệu xử lý m u đối chứng 12 ngày đầu 14,92% Điều chứng tỏ, mơ hình có sử dụng men vi sinh, tốc độ phân hủy chất hữu nhanh hiệu so với mơ hình đối chứng (p < 0,0001) Hiệu phân hủy chất hữu (%) 45 40 35 30 25 20 15 10 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 Ngày ĐC MH1 MH2 MH3 MH4 Hình 3.3 Biến thiên chất hữu ống ủ compost Mặt kh c ta thấy, kết thúc qu trình ủ phân, hiệu phân hủy chất hữu c c m u sử dụng men vi sinh đạt 40% so với m u đối chứng đạt 32,69% Nhƣ vậy, việc ổ sung men vi sinh vào ủ phân giúp tăng khả phân hủy chất hữu lên tới 30% Tƣơng tự, Anandavalli et al (1998), FFTC (2007), Greenway and Song (2002) x c nhận việc giảm hàm lƣợng chất hữu qu trình ủ phân compost diễn ra/tiến triển 3.4 Các thay đổi tỷ lệ cacbon/nitơ trình ủ phân Tỷ lệ C/N yếu tố ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng phân trộn Kết nghiên cứu rằng, thời gian ủ phân tăng lên, từ tuần đến tuần thứ 12, phần cac on hữu giảm, tổng nồng độ nitơ thay đổi theo thời gian Điều ngụ ý rằng, tỷ lệ C/N tất c c loại phân trộn thay đổi theo thời gian Tuy nhiên, nhìn chung, tỷ lệ C/N tất c c loại phân trộn đƣợc quan s t thấy giảm dần theo thời gian, điều cho thấy rằng, sản phẩm ổn định đƣợc hình thành, đƣợc Hình 3.4 C c nghiên cứu trƣớc (Liu and Price, 2011; Dadi et al., 2012; Getahun et al., 2012; Shemekite et al., 2014) o c o giảm gi trị C/N theo thời gian C c loại phân trộn cho thấy, lƣợng chế phẩm vi sinh có ảnh hƣởng đ ng kể đến C/N trung ình (p < 0,0001) Sự kh c iệt đ ng kể C/N trung ình đƣợc ghi nhận tất c c loại phân trộn (Hình 3.4) Có thể giải thích cho kh c iệt C/N c c loại ủ phân kh c iệt hàm lƣợng cac on hữu cơ, kho ng hóa/cố định nitơ c c giai đoạn ủ phân kh c nhau, thành phần hóa học nguyên liệu an đầu vai trò vi sinh vật qu trình ủ phân Trong giai đoạn chín qu trình ủ phân, tỷ lệ C/N phân trộn đối chứng cao tất c c loại phân trộn Nhìn chung, giai đoạn ủ chín, c c loại phân trộn MH4 MH3 đƣợc tìm thấy có gi trị C/N thấp c c loại kh c Điều thành phần phụ phẩm cà phê (vỏ cà phê) đƣợc sử dụng để ủ phân Về vấn đề này, ph t Shemekite et al (2014) đ khẳng định rõ ràng rằng, tỷ lệ C/N cao thu đƣợc ủ vỏ cà phê so với ủ chung với phân động vật chất thải tr i cây/rau Hội thảo CRES 2020: Môi trường phát triển bền vững | 435 Tỷ lệ C/N 40 35 30 25 20 15 10 0 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 ĐC MH1 MH2 MH3 MH4 Ngày Hình 3.4 Biến thiên tỷ lệ C N ống ủ compost Mặc dù khơng có phƣơng ph p thống chung để đ nh gi độ chín độ ổn định phân trộn, việc kiểm tra tỷ lệ C/N đƣợc sử dụng nhiều lần nhƣ phƣơng ph p để x c định (CCQC, 2001) Tỷ lệ C/N c c m u phân trộn ổn định cuối gần với c c đề xuất Liu and Price (2011) rằng, phân trộn đƣợc sản xuất đƣợc coi ổn định nhƣ trƣởng thành, có tỷ lệ C/N < 25/1 Do đó, C/N m u phân trộn cuối thu đƣợc nghiên cứu này, nằm khoảng 14,29±1,68 - 22,28±2,56, nằm khoảng hợp lý, đƣợc sử dụng cho mục đích nơng nghiệp Vì vậy, tất c c m u phân trộn đƣợc sản xuất (C1-C8) đƣợc sử dụng cho mục đích nơng nghiệp 3.5 Sự thay đổi độ ẩm trình ủ Độ ẩm thơng số quan trọng qu trình ủ phân, ảnh hƣởng lớn đến tốc độ phân hủy Theo truyền thống, c c hệ thống ủ phân đƣợc nhiệt độ kiểm so t, nhiên, c c nghiên cứu trƣớc đ chứng minh rằng, hiệu ứng độ ẩm có ảnh hƣởng nhiều nhiệt độ (Liang et al., 2003) Stentiford (1996) o c o độ ẩm phân ủ ảnh hƣởng đến (i) tính chất cấu trúc vật liệu, (ii) tính chất nhiệt vật liệu, (iii) tốc độ phân hủy sinh học Độ ẩm qu trình ủ phân đƣợc hoạt động vi sinh vật t c động đó, ảnh hƣởng đến nhiệt độ tốc độ phân hủy (Tunner, 2002) Độ ẩm cung cấp môi trƣờng để vận chuyển c c chất dinh dƣỡng hòa tan cần thiết cho c c hoạt động trao đổi chất sinh lý vi sinh vật (Miller, 1989) Thông số vật lý liên quan chặt chẽ đến tốc độ sục khí, dịch chuyển khơng khí c c kẽ nƣớc, thúc đẩy đóng cục hạ thấp độ ền cấu trúc vật liệu (De Bertoldi et al., 1983) Độ ẩm dao động qu trình ủ compost mơ hình thí nghiệm đƣợc thể nhƣ sau: 70 Độ ẩm (%) 60 50 40 30 20 10 0 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 65 Ngày ĐC MH1 MH2 MH3 MH4 Hình 3.5 Thay i ộ ẩm ống ủ compost 436 | Hội thảo CRES 2020: Môi trường phát triển bền vững Trong qu trình ủ, độ ẩm đƣợc kiểm tra trì nằm khoảng tối ƣu để vi sinh vật ph t triển mạnh Chính vậy, để đảm ảo độ ẩm khối ủ nằm khoảng tối ƣu, ta cần ổ sung thêm nƣớc Nhìn vào Hình 3.5 ta thấy, độ ẩm ngày đầu giảm dần, ta cần ổ sung thêm nƣớc, để giúp qu trình phân hủy chất hữu vi sinh vật tốt Độ ẩm ln đóng vai trị nhƣ đại diện cho c c yếu tố quan trọng kh c, nhƣ nguồn nƣớc hoạt động vi sinh vật c c phạm vi độ ẩm kh c C c gi trị độ ẩm thấp gây nƣớc sớm qu trình ủ phân, làm hạn chế qu trình sinh học, đó, tạo c c phân ủ ổn định mặt vật lý, nhƣng không ổn định mặt sinh học (De Bertoldi et al., 1983) Mặt kh c, gi trị độ ẩm cao ngăn chặn c c hoạt động ủ phân diễn (Tiquia et al., 1996) Nếu hệ thống ủ phân lớn, độ ẩm cao t c động lên hệ thống theo hai c ch, hạn chế khuếch t n ôxy vào ma trận phân compost làm tăng tính dẻo vật liệu, d n đến ma trận (Liang et al., 2003) Điều d n đến tăng chi phí sục khí, giảm tính thấm khí gây tình trạng yếm khí, từ việc khai th c nƣớc khơng gian lỗ rỗng làm cản trở qu trình ủ phân 3.6 Sự thay đổi hàm lư ng nitơ trình ủ Hàm lƣợng N c c mơ hình ủ đƣợc kiểm tra với tần suất ngày/lần Số liệu cụ thể đƣợc trình bày Hình 3.6 Dựa vào Hình 3.6 ta thấy rằng, hàm lƣợng N tất c c mơ hình giảm rõ rệt Trong ngày đầu tiên, hàm lƣợng N giảm chậm, nhƣng đến ngày đến ngày 18, hàm lƣợng N giảm nhanh sau giảm ổn định đến kết thúc qu trình ủ Nó thể vi sinh vật ngày đầu thích nghi sau đến giai đoạn tăng trƣởng, ổn định Mặt kh c ta thấy, mơ hình sử dụng men vi sinh, hàm lƣợng N giảm nhanh, từ 1,8-1,9 ngày thứ xuống 1,35-1,4 ngày 18 Trong m u đối chứng, giảm từ 1,97 ngày thứ xuống 1,7 vào ngày thứ 18 Chính ta thấy, nhờ có ổ sung vi sinh vật ên ngồi vào, c c mơ hình giúp c c vi sinh vật thích nghi hoạt động tốt hơn, hiệu so với mơ hình đối chứng (p < 0,0001) Hàm lƣợng ni tơ (%) 2.5 1.5 0.5 0 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 65 Ngày ĐC MH1 MH2 MH3 MH4 Hình 3.6 Đồ thị i u iễn hàm lượng nitơ ống ủ C c dạng nitơ đƣợc thực vật hấp thụ amoni nitrat Hình 3.6 cho thấy, c c loại phân ủ, tổng lƣợng nitơ (TN) giảm theo thời gian Việc iến nguyên liệu thô thành xâm chiếm vi sinh vật, d n đến việc giải phóng NH3, đƣợc tích lũy ên phân ủ (Ogunwande et al., 2008) Kassegn et al (2015) đ ph t rằng, tổng lƣợng nitơ c c m u phân ủ cho thấy xu hƣớng giảm liên tục theo thời gian ủ phân (1,32% TN an đầu 1,03 giai đoạn cuối) Vi sinh vật tiêu thụ cac on nitơ cho c c chức ình thƣờng Hội thảo CRES 2020: Mơi trường phát triển bền vững | 437 chúng, đó, cac on đƣợc phục vụ nhƣ nguồn lƣợng, nitơ đƣợc sử dụng để vi khuẩn tổng hợp protein, d n đến tăng trƣởng nhanh chóng chúng giai đoạn đầu ủ phân (Adegunloye et al., 2007) Trong giai đoạn cuối qu trình ủ phân, hàm lƣợng TN tất c c loại phân trộn đƣợc đo nằm phạm vi 1,30±0,10 - 1,86±0,28% Các m u phân ủ trƣởng thành có TN 1%, điều cho thấy, có khả làm phân ón đƣợc sử dụng nông nghiệp mà không cần thêm N Những kết đƣợc hỗ trợ với c c ph t Yusuf (2008), o c o hàm lƣợng TN phân ủ trƣởng thành c c m u khoảng 0,91,40% Những quan s t tƣơng tự đ đƣợc Dadi et al (2012) o c o Sự ất thƣờng tổng lƣợng nitơ loại phân ủ vài tuần thay đổi tốc độ phân hủy chất hữu hỗn hợp Để hỗ trợ điều này, nghiên cứu Sánchez-Monedero et al (2001) rằng, nồng độ c c dạng N kh c tiến hóa chúng qu trình ủ phân phụ thuộc vào nguyên liệu an đầu 3.7 Hàm lư ng phơtpho mẫu phân compost thành phẩm Nói chung, hàm lƣợng phơtpho có sẵn cho m u phân ủ cuối thu đƣợc nghiên cứu nằm khoảng 240,32±1,06 (mơ hình 4) - 290,69±1,06 ppm (mơ hình đối chứng) (p < 0,0001) Về vấn đề này, Getahun et al (2012) đ o c o, tổng hàm lƣợng phôtpho c c m u phân ủ trƣởng thành từ 1,61 đến 2,24 g/kg Yusuf (2008) đ o c o, hàm lƣợng phơtpho có sẵn phân ủ trƣởng thành dao động từ 532.00-803.00 ppm từ c c vật liệu liên quan đến phân compost Những kh c iệt hàm lƣợng phơtpho có sẵn kh c iệt lƣợng vi sinh vật đƣợc sử dụng để ủ, hệ thống ủ thời gian ủ 3.8 Hàm lư ng kali mẫu phân compost thành phẩm Nồng độ kali có sẵn c c m u phân ủ trƣởng thành ổn định (đối chứng, mơ hình 1, mơ hình 2, mơ hình mơ hình đo đƣợc tƣơng ứng 436,50±88,77, 438,17±103,24, 438,21±68,05, 438,67±36,43 439±33 mg/kg Nồng độ kali cao đƣợc ph t c c phân ủ mơ hình nồng độ kali thấp đƣợc ph t c c m u phân ủ đối chứng số tất c c m u phân ủ (p < 0,0001) Hàm lƣợng K tƣơng đối cao đo đƣợc c c phân ủ nồng độ K nguyên liệu thô (tức ột cà phê m u phân chuồng) đƣợc giải phóng nhiều Điều đƣợc nghiên cứu Preethu et al (2007) hỗ trợ, o c o m u phân trấu vỏ cà phê ột giấy chứa 2,94% kali Yusuf (2008) đ o c o, hàm lƣợng kali có sẵn m u phân ủ trƣởng thành khat c c vật liệu liên quan nằm khoảng 6775,72-121245,24 ppm Getahun et al (2012) đ o c o, hàm lƣợng kali c c m u phân ủ trƣởng thành từ 0,69 đến 1,15 g/kg T LUẬN Vỏ cà phê có chứa nồng độ cao c c hợp chất hữu dễ phân hủy sinh học kho ng chất có nguồn gốc thực vật, đƣợc sử dụng tốt ằng c ch ủ với c c vật liệu hữu kh c có ổ sung chế phẩm vi sinh Kết nghiên cứu cho thấy, đống ủ chứa chế phẩm vi sinh ổ sung có nhiệt độ cao Thời gian ủ phân tích cực lâu (giai đoạn ƣa nhiệt) cho thấy, phân hủy chất hữu cao Sự giảm nhiệt độ đống ủ so với nhiệt độ môi trƣờng giai đoạn cuối qu trình ủ phân cho thấy, giảm sẵn có chất phân hủy sinh học đống ủ Độ pH phân trộn từ 6-6,5 c c loại phân trộn kh c Hơn nữa, phân tích phịng thí nghiệm phân trộn x c nhận rằng, việc ổ sung c c chế phẩm vi sinh phân trộn phụ phẩm cà phê làm tăng hàm lƣợng phôtpho dễ tiêu kali phân trƣởng thành Tuy nhiên, ổ sung chế phẩm vi sinh làm giảm tỷ lệ C/N hàm lƣợng chất hữu phân trộn so với đối chứng Nói chung, ủ c c phụ phẩm cà phê theo tỷ lệ MH4 kết hợp tốt 438 | Hội thảo CRES 2020: Môi trường phát triển bền vững c c tỷ lệ nghiên cứu để nâng cao chất lƣợng (đặc tính lý hóa) phân trộn Khi so s nh với c c kết nghiên cứu kh c, đƣợc tiến hành ê tông chống thấm, c c kết dự n cao Có thể c c vi sinh vật đất đ đƣợc hoạt hóa tham gia vào qu trình ủ phân Việc ủ c c phụ phẩm cà phê lên đến 65 ngày quan trọng, để có đƣợc phân trộn chất lƣợng Đặc trƣng hóa lý nhiệt độ thấp ằng nhiệt độ mơi trƣờng, độ ẩm trung ình, pH thấp, N trung ình, phơtpho sẵn có cao, K trao đổi trung ình, chất hữu thấp tỷ lệ C/N thấp Tốt nên ủ c c phụ phẩm cà phê đến 65 ngày, để có đƣợc phân hữu chất lƣợng TÀI LIỆU THAM HẢO Adams M.R and J Dougan, 1981 Biological management of coffee processing wastes Tropical Science, 23: pp 177-196 Adegunloye D., F Adetuyi, F Akinyosoye and M Doyeni, 2007 Microbial analysis of compost using cowdung as booster Pak J Nutr., 6: pp 506-510 Anandavalli D., P Ramaswami and S Hameed, 1998 Recycling of banana pseudo stem as compost J Ecotoxicol Environ Monit., 80: pp 191-194 Anon, 1991 Recirculation of water combined with land treatment as biotic indicators of environmental quality In: Hauer F.R and G.A Lamberti (Eds.) Methods in stream ecology Academic Press, San Diego, California, USA: pp 647-667 Beck F.B., S Smars and H Jonsson, 2001 Gaseous emissions of carbon dioxide, ammonia and nitrous oxide from organic household waste in a composting reactor under different temperature regimes J Agric Eng Res., 78: pp 423-430 Bidappa C.C., 1998 Organic manure from coffee husk: Comparison of technologies for organic manure from plantation wastes Journal of Plantation Crop, India, 26(2): pp 120126 Bishop P and C Godfrey, 1983 Nitrogen transformations during sludge composting Biocycle, 24: pp 34-39 Bustamante M., C Paredes, F Marhuenda-Egea, A Pérez-Espinosa, M Bernal and R Moral, 2008 Co-composting of distillery wastes with animal manures: Carbon and nitrogen transformations in the evaluation of compost stability Chemosphere, 72: pp 551-557 CCQC, 2001 California Compost Quality Council (CCQC) Nevada City, California, USA 10 Dadi D., H Sulaiman and S Leta, 2012 Evaluation of composting and the quality of compost from the source separated municipal solid waste J Appl Sci Environ Manag., 16: pp 5-10 11 De Bertoldi M., G Vallini and A Perra, 1983 The biology of composting: A review Waste Management & Research, 1: pp 157-176 12 Degefe G., S Mengistou and S Mohammed, 2016 Physico chemical evaluation of coffee husk, wastes of enset (Enset ventricosum), vegetable and khat (Catha edulis) through vermicomposting employing an epigeic earthworm Dendrobaena veneta (Rosa, 1886) Afr J Biotechnol., 15: pp 884-890 13 Epstein E., 1997 Trace elements, heavy metals and micronutrients In: Epstein E (Ed.) The science of composting Technomic Publ., Lancaster, UK: pp 137-170 Hội thảo CRES 2020: Môi trường phát triển bền vững | 439 14 Food and Fertilizer Technology Center (FFTC), 2007 What happens during composting? Taipei, Taiwan (China) 15 Getahun T., A Nigusie, T Entele, T Van Gerven T and B Van der Bruggen, 2012 Effect of turning frequencies on composting biodegradable municipal solid waste quality Resour Conserv Recycl., 65: pp 79-84 16 Greenway G and Q Song, 2002 Heavy metal speciation in the composting process J Environ Monit., 4: pp 300-305 17 Harold D., P Curtis and M Roy, 1994 Nursery management: Administration and culture 3rd edition Prentice Hall, Inc., Prentice, USA: pp 437-453 18 Hassen A., K Belguith, N Jedidi, A Cherif, M Cherif and A Boudabous, 2001 Microbial characterization during composting of municipal solid waste Bioresour Technol., 80: pp 217-225 19 Henry Doubleday Research Association (HDRA) – The Organic Organisation, 2001 Composting in the Tropics II Ryton Organic Gardens HDRA publishing, Coventry, UK 20 Kassegn G., K Hiluf, G Gebregziabher, G Degefe and B Kumera, 2015 Physicochemical characterization and microbial identification of compost produced from municipal solid waste in Shewa Robit town, Ethiopia Res J Agric Environ Sci., 2: pp 25-30 21 Liang C., K.C Das and R.W McClendon, 2003 The influence of temperature and moisture contents regimes on the aerobic microbial activity of a biosolids composting blend Bioresource Technology, 86: pp 131-137 22 Liu K and G Price, 2011 Evaluation of three composting systems for the management of spent coffee grounds Bioresour Technol., 102: pp 7966-7974 23 Miller F.C., 1989 Matric water potential as an ecological determinant in compost, a substrate dense system Journal Microbial Ecology, Springer, New York, 18: pp 59-71 24 Miller F.C., 1992 Composting as a process based on the control of ecologically selective factors Soil Microbial Ecology, 18(3): pp 515-543 25 Ogunwande G., J Osunade, K Adekalu and L Ogunjimi, 2008 Nitrogen loss in chicken litter compost as affected by carbon to nitrogen ratio and turning frequency Bioresour Technol., 99: pp 7495-7503 26 Oliveira L.S., A.S Franca, T.M Alves and S.D.F Rocha, 2008 Evaluation of untreated coffee husks as potential biosorbents for treatment of dye contaminated waters Journal of Hazadous Materials, 155: pp 507-512 27 Pandey A., C.R Soccol, P Nigam, D Brand, R Mohan and S Roussos, 2000 Biotechnological potential of coffee pulp and coffee husk for bioprocesses Biochemical Engineering Journal, 6(2): pp 153-162 28 Preethu D.C., B.N.U.H Bhanu Prakash, C.A Srinivasamurthy and B.G Vasanthi, 2007 Maturity indices as an index to evaluate the quality of compost of coffee waste blended with other organic wastes In: Proceeding of international conference on sustainable solid waste management, Chennai, India, 5-7/9/2007: pp 270-275 29 Sánchez-Monedero M., A Roig, C Paredes and M Bernal, 2001 Nitrogen transformation during organic waste composting by the Rutgers system and its effects on pH, EC and maturity of the composting mixtures Bioresour Technol., 78: pp 301-308 440 | Hội thảo CRES 2020: Môi trường phát triển bền vững 30 Shemekite F., M Gómez-Brandón, I.H Franke-Whittle, B Praehauser, H Insam and F Assefa, 2014 Cofee husk composting: An investigation of the process using molecular and non-molecular tools Waste Manag., 34: pp 642-652 31 Stentiford E.I., 1996 Composting control: Principles and practice In: De Bertoldi M., P Sequi, B Lemmes and T Papi (Eds.) The science of composing Part I Springer, Dordrecht, Switzerland: pp 49-59 32 Tack F., 2013 Soil chemistry lecture notes Department of Applied Analytical and Physical Chemistry, Faculty of Bioscience Engineering, Ghent University Ghent, Belgium 33 Taiwo L and B Oso, 2004 Influence of composting techniques on microbial succession, temperature and pH in a composting municipal solid waste Afri J Biotech., 3: pp 239-243 34 Tiquia S.M., N.F.Y Tam and I.J Hodgkiss, 1996 Microbial activities during composting of spent pig-manure sawdust litter at different moisture contents Bioresource Technology, 55: pp 201-206 35 Tunner C., 2002 The thermal inactivation of E coli in straw and pig manure Bioresource Technology, 84: pp 57-61 36 Vashi E and N Shah, 2003 Co-composting of municipal solid waste with sewage sludge – An integrated approach Bombay, India 37 Whitman W., M Goodfellow, P Kämpfer, H.-J Busse, M Trujillo, W Ludwig, K.-i Suzuki and A Parte (Eds.), 2012 Bergey‟s Manual of Systematic Bacteriology Volume 5: The Actinobacteria 2nd edition Springer-Verlag, New York, USA 38 Yusuf M., 2008 Composting of khat and related materials as solid waste management option in Awaday town M.Sc thesis Faculty of Technology, Chemical Engineering, Addis Ababa University Addis Ababa, Ethiopia: pp 1-56 Abstract EVALUATION OF COMPOSTING PROCESS AND QUALITY OF COMPOST FROM COFFEE HUSK Do Quang Trung(1), Dinh Mai Van(2) and Luu The Anh(1) (1) Central Institute for Natural Resources and Environmental Studies, Vietnam National University, Hanoi (2) Faculty of Forestry, Vietnam National University of Forestry Coffee husk is the main by-products generated by the coffee processing station and are disposed into arable land and surface water Due to the contribution of these by-products to environmental pollution, environmentally friendly disposal methods are necessary Therefore, composting as environmentally friendly option for utilization of coffee byproducts is important The objectives of this study were to assess the properties of coffee by-products compost and analyzing changes in physico-chemical properties during process of composting To get that, coffee husks were mixed with other compounds such as sugar, NPK fertilizer, CaCO3, dung and Trichoderma microorganism prior composting The physico-chemical parameters were determined for all the treatments at 25, 45 and 65 days of composting The temperature, pH, P and K in coffee by-products compost mixed Hội thảo CRES 2020: Môi trường phát triển bền vững | 441 with Trichoderma microorganism were highly significant (p < 0.0001) as compared to the control Moreover, the level of total N, organic matter, and C/N ratio in 25 day of composting were also highly significant (p < 0.0001) as compared to 65 day of composting Based on the physico-chemical parameter in different time of composting indicates that, composting coffee by-products compost up to 65 day were important to acquire quality compost Analysis and comparison of experimental results suggested that coffee byproducts compost treated with Trichoderma sp and cow dung on soil base was better than other treatments for quality compost preparation To improve the quality of the compost, it is necessary to pre-treat the coffee by-products with organic material before composting Keywords: Coffee husk, composting, quality compost, Trichoderma sp 442 | Hội thảo CRES 2020: Môi trường phát triển bền vững ... enzim, nấm phân hữu (Pandey et al., 2000) Vỏ cà phê ột cà phê thƣờng đƣợc ủ để t i chế chất thải hữu nơng nghiệp Phân ón vỏ cà phê o c o nghiên cứu Bidappa (1998) Hỗn hợp vỏ cà phê, phân động... phẩm cà phê (vỏ cà phê) đƣợc sử dụng để ủ phân Về vấn đề này, ph t Shemekite et al (2014) đ khẳng định rõ ràng rằng, tỷ lệ C/N cao thu đƣợc ủ vỏ cà phê so với ủ chung với phân động vật chất thải... kết thúc qu trình ủ phân, hiệu phân hủy chất hữu c c m u sử dụng men vi sinh đạt 40% so với m u đối chứng đạt 32,69% Nhƣ vậy, việc ổ sung men vi sinh vào ủ phân giúp tăng khả phân hủy chất hữu lên