Nghiên cứu thu gom phế thải nông nghiệp rơm rạ tái sử dụng làm phân hữu cơ và than sinh học

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM - NGUYỄN ĐÀO QUỲNH MAI Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THU GOM PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP (RƠM RẠ) TÁI SỬ DỤNG LÀM PHÂN HỮU CƠ VÀ THAN SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chun ngành : Khoa học mơi trường Lớp : K9 - KHMT Khoa : Môi trường Khóa học : 2013 – 2015 Giảng viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Duy Hải Thái Nguyên, năm 2014 LỜI CẢM ƠN Khơng có thành cơng mà khơng gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ mội người Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ Thầy, Cơ, gia đình, bạn bè Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, đặc biệt thầy cô khoa Mơi trường tận tình giảng dạy suốt trình học tập, rèn luyện trường Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo hướng dẫn ThS Nguyễn Duy Hải tận tình, chu đáo hướng dẫn em thực khóa luận cách hồn chỉnh Đặc biệt em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới viện phó viện Mơi Trường Nơng Nghiệp: TS Mai Văn Trịnh, trưởng Bộ mơn Mơ hình hóa sở liệu Môi trường - Viện Môi trường Nông nghiệp TS Bùi Thị Phương Loan Em xin gửi lời cảm ơn tới anh chị công tác làm việc Bộ mơn Mơ hình hóa sở liệu Môi trường, đặc biệt người hướng dẫn ThS Lê Quỳnh Liên người giúp đỡ em nhiều thời gian e thực tập Viện Môi trường Nông Nghiệp Cuối em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè người quan tâm động viên em hoàn thành tốt việc học tập nghiên cứu Bài khóa luận thực khoảng thời gian tháng Bước đầu thực tế, tìm hiểu nhiều lĩnh vực sáng tạo nghiên cứu khoa học, kiến thức em hạn chế nhiều bỡ ngỡ Do không tránh khỏi nhiều thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp q báu q Thầy Cơ bạn học để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng Sinh viên thực Nguyễn Đào Quỳnh Mai năm MỤC LỤC PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu chung 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa của đề tài PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học 2.1.1 Cơ sở lý luận 2.1.2 Cơ sở thực tiễn 2.1.3 Ơ nhiễm mơi trường biến đổi khí hậu 2.2 Tổng quan tình hình sử dụng phế phụ phẩm Thế Giới Việt Nam 2.2.1 Tình hình sử dụng phế phụ phẩm Thế Giới 2.2.2 Tình hình sử dụng phế phụ phẩm Việt Nam 10 2.2.3 Tình hình thu gom, xử lý rơm rạ địa bàn nghiên cứu 12 2.3 Sử dụng phân bón bền vững sản xuất nông nghiệp 13 2.3.1 Phân hữu 13 2.3.2 Than sinh học 20 2.4 Xây dựng mơ hình sản xuất sử dụng phân bón nông hộ 23 PHẦN III ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 3.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 24 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu đề tài 24 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu đề tài 24 3.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 24 3.3 Nội dung nghiên cứu 24 3.4 Phương pháp nghiên cứu 24 3.5 Nghiên cứu hồn thiện quy trình ủ phân hữu cơ, sản xuất than sinh học 25 3.5.1 Sản xuất chế biến phân hữu 25 3.5.2 Sản xuất chế biến than sinh học 28 PHẦN IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30 4.1 Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội vùng nghiên cứu 30 4.1.1 Điều kiện tự nhiên Hải Dương 30 4.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội Hải Dương 31 4.1.3 Huyện Cẩm Giàng 31 4.2 Đánh giá tình hình thu gom, xử lý rơm rạ làm nguyên liệu sản xuất phân hữu than sinh học 31 4.2.1 Thực trạng sử dụng nguyên liệu làm phân bón vùng nghiên cứu 31 4.2.2 Tình hình sử dụng phân bón hữu cơ, than sinh học 32 4.2.3 Nhận thức người dân chế phẩm sinh học than sinh học 33 4.2.4 Nhận thức người dân việc đốt rơm rạ 34 4.2.5 thách thức khó khăn người dân thực ủ phân hữu than sinh học 34 4.3 Nghiên cứu hồn thiện quy trình chế biến phân hữu cơ, than sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp (rơm, rạ) 35 4.3.1 Nghiên cứu hồn thiện quy trình chế biến phân hữu từ rơm rạ 35 4.3.2 Nghiên cứu hồn thiện quy trình chế biến than sinh học từ rơm rạ 39 4.3.3 Đánh giá chất lượng than sinh học qua trồng 43 4.4 Đánh giá hiệu kinh tế, môi trường 44 4.4.1 Hiệu kinh tế 44 4.4.2 Hiệu môi trường 45 PHẦN V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 5.1 Kết Luận 47 5.2 Kiến nghị 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Diện tích gieo trồng số trồng Việt Nam Bảng 2.2 Giá trị dinh dưỡng số phụ phẩm nông nghiệp Việt Nam Bảng 2.3 Sản lượng số trồng Bảng 2.4 Tiềm sinh khối phụ phẩm nông nghiệp .5 Bảng 2.5 Tỷ lệ chất thải rắn xử lý phương pháp khác số nước giới 10 Bảng 2.6 Các thơng số quan trọng q trình làm phân hữu hiếu khí 18 Bảng 2.7 Tỉ lệ tương đối số thành phần TSH 23 Bảng 4.1 Thực trạng sử dụng nguyên liệu làm phân bón Cẩm Giàng Hải Dương .32 Bảng 4.2 Thành phần dinh dưỡng rơm rạ vùng nghiên cứu .32 Bảng 4.3 Tình hình sử dụng phân bón vung nghiên cứu 33 Bảng 4.4 Nhận thức người dân vùng nghiên cứu phân hữu than sinh học .34 Bảng 4.5 Diễn biến thay đổi màu sắc đống ủ .36 Bảng 4.6 Hàm lượng thành phần dinh dưỡng phân bón 38 Bảng 4.7 Năng suất trồng áp dụng phân bón hữu từ rơm rạ địa bàn tỉnh Hải Dương năm 2014 .39 Bảng 4.8 Tên chi tiết phận hệ thống 40 Bảng 4.9 Hàm lượng chất dinh dưỡng than sinh học 43 Bảng 4.10 Năng suất trồng sử dụng TSH làm phân bón địa bàn Hải Dương 43 Bảng 4.11 Hiệu kinh tế mô hình sử dụng phân hữu 44 Bảng 4.12 Hiệu kinh tế mơ hình sử dụng than hữu 45 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ đồ chế biến rơm rạ thành phân hữu 19 Hình 4.1: Một số hình ảnh q trình thực mơ hình sản xuất phân bón compost 37 Hình 4.2 Mơ hình nhiệt phân gián tiếp 40 Hình 4.3: Một số hình ảnh từ trình làm than sinh học 42 PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Ơ nhiễm mơi trường biến đổi khí hậu vấn đề tồn Thế Giới quan tâm Biểu thay đổi thành phần chất lượng khí quyển, dâng cao mực nước biển băng tan gây ngập úng vùng đất thấp, đảo nhỏ; di chuyển đới khí hậu tồn hàng nghìn năm vùng đất khác dẫn tới nguy đe dọa sống mn lồi; cường độ hoạt động q trình hồn lưu khí quyển, chu trình tuần hồn nước chu trình sinh địa hóa khác gây khó khẳn lớn cho đời sống người mn lồi Trái Đất; xuất sinh học hệ sinh thái, chất lượng thành phần thủy quyển, sinh địa Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường biến đổi khí hậu hoạt động sản xuất cơng nghiệp, nơng nghiệp,q trình khai thác, phương tiện giao thông gây Việt Nam quốc gia chịu ảnh hưởng lớn ô nhiễm môi trường biến đổi khí hậu Sự thay đổi mơi trường khí hậu làm trầm trọng thêm nguy sẵn có với vấn đề tài nguyên thiên nhiên, nông nghiệp, an ninh lương thực, sở hạ tầng sức khỏe, đặt mối đe dọa lớn cho phát triển kinh tế người môi trường Việt Nam biết đến nước có nơng nghiệp lâu đời Hiện nay, nông nghiệp phát triển, với vấn đề sử lý chất thải nông nghiệp ngày đáng lưu tâm vấn đề xử lý rơm rạ vấn đề cần quan tâm Rơm rạ bao gồm phần thân cành lúa, sau tuốt hạt lúa Ở nước ta, rơm rạ chủ yếu phát sinh từ lúa nước Đã có lúc rơm rạ coi loại sản phẩm phụ hữu ích tận dụng làm nguyên liệu đốt, nhu cầu lương thực mà sản lượng lúa ngày gia tăng, đời sống người dân thay đổi họ sử dụng nguyên liều đốt khác như: than, khí gas; điều đẫn tới nguồn rơm rạ tận dụng hết, rơm rạ trở thành nguồn phế thải khó xử lý nơng nghiệp Việc đốt trời cách xử lý phổ biến rơm rạ phổ biến Điều gây vấn đề môi trường, làm ảnh hưởng đến sức khỏe người đồng thời thất thoát nguồn tài nguyên Nếu nguồn phế thải tận dụng để làm phân hữu hay sản xuất nhiên liệu than sinh học chúng khơng cịn nguồn phế thải mà trở thành nguồn nguyên liệu Trong năm gần trước thực trạng phân bón khơng đạt chất lượng tốt, làm hỏng kết cấu thành phần giới đất mà giá thành lại cao với mong muốn người dân tìm loại phân bón tốt cho trồng Xuất phát từ thực tế nguyện vọng thân với đồng ý Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Môi trường - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, hướng dẫn trực tiếp Thạc sĩ Nguyễn Duy Hải, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu thu gom phế thải nông nghiệp (rơm rạ) tái sử dụng làm phân hữu than sinh học” 1.2 Mục tiêu chung - Trên sở thực tế tình hình mơi trường nơng nghiệp, đưa giải pháp góp phần cải thiện mơi trường, biến đổi khí hậu -Xây dựng chuyển giao quy trình sản xuất phân hữu than sinh học để làm phân bón nông nghiệp 1.3 Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá tình hình thu gom xử lý phế thải nơng nghiệp (rơm rạ) vùng đặt dự án Nhận xét tác hại phương pháp xử lý rơm rạ thơng thường tới mơi trường - Đánh giá tình hình sử dụng phân bón điều tra nguồn sản xuất phân bón - Xây dựng mơ hình sử lý rơm rạ thành phân hữu than sinh học theo dõi, phân tích, đánh giá, tính hiệu dự án - So sánh cách sử lý rơm rạ người khu vực đặt dự án hay làm với mô hình sử dụng rơm rạ để làm phân hữu than sinh học Từ đưa khuyến cáo cho người dân nhân rộng mơ hình 1.4 Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa học tập nghiên cứu khoa học: thời gian làm đề tài tốt nghiệp dịp sinh viên tự khẳng định mình, biến kiến thức học thành kiến thức Cũng qua trình làm đề tài em học cách làm việc nghiên cứu độc lập, tính kỉ luật công việc, tiếp cận dần với công việc rút kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công tác nghiên cứu sau - Ý nghĩa thực tiễn: + Đánh giá ảnh hưởng phế thải nông nghiệp tới môi trường + Đánh giá hiệu phân hữu than sinh học công tác bảo vệ môi trường PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học 2.1.1 Cơ sở lý luận Phế phụ phẩm nông nghiệp sản phẩm nơng nghiệp khơng đạt tiêu chuẩn kích thước, phẩm chất,giá trị sử dụng…đã quy định cần loại bỏ nhằm đảm bảo yêu cầu sử dụng chế biến Phụ phẩm nơng nghiệp chất hữu cơ, cịn non xanh, xơ cứng hóa silic hóa trấu hay ligin hóa gỗ Chúng cịn xem dạng tích trữ lượng nhờ q trình quang tổng hợp trình sinh học khác sản xuất nộng nghiệp Trong sản xuất nông nghiệp chế biến nông sản bên cạnh sản phẩm ln có sản phẩm phụ: canh tác trồng loại ngũ cốc phế phẩm rơm rạ, vỏ trấu, cám phần chiếm tới nửa hay phần ba khối lượng; chăn nuôi gia súc ngồi sản phẩm thịt trứng sữa phụ phẩm phân… Những phụ phẩm tài nguyên có giá trị, chúng tận dụng với mục đích khác tạo thêm thu nhập cho người dân Tuy nhiên phế phụ phẩm nông nghiệp không xử lý gây lên nhiễm mơi trường, phát sinh bệnh dịch Nước ta có nơng nghiệp với nhiều loại trồng khác lượng phế phẩm hàng năm lớn, ước tính dựa khảo sát khối lượng thực tế loại phụ phẩm tính đơn vị diện tích, sau ước tính tổng khối lượng cho tồn quốc dựa vào số liệu thống kê diệc tích giao trồng hàng năm Bảng 2.1 Diện tích gieo trồng số trồng Việt Nam Cây trồng Diện tích gieo trồng theo năm(nghìn ha) 2000 2005 2010 2015 2020 Lúa 7666.3 7324.8 7489.4 7030 7000 Ngô 730.2 1052.6 1125.7 1200 1200 Sắn 237.6 425.5 498.1 400 380 Lạc 244.9 269.6 210.3 300 350 Đậu tương 124.1 204.1 173.6 370 450 Mía 302.3 266.3 269.1 300 300 Khoai lang 254.3 185.3 150.8 175 175 Nguồn: Bộ NN PTNT, 2008[6] Bảng 2.2 Giá trị dinh dưỡng số phụ phẩm nông nghiệp Việt Nam Tên phụ phẩm Chất xơ Chất khô (%) 90,8 61,6 28,8 20,0 22,5 25,5 Rơm lúa Cây ngơ Lá mía Dây lang Dây lạc Ngọn, sắn Protein Tổng chất dinh dưỡng tiêu hóa - TDN Tính % chất khơ 34,3 5,1 445,9 31,5 7,6 54,1 42,9 8,2 49,3 24,5 11,0 59,5 27,7 14,1 63,5 22,7 16,9 67,5 Năng lượng trao đổi ME (Kcal/ kg chất khô) 1662 1958 1778 2160 2289 2549 Nguồn: Phạm Kim Cương cs (2001)[4] Từ bảng ta thấy hàm lượng dinh dưỡng phế phụ phẩm nông nghiệp cao tổng chất tiêu thụ thấp để sử dụng chất dinh dưỡng cần có qúa trình chế biến Với diện tích trồng trọt lớn, năm 2010 nước sản xuất 39 triệu thóc, 5,2 triệu ngơ, triệu sắn, 575 ngàn lạc, 351 ngàn đậu tương, 19,5 triệu mía 1,6 triệu khoai lang Sản lượng trồng đóng vai trị quan trọng đưa nước ta từ nước thiếu lương thực thập niên 80 trở thành nước xuất gạo hàng đầu giới Trong đó, vùng đồng sơng Hồng hai vùng sản xuất nông nghiệp quan trọng nước, đặc biệt tỉnh Thái Bình, Nam Định, Hải Dương Hưng Yên Bảng 2.3 Sản lượng số trồng TT Cây trồng Lúa Ngô Sắn Lạc Đậu tương Mía Khoai lang Sản lượng (nghìn tấn) qua số năm 2000 2005 2010 2015 2020 32529,5 35832,9 39185,0 39869,0 41300,0 2005,9 3787,1 5280,0 6480,0 7200,0 1986,3 6716,2 9000,0 9400,0 11400,0 355,3 489,3 575,0 720,0 980,0 149,3 292,7 351,9 740,0 1125,0 15044,0 14948,0 19500,0 23100,0 25500,0 1611,0 1443,0 1653,0 1600,0 1750,0 Nguồn: Bộ NN PTNT, 2008[6] 36 + Sau tiến hành xong , đống ủ phải che đậy nilon để đảm bảo vệ sinh môi trường, giữ nhiệt độ độ ẩm Màng nilon che đậy tái sử dụng nhiều lần + Để cho rơm rạ vụn thêm làm cho loài vi sinh vật phân bố đều, tưới bổ xung trì độ ẩm ( cách kiểm tra độ ấm: cầm nắm rơm rạ vắt thấy nước rỉ kẽ thay được), trộn giữ chô phân hủy tốt chưa tốt, để đảm bảo cần đảo trộng lần sau ủ 10 - 15 ngày + Sau 25 ngày trở kiếm hành kiểm tra chất lượng phân, đảm bảo yêu cầu sử dụng để bón lót gối vụ đánh gọn bảo quản 4.3.1.2 Kết thử nghiệm đạt a/ Đánh giá cảm quan: Bảng 4.5 Diễn biến thay đổi màu sắc đống ủ Thời gian Nguyên liệu Rơm rạ Vàng 10 -15 Nâu 30 Đen Nguồn: tổng hợp kết theo dõi thí nghiệm Hải Dương năm 2014 37 Hình 4.1: Một số hình ảnh trình thực mơ hình sản xuất phân bón compost 38 b/ Chất lượng phân bón thu dược Bảng 4.6 Hàm lượng thành phần dinh dưỡng phân bón Chỉ tiêu phân tích Địa điểm lấy Ẩm độ mẫu pH N P K (%) (%) (%) Hữu tổng số axits humic (%) C/N Salmonella (CFU/25gr) 1,18 49,50 - (%) Hải Dương 28,0 7,19 1,020 0,108 1,067 30,00 (Viện Môi trường Nông Nghiệp) Chất lượng phân thành phẩm đánh giá thông qua số tiêu dinh dưỡng Chất lượng thể qua tiêu bảng phân tích, nguyên liệu rơm rạ, phân chuồng ủ chế phẩm vi sinh Sau tháng, độ pH đề mức trung tính 7,19 phân có tính kiềm, thích hợp bón cải tạo đất bị chua, tăng hàm lượng dinh dưỡng đất Các hàm lượng N, K ,P , hàm lượng khác mức đảm bảo cho chất lượng phân thành phẩm 4.3.1.3 Đánh giá chất lượng phân qua trồng Phân bón hữu sử dụng để bón lót, bón thúc cho nhiều loại trồng lương thực, rau màu, ăn quả, trồng nơng nghiệp… bón cần đảm bảo độ ẩm đất nhằm tăng hiệu phân tốt Phân hữu từ rơm rạ thí nghiệm sử dụng để bón cho lúa mục đích đánh hiệu thiết thực phân Tiến hành thí nghiệm bón phân hữu cho lúa địa bàn xã Lai Cách, xã Cẩm Đoài huyện Cẩm Giàng, tỉnh Hải Dương Để tiến hành thí nghiệm trình thu gom rơm rạ triển kha với diện tích 1ha Lựa cho hộ xã tiến hành thí nghiệm, tiêu chí để lựa chọn hộ dân tham gia có ruộng gần nơi ủ phân hữu sinh học, ruộng hộ gia đình cạnh nhau, giống lúa theo giống năm gia đình cấy Mỗi hộ dân chia ruộng thành phần, phía ruộng bên phải ruộng thí nghiệm sử dụng phân hữu để bón lót, phía ruộng bên trái ruộng đối chứng sử dụng phân bón theo cách truyền thống gia đình Để có kết xác giống lúa ruộng thí nghiệm ruộng đối chứng phải giống nhau, giai đoạn sinh trưởng phát triển hộ gia đình chăm sóc, bón phân ruộng Tiến hành theo dõi trình sinh trưởng phát triển theo giai đoạn 39 Bảng kết thí nghiệm sử dụng phân hữu làm phân bón lót trước cấy lúa địa bàn tỉnh Hải Dương Bảng 4.7 Năng suất trồng áp dụng phân bón hữu từ rơm rạ địa bàn tỉnh Hải Dương năm 2014 Đơn vị: Tạ/ TT Áp dụng Phân hưu Tỉnh Hải Dương 2014 Hộ tham gia Vụ mùa 2014 Canh tác % so với đối theo nơng chứng dân Hồng Thị Sinh 53,30 47,77 10,4 Nguyễn Thị Hoa 59,23 52,76 10,9 Nguyễn Thị Phụ 53,17 49,21 7,5 Nguyễn Thị Bến 51,96 55,24 -6,3 Lê Văn Thằng 52,97 46,38 12,4 Nguyễn Văn Lịch 50,34 42,76 15,1 Vũ Văn Thuân 53,32 49,12 7,9 Nguyên Văn Mạnh 42,17 12,2 48,02 TB 52,79 48,18 8,7 Nguồn: Viện môi trường nông nghiệp Tùy vào giống lúa cách chăm sóc, chế độ phân bón mà suất thu hoạch gia đình khác nhau.Bảng 4.7 cho thấy suất trồng bón phân hữu cao suất bón theo kiểu truyền thống từ 7,5% tới 15,1%, có hộ gia đình cho kết ngược lại xuất giảm -6,3 Tuy nhiên tỷ lệ hộ cho kết tốt đạt tới 87,5% kết tốt để dự án tiếp tục nhân rộng 4.3.2 Nghiên cứu hoàn thiện quy trình chế biến than sinh học từ rơm rạ 4.3.2.1 Chế biến than sinh học từ rơm rạ Phương pháp chế biến TSH: Phương pháp nhiệt phân gián tiếp Sơ đồ thiết kế: Thùng để làm lò đốt làm thùng phuy tích 200 lít có thành thẳng đứng Phía có nắp gắn ống khói cao khoảng 1m Thùng lớn chứa thùng nhỏ có đường kính 20cm chiều cao 30cm, phía chân thùng có cửa để nhóm lửa Các thùng nhỏ sử dụng để nhồi vật liệu vào bịt kín nắp thùng có khoan lỗ để khí Xung quanh lị đốt xây gạch chịu nhiệt nhằm hạn chế khả nhiệt trình đốt 40 Ống khói Gạch chịu nhiệt Thùng đựng vật liệu làm TSH Cửa nhóm lửa Hình 4.2 Mơ hình nhiệt phân gián tiếp Bảng 4.8 Tên chi tiết phận hệ thống STT Chi tiết Lị gạch chịu nhiệt (đường kính x chiều cao) Ống khói (Đường kính x chiều cao) Của nhóm lửa (đường kính x chiều cao) Thùng đựng vật liệu làm TSH (đường kính x chiều cao Vật liệu Kích thước,cm Số lượng Gạch 60 x 100 Tôn 0,8 mm 10 x 60 Tôn 0,8 mm 20 x 10 Tôn 0,8 mm 20 x 30 41 - Các bước tiến hành làm Than Sinh học + Chuẩn bị: Rơm rạ phơi khơ ngồi khơng khí Bật lửa bao diêm Xẻng Lị đốt thiết kế Các bước tiến hành: Bước 1: Cho rơm vào thùng tôn nhỏ (mỗi hộp khoảng 16kg) Nén thật chặt đậy nắp lại cẩn thận Bước 2: Lót lớp rơm ( khoảng 1kg) xuống đáy thùng, thùng tôn nhỏ chèn rơm ( khoảng 0,5kg rơm thùng phi) Bước 3: Phủ trấu lên (khoảng kg), đậy nắp ống khói Bước 4: Mồi lửa cho q trình cháy xảy ra, để khoảng 30 phút đóng cửa lại Bước 5: Khi khơng cịn khói ngồi (4 giờ) tiến hành mở nắp Lấy thùng tôn nhỏ Sau phun nước xung quanh hộp sắt để làm nguội lần mở nắp lấy TSH Để TSH tự nguội lấy TSH Lưu ý: - Vật liệu đốt phải đạt độ ẩm 12%, q ẩm gây khói - Kích thước lị đốt to nhỏ tỉ lệ kích thước tùy theo mục đích sử dụng người dân - Phương pháp sử dụng vật liệu có cấu trúc vật liệu tương đương: cỏ khố Lá mía, thân ngơ, cùi ngơ, rơm rạ,… 42 Hình 4.3: Một số hình ảnh từ trình làm than sinh học 43 Bảng 4.9 Hàm lượng chất dinh dưỡng than sinh học STT Cacbon OC N Vật liệu pH tổng số (g/kg) (%) (g/kg) Than sinh học từ rơm rạ 11,15 524,5 41,11 0,237 (Viện Môi trườngNông Nghiệp) P O5 (%) K2 O (%) 0,47 0,81 4.3.3 Đánh giá chất lượng than sinh học qua trồng Tiến hành thí nghiệm sử dụng than sinh học làm phân bón cho lúa Để tiến hành thí nghiệm q trình thu gom rơm rạ triển kha với diện tích 1ha Lựa cho hộ xã tiến hành thí nghiệm, tiêu chí để lựa chọn hộ dân tham gia có ruộng gần nơi làm than sinh học, ruộng hộ gia đình cạnh nhau, giống lúa theo giống năm gia đình cấy Mỗi hộ dân chia ruộng thành phần, phía ruộng bên phải ruộng thí nghiệm sử dụng phân hữu để bón lót, phía ruộng bên trái ruộng đối chứng sử dụng phân bón theo cách truyền thống gia đình Để có kết xác giống lúa ruộng thí nghiệm ruộng đối chứng phải giống nhau, giai đoạn sinh trưởng phát triển hộ gia đình chăm sóc, bón phân ruộng Bảng kết thí nghiệm sử dụng than sinh học làm phân bón lót trước cấy lúa địa bàn tỉnh Hải Dương Bảng 4.10 Năng suất trồng sử dụng TSH làm phân bón địa bàn Hải Dương Đơn vị: tạ/ha Mùa vụ 2014 STT Hộ Tham gia Áp dụng TSH Canh tác theo nông dân % so với đối chứng Hải Dương Nguyễn Thị Trọn 50,17 49,19 1,9 Nguyễn Thị Đức 55,74 46,17 17,2 Nguyễn Văn Thiêu 55,57 49,06 11,7 Nguyễn Thị Thìa 46,25 47,88 -3,5 Nguyễn Văn Khuê 54,02 43,15 10,9 Nguyễn Tuấn Quế 60,74 54,75 9,9 Nguyễn Thị Tuất 60,72 52,67 13,3 Nguyễn Thị Dung 46,97 51,51 -9,7 TB 53,77 49,25 7,4 Nguồn: Viện Môi Trường Nông Nghiệp 44 Với hộ tham gia sử dụng than sinh học làm bón phân lót cho lúa có hộ thu kết suất trồng giảm từ 3,5% tới 9,7% so với kiêu canh tác truyền thống, cịn lại hộ gia đình khác suất đạt kết tốt Hộ có suất lúa ruộng bón TSH cao so với bón phân kiểu truyền thống tỷ lệ cao lên tới 17,2% Trung bình suất hộ tăng 7,4% 4.4 Đánh giá hiệu kinh tế, môi trường 4.4.1 Hiệu kinh tế - Phân bón hữu than sinh họ loại phân bón cho hiệu chậm, nên sử dụng để bón lót chủ yếu với trồng lúa lượng phân bón khoảng 100kg/sào Tuy chưa có điều tra cụ thể vụ lúa sau lượng phân bón NPK giảm khoảng 10% so với lượng thông thường giảm từ 25 tới 30% vụ thứ tùy vào tập quán bón phân cách canh tác Như chi phí phân bón thúc cho lúa giảm mà suất lúa tăng hộ gia đình thu nhiều lãi - Theo Bộ Tài Chính tháng 7/2014 [ giá thu gom lúa gạo dao động từ 6.000 tới 6.500 đồng/kg Trong điều kiện chăm sóc, chi phí phân bón thúc số tiền thu chênh lệch ruộng thể cụ thể bảng 4.11 4.12 Bảng 4.11 Hiệu kinh tế mơ hình sử dụng phân hữu Năng suất lúa Năng STT Hộ gia đình Giá thị trường suất lúa bón (VND) phân hữu (Tạ/ha) Thành tiền (VND) bón Thành tiền phân (VND) truyền thống (tạ/ha) Hoàng Thị Sinh 650.000 53,3 34.645.000 47,77 31.050.500 Nguyễn Thị Hoa 650.000 59,23 38.499.500 52,76 34.294.000 Nguyễn Thị Phụ 650.000 53,17 34.560.500 49,21 31.986.500 Nguyễn Thị Bến 650.000 51,96 33.774.000 55,24 35.906.000 Lê Văn Thắng 650.000 52,97 34.430.500 46,38 30.147.000 Nguyễn Văn Lịch 650.000 50,34 32.721.000 42,76 27.794.000 Vũ Văn Thuân 650.000 53,32 34.658.000 49,12 31.928.000 Nguyễn Văn Mạnh 650.000 48,02 31.213.000 42,17 27410500 Tổng 274.501.500 250.516.500 45 Bảng 4.12 Hiệu kinh tế mơ hình sử dụng than hữu Giá thị STT Hộ gia đình trường ( VND) Năng Năng suất lúa bón Than suất lúa Thành tiền (VND) sinh học (Tạ/ha) bón phân Thành tiền (VND) truyền thống (tạ/ha) Nguyễn Thị Trọn 650.000 50,17 32.610.500 49,19 31.973.500 Nguyễn Thị Đức 650.000 55,74 36.231.000 46,17 30.010.500 Nguyễn Văn Thiêu 650.000 55,57 36.120.500 49,06 31.889.000 Nguyễn Thị Thìa 650.000 46,25 30.062.500 47,88 31.122.000 Nguyễn Văn Khuê 650.000 54,02 35.113.000 43,15 28.047.500 Nguyễn Tuấn Quế 650.000 60,74 39.481.000 54,75 35.587.500 NguyễnThị Tuất 650.000 60,72 39.468.000 52,67 34.235.500 Nguyễn Thị Dung 650.000 46,97 30.530.500 51,51 33.481.500 Tổng 279.617.000 256.347.000 4.4.2 Hiệu môi trường - Người dân chủ động nguồn phân bón chỗ, giảm lượng phân hóa học - Nếu mơ hình nhân rộng nước phế phụ phẩm nơng nghiệp mơi trương không bị tác động xấu từ loại rác thải ( giảm lượng khí thải nhà kính thói quen đốt rơm rạ, trình phân hủy chất thải tạo mơi trường thuận lợi cho nhiều loại dịch bệnh phát sinh) - Làm TSH phân hữu cách hạn chế nguy ô nhiễm dịch bệnh người gia súc, gia cầm - Các loại trồng bón kỹ thuật TSH phân hữu suất tăng cao, bên cạnh độ phì đất cai thiện, giữ ẩm đất giúp môi trường đất cải thiện Các nguyên tắc canh tác hữu IFOAM (International Federation of Organic Agriculture Movements) trình bày năm 1992 sau: + Sản xuất thực phẩm có chất lượng dinh dưỡng cao, đủ số lượng; 46 + Khuyến khích thúc đẩy chu trình sinh học hệ thống canh tác, bao gồm vi sinh vật, quần thể động thực vật đất, trồng vật ni; + Duy trì tăng độ phì nhiêu đất trồng mặt dài hạn; + Sử dụng nhiều tốt nguồn tái sinh hệ thống nơng nghiệp có tổ chức đại phương; + Giảm đến mức tối thiểu loại ô nhiễm kết sản xuất nông nghiệp gây ra; + Duy trì đa dạng hóa gen hệ thống nơng nghiệp hữu khu vực quanh nó, bao gồm việc bảo vệ thực vật nơi cư ngụ sống thiên nhiên hoang dã - Ngoài ra, than sinh học cịn mơi trường cho vi sinh vật có ích đất cộng sinh, phát triển để phân giải nhanh chất hữu thành khoáng chất giúp hấp thụ Sử dụng than sinh học để bón vào đất khơng giảm nhiễm mơi trường, mà cịn giúp tăng cường trao đổi cation, khả giữ nước, dưỡng chất bảo vệ vi khuẩn có lợi cho đất, tăng sức SX đất trồng, giảm lượng phân bón hóa học Hơn nữa, than sinh học giúp đất giữ lại chất dinh dưỡng nước khơng bị rửa trơi, giúp giảm chi phí cho tưới tiêu, phân bón tăng sức SX đất trồng thời gian dài; đồng thời chống rửa trơi phân bón gây nhiễm nguồn nước than sinh học phụ gia tạo độ phì nhiêu cho đất lâu dài mà không cần phải bổ sung hàng năm Ngoài ra, sử dụng than sinh học giúp cô lập bon, chuyển bon từ không khí xuống đất (than sinh học tồn vài chục năm đất) nhằm giảm thiểu ảnh hưởng xấu đến mơi trường sống, chống biến đổi khí hậu Theo chuyên gia tổ chức NEXUS, việc sử dụng than sinh học thường xuyên hiệu đăng ký bán tín bon số thị trường tín bon giới Theo kết tính tốn Sebastian cộng cho thấy sử dụng than sinh học giảm 13 - 22% lượng phát thải CO2 vào khí quyển.Q trình SX than sinh học tạo khí ga (khí CO) giúp chạy máy phát điện, đun nấu, sấy lúa… 47 PHẦN V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết Luận Giải pháp sử dụng phân hữu than sinh học cho trồng tận dụng khối lượng lớn rơm rạ sau thu hoạch hạn chế việc đốt rơm rạ gây ô nhiễm mơi trường, bên cạnh người nơng dân cịn giảm đáng kể chi phí phân bón mà suất trồng tăng cao Phân hữu giúp có đất đai tơi xốp, tăng độ thống khí đất, giúp rễ phát triển mạnh mẽ Phân hữu đưa vào đất thức ăn cần thiết cho trồng như: đạm, lân, kali, canxi, magie… nguyên tốt khác giúp cải tạo bảo vệ đất Năng suất bón phân hữu cao suất bón phân theo kinh nghiệm người dân từ 7,5% 12,1% Than sinh học tăng suất trồng cịn có tác dụng cải tạo đất bạc màu Than sinh học coi loại vật liệu có tốc độ bị khống hóa chậm, lại đất lâu hơn, tăng khả đệm, giữ nước dịm dưỡng đất chất dễ bị rửa trơi, đồng thời có khả cô lập cacsbon đất làm giảm đáng kể khí gây hiệu ứng nhà kính khí Bón TSH tăng xuất đất, tăng suất trồng Cây trơng bón băng than sinh học cho suất cao 1,9 % tới 17,2 % Theo số liệu năm 2011, năm Việt Nam sản xuất khoảng 42 triệu lúa, 4,6 triệu ngô, 10 triệu sắn, 1,1 triệu cà phê… Như vậy, bình qn năm khai thác khoảng 50 triệu phế phụ phẩm từ trồng chủ lực phế phẩm nông nghiệp làm thành phân hữu hay than sinh học tích kiệm chi phân bón giảm lượng khí thải phát sinh đốt rơm rạ Do việc sử dụng cá phế phẩm từ nơng nghiệp hướng đắn góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường biến đổi khí hậu 5.2 Kiến nghị Các biện pháp giảm thiểu giảm thiểu nhiễm mơi trường biến đổi khí hậu phế phụ phẩm gây ra: Chính quyền địa phương: - Giáo dục mơi trường cho tồn người dân cách treo băng rơn, trun truyền loa phóng phường xã - Tuyên truyền tác dụng phân hữu than sinh học cải tạo đất tăng suất trồng 48 - Hỗ trợ người dân kinh phí, nguyên vật liệu sản xuất phân hữu cơ, than sinh học - Mời chun gia có chun mơn cao để hướng dẫn trao đổi với người dân khó khăn người dân thực làm than sinh học phân hữu - Ngăn chặn tình trạng đốt rơm rạ, hay phụ phẩm khác sau thu hoạch - Khen thưởng hộ dân thực tốt sách bảo vệ mơi trường Người dân: - Thực theo hướng dẫn quyền địa phương - Tự giác học tập tìm hiểu vấn đề môi trường - Tham gia đầy đủ buổi đối thoại với nhà khoa học, buổi tuyên truyền địa phương vấn đề nông nghiệp 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO I 1- 23- 4- 567- Tiếng Việt Đào Châu Thu, 2006, Báo cáo tổng kết đề tài “Sản xuất phân hữu sinh học từ rác thải hữu sinh hoạt phế thải nông nghiệp dùng làm phân bón cho rau vùng ngoại vi thành phố”, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội Lê Quang Anh (2002), Báo cáo hội thảo đánh giá biện pháp tăng cường công tác nghiên cứu, quản lý sử dụng đất phân bón Lê Văn Khoa cộng (1998), Đất số phương pháp xác định nhanh số tiêu độ phì đất, Chương trình phát triển Liên Hợp Quốc, dự án UNDP/FAO/VIE/96/014, Hà nội 1998 Phạm Kim Cương, Vũ Chí Cương, Vũ Văn Nội, Đinh Văn Tuyển, Nguyễn Thành Trung (2001) “Nghiên cứu ứng dụng rơm lúa phần bò thịt” Báo cáo khoa học chăn nuôi - Thú y 1999 - 2000, Tp Hồ Chí Minh 10 12 tháng 4/2001 Phân hữu -www.cuctrongtrot,gor.vn http://thuvienphapluat.vn/archive/Quyet-dinh-824-QD-BNN-TT-De-an-phattrien-nganh-Trong-trot-den-2020-vb138080.aspx http://qlg.mof.gov.vn/portal/page/portal/qlg/76332495?pers_id=76395336&ite m_id=135725781&p_details=1 II Tiếng Anh 8- Chidumayo, E.N., 1994 Miombo Ecology and Management: An Introduction Intermediate Technology Publications, London 9- Cochrane, TT, PA Sanchez Tài nguyên đất đai năm 1980, tính chất đất quản lý họ Khu vực Amazon: nhà nước báo cáo kiến thức Trong: Hội nghị quốc tế Amazon sử dụng đất đai Nghiên cứu nông nghiệp, CIAT, Cali, Colombia 10- George Tchobanoglous, Hilary Theisen, Samuel A Vigil, (1993), Integrated 11- I P MAMCHENCOP ( người dịch: Việt Chy - Phan Cát) Chế biến sử dụng loại phân ủ Nhà xuất nông nghiệp, Hà Nội - 1981 12- Kishimoto, S., Sugiura, G (1985): Charcoal as a Soil Conditioner, in: “Symposium on Forest Products Research International: Achievements for the Future”, 13- Mbagwu, J.S.C., and A Piccolo 1997 Effects of humic substances from oxidized coal on soil chemical properties and maize yield 50 14- McBeath AV, Smernik RJ, Krull ES and Lehmann J 2002 : The influence of feedstock and production on biochar carbon chemistry: A solid-state 13C NMR study Biomass and Bioenergy 15- PICCOLO, A.; CELANO, G.; CONTE, P Adsorption of glyphosate by humic substances Journal of Agricultural and Food Chemistry 1996 16- Seiler W, Crutzen PJ (1980) Estimates of gross and net fluxes of carbon between the biosphere and the atmosphere from biomass burning Climatic Change Solid Waste Management, McGraw-Hill International Editions, McGraw-Hill 17- Tryon E H 1948 Effect of Charcoal on Certain Physical, Chemical, and Biological Properties of Forest Soils Ecological Monograph ... Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, hướng dẫn trực tiếp Thạc sĩ Nguyễn Duy Hải, em tiến hành nghiên cứu đề tài: ? ?Nghiên cứu thu gom phế thải nông nghiệp (rơm rạ) tái sử dụng làm phân hữu than sinh học? ??... hình thu gom, xử lý rơm rạ làm nguyên liệu sản xuất phân hữu than sinh học 31 4.2.1 Thực trạng sử dụng nguyên liệu làm phân bón vùng nghiên cứu 31 4.2.2 Tình hình sử dụng phân. .. dân thực ủ phân hữu than sinh học 34 4.3 Nghiên cứu hồn thiện quy trình chế biến phân hữu cơ, than sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp (rơm, rạ) 35 4.3.1 Nghiên cứu hồn thiện