- Điều tra thực địa, nghiên cứu, đánh giá tình hình sản xuất và phát thải chất thải rắn nông nghiệp, chủ yếu là phụ phẩm từ cây lúa, ngô; chất thải rắn chăn nuôi và bao bì thuốc bảo vệ thực vật trên địa bàn Hà Nội.
- Phân tích, đánh giá thực trạng về vấn đề thu gom, sử dụng và xử lý chất thải rắn nông nghiệp trên địa bàn Hà Nội. Đặc biệt, tập trung nghiên cứu chi tiết ở 3 huyện Sóc Sơn, Hoài Đức và Thường Tín.
- Xác định tác động của các hình thức xử lý rơm rạ (đốt trên ruộng, vùi trở lại đất và thu hoạch hết) đến một số tính chất đất lúa qua bố trí thí nghiệm đồng ruộng tại huyện Hoài Đức- Hà Nội.
- Đề xuất một số giải pháp quản lý chất thải rắn nông nghiệp ở Hà Nội nhằm góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững đất nông nghiệp ở Hà Nội.
60
61
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp
Thu thập, tổng hợp, kế thừa các văn bản, tài liệu và tư liệu đã có liên quan đến luận án nhằm đảm bảo cập nhật, kế thừa tối đa và tổng hợp tốt nhất những kết quả đã có về lĩnh vực nghiên cứu trên thế giới và trong nước. Những dữ liệu đã thu thập bao gồm:
- Tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của thành phố Hà Nội.
- Tài liệu về hiện trạng sử dụng đất; số liệu thống kê về diện tích, năng suất, sản lượng của các loại cây trồng, vật nuôi chính của Hà Nội.
- Tài liệu về chất thải rắn nông nghiệp trên thế giới và ở Việt Nam.
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu thực địa
Nghiên cứu thực địa nhằm thu thập thông tin và lấy mẫu đất để đánh giá thực trạng sản xuất nông nghiệp, các nguồn phát sinh và tình hình thu gom, xử lý chất thải rắn nông nghiệp trên địa bàn Hà Nội. Áp dụng phương pháp đánh giá nhanh nông thôn (RRA) trong điều tra thu thập thông tin từ các hộ sản xuất nông nghiệp với các bảng câu hỏi đã chuẩn bị sẵn.
Các nghiên cứu chi tiết được lựa chọn thực hiện ở 3 huyện sản xuất nông nghiệp có những đặc trưng riêng đại diện cho các vùng khác nhau của Hà Nội, bao gồm huyện Sóc Sơn, huyện Hoài Đức và huyện Thường Tín.
Huyện Sóc Sơn đại diện cho khu vực thuần nông ở Hà Nội, có địa hình tiếp giáp giữa vùng châu thổ sông Hồng và vùng trung du đồi núi phía Bắc. Đây là huyện nghèo của thủ đô, người dân tập trung vào sản xuất nông nghiệp là chính nhưng năng suất lúa thấp (51 tạ/ha); tác động của quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa thấp.
Hoài Đức là huyện điển hình cho nền sản xuất nông nghiệp ven đô, có nhiều làng nghề truyền thống và đang chịu sức ép mạnh của quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa. Đây là những yếu tố có tác động mạnh mẽ đến quá trình sản xuất nông nghiệp nói chung và quản lý các chất thải nông nghiệp nói riêng.
62
Thường Tín là huyện đại diện cho vùng sản xuất nông nghiệp có trình độ thâm canh cao và có năng suất lúa cao, đạt 62,2 tạ/ha. Thường Tín cũng được xem là huyện có diện tích chuyên canh lúa lớn và sản xuất nông nghiệp có vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội của huyện.
Ở mỗi huyện, lựa chọn ngẫu nhiên 3 xã, trên cơ sở phân bố tương đối đồng đều để đảm bảo cho các thông tin thu thập mang tính đại diện cao cho toàn huyện. Cụ thể ở huyện Sóc Sơn, nghiên cứu được tập trung ở các xã Tiên Dược, Tân Minh và Bắc Phú; ở huyện Hoài Đức chọn các xã Tiền Yên, Yên Sở và Sơn Đồng; còn ở huyện Thường Tín chọn các xã Tân Minh, Nguyễn Trãi và Văn Phú.
Ở mỗi xã, nghiên cứu chọn ngẫu nhiên 30 hộ sản xuất nông nghiệp để thực hiện phỏng vấn (tổng số 270 hộ cho 3 huyện). Ngoài ra, nghiên cứu cũng tiến hành phỏng vấn thu thập thông tin từ một số cán bộ từ cấp tỉnh đến cấp xã tại các địa bàn nghiên cứu. Những nội dung chính thu thập trong quá trình khảo sát thực địa bao gồm các thông tin liên quan đến sản xuất nông nghiệp như sự biến động về diện tích, năng suất các loại cây trồng, sự thay đổi về tỷ lệ sử dụng phân chuồng, phân hóa học và thuốc bảo vệ thực vật, tình trạng về phát sinh, thu gom, vận chuyển và cách sử dụng, xử lý các loại chất thải rắn trong quá trình sản xuất nông nghiệp.
2.3.3. Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng
Nghiên cứu thực hiện 2 thí nghiệm đồng ruộng: thí nghiệm 1 để đánh giá ảnh hưởng của đốt rơm rạ đến nhiệt độ và khu hệ vi sinh vật đất; thí nghiệm 2 để đánh giá ảnh hưởng của một số hình thức xử lý rơm rạ trực tiếp trên đồng ruộng đến một số tính chất môi trường đất lúa.
Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng trực tiếp của đốt rơm rạ đến nhiệt độ và vi sinh vật trong đất.
Mục đích của thí nghiệm là nghiên cứu ảnh hưởng trực tiếp của các hình thức đốt rơm rạ đến nhiệt độ và vi sinh vật đất. Thí nghiệm được thực hiện trên ruộng lúa sau khi thu hoạch lúa ở xã Tiền Yên, huyện Hoài Đức, Hà Nội vào tháng 6/2011. Thí nghiệm được áp dụng với 2 hình thức: đốt phân tán (ký hiệu ĐPT1) và
63
đốt tập trung (ký hiệu ĐTT1). Thí nghiệm được thực hiện lặp lại 3 lần (ở 3 vị trí khác nhau đối với mỗi hình thức đốt).
Trong trường hợp đốt phân tán, toàn bộ rơm rạ còn lại sau thu thoạch lúa được để khô tự nhiên sau đó trải đều trên mặt ruộng rồi đốt. Diện tích mỗi ô thí nghiệm là 20 m2, tổng lượng rơm rạ đốt trên một ô thí nghiệm là 9 kg (hay 4,5 tấn/ha).
Với hình thức đốt tập trung, toàn bộ lượng rơm rạ (9kg) sau khi để khô tự nhiên rồi chất thành một đống ở giữa ô thí nghiệm để đốt. Diện tích đốt tập trung rơm rạ để đốt khoảng 1,5 m2.
Thời gian đốt phân tán kéo dài trong khoảng 15 phút và thời gian đốt tập trung là 35 phút (tính từ khi bắt đầu đốt đến khi rơm rạ cháy hết. Nhiệt độ được đo tại chỗ bằng nhiệt kế TK 2-1974 r. có chia vạch từ 0- 1000C, trước và ngay sau khi đốt kết thúc ở các tầng sâu 0-2 cm, 4-6 cm và 8-10 cm. Đối với mỗi hình thức đốt, tiến hành đo nhiệt độ 3 lần lặp lại tại mỗi độ sâu, sau đó lấy giá trị nhiệt độ trung bình.
Mẫu đất ở các độ sâu tương tự (0-2 cm, 4-6 cm và 8-10 cm) cũng được lấy ở các thời điểm trước và ngay sau khi đốt kết thúc để phân tích các nhóm vi sinh vật bao gồm vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm. Đối với mẫu đất sau khi đốt, gạt phần tro ra và lấy mẫu đất ngay phía dưới vị trí đốt.
Tổng số mẫu đất lấy để phân tích trong thí nghiệm 1 là 18 mẫu: 2 hình thức đốt x 3 tầng đất x 3 lần nhắc = 18 mẫu
Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của các hình thức xử lý rơm rạ đến một số tính chất đất lúa và năng suất lúa
Mục đích của thí nghiệm là nghiên cứu ảnh hưởng của các hình thức xử lý rơm rạ khác nhau đến một số tính chất đất lúa (tính chất hóa học, khu hệ vi sinh vật đất, chất hữu cơ trong đất) và năng suất lúa.
Thí nghiệm được thực hiện ở đất chuyên lúa (2 vụ/năm) tại xã Tiền Yên, huyện Hoài Đức, Hà Nội. Thí nghiệm kéo dài trong 3 vụ lúa liên tiếp từ tháng 6/2011 đến tháng 10/2012. Thí nghiệm được thiết kế theo khối ngẫu nhiên gồm 04
64
công thức khác nhau với 3 lần lặp lại, diện tích mỗi ô thí nghiệm là 20 m2(5 m x 4 m), tổng diện tích khu ruộng thí nghiệm là 240 m2 được chia thành 12 ô. Sơ đồ thí nghiệm được bố trí như Bảng 2.1.
Bảng 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm đồng ruộng Lần lặp lại I Lần lặp lại II Lần lặp lại III
CT 1 CT4 CT2
CT4 CT3 CT1
CT3 CT2 CT4
CT2 CT1 CT3
Trong đó,
- Công thức 1 (CT1): Thu hoạch toàn bộ rơm rạ. Sau mỗi vụ thu hoạch, tiến hành cắt sát gốc rạ và đưa hết ra khỏi ô ruộng thí nghiệm (không hoàn trả lại rơm rạ cho đất sau mỗi vụ lúa).
- Công thức 2 (CT2): Vùi toàn bộ lượng rơm rạ vào đất sau mỗi vụ thu hoạch. - Công thức 3 (CT3): Đốt toàn bộ rơm rạ theo cách đốt phân tán, sau mỗi vụ thu hoạch rải đều rơm rạ trên diện tích ô thí nghiệm.
- Công thức 4 (CT4): Đốt toàn bộ rơm rạ theo cách đốt tập trung, sau mỗi vụ thu hoạch chất rơm rạ thành một đống với diện tích đốt khoảng 1,5 m2 ở giữa ô thí nghiệm.
Thí nghiệm được đắp bờ cố định ngăn cách giữa các công thức ngay từ vụ đầu tiên. Lượng rơm rạ ở mỗi ô thí nghiệm là toàn bộ lượng rơm rạ còn lại sau khi đã thu hoạch lúa, trung bình vào khoảng 9 kg/20 m2 tương đương 4,5 tấn/ha ở trạng thái khô tự nhiên (độ ẩm khoảng 15%).
Giống lúa được người dân sử dụng trong thí nghiệm là lúa Khang dân. Phân bón và kỹ thuật chăm sóc lúa được thực hiện theo quy trình trồng lúa ở địa phương. Duy trì ngập nước trong suốt thời gian cấy lúa từ khi mới cấy cho đến khi chín sữa, để khô tự nhiên đến khi thu hoạch lúa. Không sử dụng phân bón hữu cơ, chỉ sử dụng phân đạm (Urê 46% N), supe phốt phát (18% P2O5) và phân kali clorua (60% K2O). Lượng phân bón tương ứng cho 1 ha như sau:
65
- Vụ Đông Xuân bón 120 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O - Vụ Hè thu bón 90 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O
Phân khoáng urê và kali clorua được bón 3 lần/vụ, lần 1 bón lót trước khi cấy lúa, lần 2 bón thúc sau khi cấy lúa 10-15 ngày và lần 3 bón đòng khi lúa trổ bông. Phân supe phốt phát được bón lót 1 lần trước khi cấy.
Lấy mẫu phân tích: Mẫu đất được lấy 4 lần: lần 1 lấy trước khi thí nghiệm (trước khi tiến hành thí nghiệm ở vụ thứ nhất, tháng 6/2011); lần 2 lấy sau thu hoạch lúa vụ thứ nhất (tháng 10/2011); lần 3 lấy sau thu hoạch lúa vụ thứ 2 (tháng 6/2012) và lần 4 lấy sau thu hoạch lúa vụ thứ 3 (tháng 10/2012). Sau mỗi vụ thu hoạch, đối với công thức vùi rơm rạ (CT2), rơm rạ được băm nhỏ và vùi trộn với đất. Đối với công thức đốt rơm rạ (CT3 và CT4), sau khi đốt rơm rạ, phần tro sẽ được vùi trộn vào đất. Sau đó, tiến hành các hoạt động sản xuất như quy trình thông thường tại địa phương.
Mẫu đất phân tích vi sinh vật đất được lấy ở độ sâu 0- 10 cm. Mẫu đất phân tích các tính chất hóa học đất được lấy ở độ sâu 0-20 cm theo cách lấy mẫu hỗn hợp (mỗi mẫu hỗn hợp gồm 5 mẫu đơn trộn lại). Các mẫu đất được lấy ở từng ô thí nghiệm riêng biệt. Tổng số mẫu đất lấy để phân tích cụ thể như sau:
- Trước thí nghiệm: 1 mẫu để phân tích các chỉ tiêu hóa học và chất hữu cơ; 3 mẫu để phân tích vi sinh vật đất để lấy giá trị trung bình.
- Số mẫu đất phân tích các tính chất hóa học: 3 vụ x 4 CT x 3 lần nhắc = 36 mẫu - Số mẫu đất phân tích vi sinh vật đất:
3 vụ x 4 CT x 3 lần nhắc = 36 mẫu
Các chỉ tiêu theo dõi trong thí nghiệm bao gồm các tính chất hóa học đất, hàm lượng hữu cơ tổng số và thành phần các axit mùn, các nhóm vi sinh vật đất, cụ thể như sau:
+ Các nhóm vi sinh vật đất: Vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm tổng số.
66
+ Các axit mùn trong đất: axit humic và axit fulvic.
Năng suất lúa được xác định dựa trên năng suất thực thu ở từng ô thí nghiệm khi thu hoạch. Sau khi vò tách hạt, lúa được phơi khô, làm sạch và cân khối lượng để tính năng suất.
2.3.4. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
Phân tích tính chất hóa học đất bằng các phương pháp có độ chính xác cao thường dùng phổ biến hiện nay trong các phòng phân tích đất ở Việt Nam. Các phương pháp cụ thể như sau:
- pH (KCl) được chiết bằng KCl 1 N với tỷ lệ 1:2,5 (w/v), đo bằng máy pH- meter. - Xác định chất hữu cơ (OM) theo phương pháp Walkley-Black.
- Xác định axit humic và axit fulvic theo phương pháp Chiurin, dung dịch dùng để tách chiết là NaOH 0,1 N. Sau đó dùng HCl 1 N để kết tủa axit humic.
- Đạm tổng số (N%): phương pháp Kjeldahl, phá mẫu bằng axit H2SO4 + HClO4. - Lân tổng số (P2O5%): phương pháp so màu xanh molipđen, phá mẫu bằng hỗn hợp axit H2SO4 + HClO4.
- K2O tổng số: đo bằng quan kế ngọn lửa, phá mẫu bằng hỗn hợp axit H2SO4 + HClO4. - Xác định nitơ thủy phân theo phương pháp Chiurin – Kononova.
- Xác định P2O5 dễ tiêu theo Oniani so màu xanh molipđen.
- K2O dễ tiêu theo phương pháp amôni axêtat (pH = 7); đo K trong dung dịch chiết rút bằng quang kế ngọn lửa.
- Xác định Ca2+, Mg2+ trao đổi bằng phương pháp chuẩn độ Trilon B, dung dịch chiết xuất KCl 1 N.
- Xác định dung tích hấp phụ CEC theo phương pháp Scheffer.
- Xác định số lượng vi sinh vật đất theo phương pháp Kock. Môi trường nuôi cấy vi khuẩn tổng số là MPA, môi trường nuôi cấy xạ khuẩn tổng số là Gause và môi trường nuôi cấy nấm tổng số là Czapek.
2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu
Tính các giá trị trung bình, khoảng dao động, biến động thí nghiệm (CV%), mức độ sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa (LSD) ở độ tin cậy α = 0,05 trên phần mềm Microsoft Office Excel và phần mềm thống kê STATH.
67
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Tình hình sản xuất nông nghiệp ở Hà Nội và các huyện nghiên cứu
3.1.1. Tình hình sản xuất nông nghiệp ở Hà Nội
3.1.1.1. Khái quát chung
Hà Nội có tổng diện tích đất tự nhiên là 332.432,8 ha, trong đó có 186.126,9 ha là đất nông nghiệp; 137.675,9 ha đất phi nông nghiệp và 8.630 ha đất chưa sử dụng. Như vậy diện tích đất nông nghiệp chiếm 56%, trong đó đất sản xuất nông nghiệp là 149.668,7 ha, chiếm 45% diện tích đất tự nhiên toàn thành phố [11].
Với các đặc điểm tự nhiên và đất đai phong phú tạo điều kiện cho Hà Nội phát triển một nền sản xuất nông nghiệp đa dạng, thích ứng với nhiều loại cây trồng, vật nuôi có giá trị kinh tế cao.
Trong 5 năm (2006-2010) tốc độ tăng trưởng nông nghiệp của Hà Nội đạt 3,4%/năm. Năm 2010, tổng giá trị sản xuất nông lâm nghiệp, thủy sản toàn thành phố đạt 27.745 tỷ đồng. Giá trị sản xuất ngành trồng trọt đạt 12.326 tỷ đồng, trong đó cây lương thực là 7.114 tỷ đồng, cây rau đậu là 2.042 tỷ đồng, cây công nghiệp hàng năm và lâu năm là 1.162 tỷ đồng và cây ăn quả là 1.284 tỷ đồng. Giá trị sản xuất ngành chăn nuôi đạt 12.873 tỷ đồng, trong đó gia súc là 9.728 tỷ đồng, gia cầm là 1.655 tỷ đồng và sản phẩm không qua giết thịt là 1.308 tỷ đồng [9].
Trong những năm gần đây, sản xuất nông nghiệp Hà Nội tiếp tục dành được nhiều kết quả khả quan. Năm 2012 giá trị tăng thêm của ngành nông nghiệp đạt 0,4% năm; tổng giá trị sản xuất nông, lâm, thủy sản đạt 8.727 tỷ đồng (giá cố định)