L ỜI CAM ð OAN
4. ðố it ượng và phạm vi nghiên cứu của ñề tài
1.2.3. Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật phân giải hữu cơ và vi sinh vật ñố
Phân bón hữu cơ sinh học ñược Noble Hiltner sản xuất ñầu tiên tại ðức vào năm 1896 và ñược ñặt tên là Nitragin. Sau ñó sản phẩm này ñược sản xuất tại một số nước khác như Mỹ (1896), Canada (1905), Nga (1907), Anh (1910) và Thụy ðiển (1914). Nitrgin là loại phân ñược chế tạo bởi vi khuẩn Rhibolium
do Beijerink phân lập từ năm 1888 và ñược Fred ñặt tên vào năm 1889 dùng ñể
bón cho các loại cây thích hợp họñậu. Từñó cho ñến nay ñã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm ứng dụng và mở rộng việc sản xuất các phân bón hữu cơ vi sinh cố ñịnh nitơ. Trong các sản phẩm này, ngoài thành phần hữu cơ có một số
vi sinh vật có ích khác như xạ khuẩn cốñịnh nitơFrankia spp, Azotobacter spp, các vi khuẩn cốñịnh nitơ nhưClostridium, Pasterium; các xạ khuẩn có khả năng phân giải cellulo hoặc một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa các nguồn dự trữ trong phospho và kali ở dạng khó hòa tan với một số lượng lớn có trong ñất mùn, than bùn, .... chuyển hóa thành dạng dễ hòa tan cây trồng có thể
hấp thụñược.
Hiệu quả của vi sinh vật trong việc làm tăng khả năng sinh trưởng phát triển cây trồng, tiết kiệm phân bón hoá học cũng như tăng năng suất, chất lượng nông sản ñã ñược khẳng ñịnh trong nhiều công trình nghiên cứu của nhiều nước trên thế giới [2, 8, 7, 25, 38, 39, 48, 51].
Các sản phẩm vi sinh như phân bón vi sinh vật cố ñịnh nitơ, phân giải photphat khó tan, chế phẩm vi sinh vật kích thích sinh trưởng thực vật, chế
phẩm vi sinh vật phòng trừ bệnh cây trồng không chỉ có tác dụng tăng năng suất cây trồng mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và xây dựng nền nông nghiệp bền vững. VSV có thể tác ñộng ñến cây trồng thông qua con ñường trực tiếp hoặc gián tiếp. Sự tác ñộng trực tiếp của vi sinh vật ñến cây trồng thể hiện qua sự tổng hợp, khoáng hoá hoặc chuyển hoá các chất dinh dưỡng xảy ra trong quá trình chuyển hoá vật chất của vi sinh vật như quá trình
cố ñịnh nitơ, phân giải lân, sinh tổng hợp auxin, giberellin, etylen, .v.v. Những vi khuẩn này có khả năng giúp cây trồng tăng khả năng huy ñộng và dễ dàng sử
dụng các nguồn dinh dưỡng từ môi trường. Tác ñộng gián tiếp của vi sinh vật
ñến sinh trưởng của cây trồng xảy ra khi các chủng vi sinh vật có khả năng làm giảm bớt hoặc ngăn chặn ảnh hưởng có hại từ môi trường hoặc từ các vi sinh vật bất lợi ñối với thực vật, trong ñó vi sinh vật có thể cạnh tranh dinh dưỡng với vi sinh vật bất lợi hoặc sinh tổng hợp các chất có tác dụng trung hoà, phân huỷ, chuyển hoá các tác nhân có hại hoặc tiêu diệt, ức chế các VSV bất lợi. Mỗi loại VSV trong tự nhiên có thể có 1 hoặc cả 2 tác ñộng nêu trên ñối với cây trồng [16, 17, 18, 29, 30, 32, 40, 45, 49, 50, 53, 59]
Việc sử dụng chế phẩm dạng hỗn hợp này không chỉ có hiệu quả cao trong việc hạn chế tác hại của sâu mà còn giúp cây phát triển khoẻ hơn, sớm vượt qua các thời kỳ khủng hoảng trong quá trình phát triển của cây trồng [33, 43]. Một số công trình cũng ñã thử nghiệm phối trộn bã hạt xoan Ấn ðộ với các vật liệu khác như rơm rạ, lúa mỳ, bùn thải, phân bón NPK cho kết quả phòng trị
tuyến trùng rất tốt [15, 44, 46].
Tuy nhiên, Isman M.B. (1998) và Agbenin N.O. và cộng sự (2004) ñã chỉ
rõ các tác nhân sinh học phối hợp với giá thể hữu cơ chỉ có hiệu quả cao khi giữa chúng không có tác ñộng ức chế lẫn nhau. Trong thực tế do hệ vi sinh vật rất ña dạng và mỗi vi sinh vật trong ñất ñều chịu nhiều tác ñộng qua lại của các vi sinh vật khác cũng như ñiều kiện môi trường nên hiệu quả của các sản phẩm vi sinh trong các ñiều kiện khác nhau không giống nhau. Một số nghiên cứu gần
ñây ởẤn ðộ, Trung Quốc, ðức, Nhật, Mỹ, Anh, Úc... cho thấy sản phẩm tổng hợp bao gồm tập hợp các nhóm vi sinh vật cốñịnh nitơ, phân giải lân, kích thích sinh trưởng thực vật, ñối kháng vi sinh vật gây bệnh vùng rễ cây trồng như
E2001, Phytobacter, superlife, .v.v. có tác dụng ñối với cây trồng tốt hơn so với từng nhóm riêng rẽ.
phương pháp lên men chìm trong các bồn lên men ở qui mô công nghiệp, trong
ñó môi trường dinh dưỡng chuẩn không ñược sử dụng vì giá thành quá cao mà
ñược thay thế bằng môi trường tổng hợp từ các nguồn liệu sẵn có như tinh bột ngô, sắn, rỉ mật, nước chiết ngô, nước chiết men, nước chiết ñậu tương, amoniac, .v.v. Thành phần môi trường ñược nghiên cứu, lựa chọn ñảm bảo phù hợp với từng ñối tượng vi sinh vật [16, 21, 24, 38]
Có rất nhiều loại mô hình khác nhau cũng như qui mô và công nghệ xử lý khác nhau cho các loại rác hữu cơ khác nhau. Trong các biện pháp xử lý và tái sử dụng rác thải thì biện pháp ủ hiếu khí (aerobic composting) ñược quan tâm nhiều nhất. Biện pháp này không chỉ rút ngắn quá trình ủ mà còn nâng cao chất lượng mùn rác và ñặc biệt các nhà khoa học ñã chứng minh rằng các VSV gây bệnh cây trồng cũng như VSV sản sinh các chất ñộc không thể phát triển ñược trong môi trường thiếu khí. Khi tiến hành thí nghiệm ủ hiếu khí xác thực vật có nhiễm với các vi sinh vật gây bệnh thực vật do nấm và vi khuẩn, M. A. Elorrieta và cộng sự nhận thấy các vi sinh vật gây bệnh ñã bị tiêu diệt trong 48 -120 giờ
sau ủ.
Tùy ñiều kiện kinh tế, xã hội và ñiều kiện sản xuất của từng vùng mà có thể áp dụng những quy trình công nghệ xử lý xác thải hữu cơ và quy mô sản xuất phân hữu cơ khác nhau. Những quốc gia, ñịa phương có tiềm lực kinh tế, có trình ñộ khoa học kỹ thuật cao thì công nghệ Composting ñược thực hiện với quy mô hiện ñại, tựñộng hóa. Ở Miura Peninrula (Nhật Bản) hàng năm sản xuất trên 30.000 tấn phân compost từ rác hữu cơ trong sản xuất rau. Ở Crete, Hy Lạp hàng năm có khoảng 40.000 tấn tàn dư cà chua trồng trong nhà kính ñược sử
dụng sản xuất phân compost.
Tại Việt Nam, việc sản xuất phân hữu cơ từ các nguồn phụ phẩm và phế
thải trong nông nghiêp ñã ñược quan tâm từ lâu. Tuy nhiên, gần ñây người ta không còn mặn mà với phân xanh, phân chuồng, mà chủ yếu dựa vào phân hóa học do tiện dụng và hiệu quả nhanh chóng. Tuy nhiên phân hóa học lại là thủ
phạm làm nghèo dinh dưỡng trong ñất, dẫn ñến tình trạng ñất bị bạc màu, kéo theo sản lượng mỗi năm giảm dần, trong khi chi phí ñầu tư ngày càng tăng. Chính vì vậy, xu hướng quay trở lại nền nông nghiệp hữu cơ với việc tăng cường sử dụng chế phẩm sinh học, phân bón hữu cơ trong canh tác cây trồng
ñang là xu hướng chung của Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung.
Trong những năm gần ñây ở nước ta có nhiều ñề tài nghiên cứu xử lý rác thải bằng biện pháp sinh học, nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải các hợp chất hữu cơ từ phế thải chăn nuôi, phế phụ phẩm nông nghiệp, rác thải trong sinh hoạt. Trong khuôn khổ các ñề tài, dự án nghiên cứu và triển khai, các ñơn vị khoa học trong cả nước ñã tiến hành các nghiên cứu về vi sinh vật có ích (cốñịnh nitơ, phân giải photphat khó tan, sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật…), trên cơ sởñó nghiên cứu sản xuất thành công một số loại phân bón vi sinh vật. Các sản phẩm phân bón vi sinh vật ñơn chủng (Nitragin, Rhizoda, Azogin, Rhizolu, Phosphobacterin...) hay ña chủng (phân hỗn hợp từ vi sinh vật cốñịnh nitơ và phân giải lân: Biomix, Humix…) ñã thể hiện ñược tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng phân khoáng, tăng cường trao
ñổi chất trong cây và qua ñó nâng cao năng suất, chất lượng nông sản, tăng thu nhập cho người nông dân [7, 8].
Bên cạnh các VSV có lợi các VSV gây bệnh vùng rễ cây trồng tồn tại trong ñất ñã gây nhiều thiệt hại cho sản xuất nông, lâm nghiệp. Năng suất cây trồng ở nhiều nơi ñã bị giảm từ 20 - 100%. Nhiều nghiên cứu ở Việt Nam ñã chỉ
ra Pseudomonas solanacearum là tác nhân chính gây bệnh chết ẻo ở cà chua, dưa, lạc; Aspergillus niger, Macropholina phaseomina, Sclerotium rolfsii và
Fusarium là tác nhân gây bệnh lở cổ rễ và bệnh thối rễở cà phê, tiêu và ñiều [4, 11, 12]. Ngoài các kỹ thuật canh tác ñến nay chưa có biện pháp phòng trừ nào có hiệu quả. Các công trình nghiên cứu gần ñây của Viện Bảo vệ thực vật, Viện Khoa học kỹ thuật NNVN, Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học Lâm nghiệp.v.v. ñã chứng minh một số vi sinh vật có khả
năng ức chế và tiêu diệt nhiều vi sinh vật gây bệnh. Kết quả này ñã tạo ra cơ sở
ban ñầu cho giải pháp phòng trừ sinh học các nguồn bệnh nguy hiểm này [8]. Sản xuất và ứng dụng hỗn hợp VSV cốñịnh nitơ, phân giải lân, sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật và vi sinh vật ñối kháng với vi sinh vật gây bệnh vùng rễ như một loại phân bón chức năng sử dụng trong sản xuất nông lâm nghiệp là kết quả nghiên cứu của Viện Khoa học kỹ thuật NNVN phối hợp với Viện Công nghệ sinh học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Viện Khoa học Lâm nghiệp. Kết quả nghiên cứu ñã chứng minh phân vi sinh vật ña chủng, ña chức năng có tác dụng tiết kiệm phân khoáng, giảm thiểu thuốc bảo vệ
thực vật hoá học và góp phần tích cực cho việc xây dựng nền nông nghiệp bền vững. Sản phẩm ñã ñược nghiên cứu ñánh giá trong phòng thí nghiệm, thử
nghiệm ảnh hưởng trên một sốñối tượng cây trồng ở qui mô chậu vại, nhà lưới, vườn ươm và khảo nghiệm ñồng ruộng cả diện hẹp và diện rộng. Kết quả thử, khảo nghiệm cho thấy phân VSV ña chủng, ña chức năng có khả năng gia tăng sinh khối và năng suất cây trồng. Sự gia tăng năng suất ñược xác nhận ngay cả
khi giảm 10 - 30% lượng dinh dưỡng khoáng N, P. Kết quả khảo nghiệm ñồng ruộng trên diện rộng và mô hình trình diễn tại một số ñịa phương cho thấy phân vi sinh vật ña chủng, ña chức năng có khả năng gia tăng sinh khối và năng suất cây trồng. Sự tăng năng suất ñược xác nhận ngay cả khi giảm một phần dinh dưỡng khoáng (N, P). Kết quả khảo nghiệm cũng xác ñịnh phân vi sinh vật ña chủng không những ñem lại lợi ích về mặt cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng mà còn có tác dụng tích cực trong việc hạn chế bệnh vùng rễở các cây trồng thử
nghiệm và ñã ñược Hội ñồng Khoa học chuyên ngành ñất, Phân bón và Hệ
thống nông nghiệp, Bộ Nông nghiệp & PTNT kiến nghị công nhận tiến bộ kỹ
thuật và áp dụng rộng trong sản xuất (21).
Bên cạnh ñó, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm ðại học Bách khoa Hà Nội cũng ñã nghiên cứu công nghệ xử lý một số phế thải nông sản chủ yếu (lá mía, vỏ thải cà phê, rác thải nông nghiệp) thành phân bón
hữu cơ sinh học thuộc chương trình Công nghệ Sinh học KHCN-02-04B giai
ñoạn 1999 - 2000. Viện Khoa học Kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam ñã nghiên cứu xử lý một số nguyên liệu và phế thải giàu hợp chất cacbon thành các chất hữu cơ ñơn giản sử dụng làm cơ chất cho sản xuất phân bón hữu cơ sinh học trên nền chất mang không khử trùng. Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp bền vững, trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội I ñã hợp tác với khoa Sinh và Kinh tế nông nghiệp, ðại học Udine, Ttalia (2003 - 2005) thực hiện ñề
tài “Sản xuất phân hữu cơ từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp
ñể dùng làm phân bón cho rau sạch vùng ngoại ô thành phố”. ðề tài ñã xây dựng ñược quy trình sản xuất phân hữu cơ từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế
thải nông nghiệp. Nối tiếp kết quả của ñề tài KH cấp Nhà nước KHCN.02.06A (1996-1998): Nghiên cứu áp dụng các giải pháp công nghệ mới nhằm mở rộng việc sản xuất và ứng dụng phân bón VSV cố ñịnh nitơ, phân giải lân trong nông lâm nghiệp” và ñề tài KH cấp Nhà nước KC.08.01 (1991-1995): Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng phân vi sinh vật cố ñịnh nitơ nhằm nâng cao năng suất lúa và cây trồng cạn do Viện Khoa học kỹ thuật NNVN chủ trì, các cán bộ Bộ môn Vi sinh vật ñất – Viện Thổ nhưỡng Nông hóa ñã tiến hành dự án SXTN:“Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm phân bón vi sinh ña chủng, ña chức năng ứng dụng cho cây trồng qui mô công nghiệp“, mã số KC.04.DA11 thuộc chương trình “Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ sinh học KC.04”.
Từ các kết quả thử nghiệm nêu trên có thể xác ñịnh với liều lượng bằng 1/10 lượng phân chuồng cần bón, phân hữu cơ vi sinh vật ña chủng ña chức năng ñã có tác dụng thay thế phân chuồng và ảnh hưởng tích cực ñến sinh trưởng, phát triển của các ñối tượng cây trồng thử nghiệm. Phân hữu cơ vi sinh vật chức năng có chất lượng bảo ñảm tiêu chuẩn Việt Nam và ñạt hiệu quả tốt trong chăm sóc sức khoẻ cây trồng, giảm 20% phân khoáng, tăng năng suất cây trồng trên 15% và giảm tỷ lệ bệnh vùng rễ trên 60%.
trong nước ñã có nhiều công trình tập trung nghiên cứu và phát triển các sản phẩm phân bón hữu cơ và phân bón hữu cơ vi sinh dựa trên nền tảng của các chế phẩm vi sinh vật phân giải hữu cơ. Tuy nhiên, các công trình chủ yếu tập trung ứng dụng chế phẩm vi sinh ñể sản xuất phân bón hữu cơ sinh học từ rác thải sinh hoạt và phế thải chăn nuôi. Cho ñến nay, vẫn chưa có công trình nghiên cứu nào ñề cập ñến việc ứng dụng chế phẩm... ñể phân giải rác hữu cơ
trong sản xuất rau phục vụ việc tận dụng rác thải ñể sản xuất phân bón hữu cơ . Việc nghiên cứu sử dụng kết hợp các chế phẩm vi sinh phân giải hữu cơ với các vi sinh ñối kháng trong sản xuất phân bón ñể vừa tạo ra sản phẩm có giá trị
dinh dưỡng cao, vừa hạn chế sâu bệnh hại cũng là hướng ñi mới còn chưa ñược quan tâm nghiên cứu.
CHƯƠNG II. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
- Rác thải hữu cơ: ñược thu từ phế phẩm trong sản xuất và chế biến rau; - Các chế phẩm phân giải hữu cơ bao gồm:
+ Chế phẩm CBR: ñược sản xuất tại Trung tâm Ứng dụng khoa học kỹ
thuật, trên nền chất mang là nước, mật ñộ bào tử vi sinh vật là > 109 CFU/ g + Chế phẩm Emic: ñược sản xuất tại Công ty Cổ phần Vi sinh vật ứng dụng, trên nền chất mang là cám gạo, mật ñộ bào tử vi sinh vật > 109 CFU/ g
+ Chế phẩm SHMT: ñược sản xuất tại bộ môn Sinh học môi trường trên nền chất mang là than bùn, mật ñộ bào tử vi sinh vật > 109 CFU/ g