2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.6.1. Giới thiệu về phân hữu cơ vi sinh
Theo ựịnh nghĩa: Phân bón hữu cơ vi sinh vật (tên thường gọi: phân hữu cơ vi sinh) là sản phẩm ựược sản xuất từ các nguồn nguyên liệu hữu cơ khác nhau, nhằm cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, cải tạo ựất, chứa một
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 21
hay nhiều chủng vi sinh vật sống ựược tuyển chọn với mật ựộ ựạt tiêu chuẩn quy ựịnh, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản. Phân hữu cơ vi sinh vật không gây ảnh hưởng xấu ựến người, ựộng vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản.
Nói cách khác: phân hữu cơ vi sinh là sản phẩm của quá trình lên men vi sinh của phế thải nông nghiệp như: rơm rạ, bã mắa, bã sắn, rác thải mềm... Các phế thải nông nghiệp sau khi ủ từ 60 - 80 ngày trở thành hỗn hợp tơi xốp, có mầu nâu ựen, không có mùi hôi thốị Nông nghiệp thế kỷ 21 là nền nông nghiệp sinh thái, nông nghiệp sạch. Do vậy chiến lược sử dụng phân bón của nền nông nghiệp thế kỷ 21 là vận dụng hệ thống dinh dưỡng cây trồng tổng hợp; duy trì và ựiều chỉnh ựộ phì nhiêu của ựất và cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng ựến mức tối thắch nhằm ổn ựịnh năng suất như mong muốn qua việc sử dụng một cách tối thắch tất cả mọi nguồn chất dinh dưỡng có ựược một cách tổng hợp. Kết hợp thắch ựáng phân khoáng, phân hữu cơ, tàn thể thực vật, phân ủ hay các loại cây có khả năng cố ựịnh ựạm tuỳ theo hệ thống sử dụng ựất và các ựiều kiện sinh thái, xã hội và kinh tế.
2.6.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Cây trồng hút dinh dưỡng từ ựất ựể sinh trưởng và phát triển. Ngoài các bộ phận thu hoạch ra, trong các sản phẩm phụ cũng chứa ựựng các chất dinh dưỡng mà cây lấy từ ựất. Sau mỗi vụ thu hoạch, cây trồng lại ựể lại cho ựất một lượng lớn các phụ phẩm hữu cơ. Thông qua các quá trình chuyển hoá vật chất trong ựất mà các sản phẩm này trở thành nguồn dinh dưỡng ựáng kể cho cây trồng vụ saụ
Viện Lân và Kali của Canada (1995) xác nhận 80% tổng số kali cây lấy ựi nằm trong xác, bã câỵ Nếu các xác bã thực vật này ựược hoàn lại cho ựất ựã canh tác thì chúng sẽ cung cấp một lượng kali ựáng kể cho các cây trồng vụ saụ
Hàng năm, theo ước tắnh trên thế giới lượng phế phụ phẩm tạo ra từ sản xuất lúa là 1017 triệu tấn. Chỉ riêng Mỹ, lượng rác thải nông nghiệp hàng năm
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 22
ựã là 4 tỷ tấn. Trước ựây, ựã có nhiều biện pháp sử lý rác thải nông nghiệp như: ựốt, chôn lấp, ủ phân hữu cơ vi sinh. Ở Austrlia, Pháp, Indonexia, Malaysia, Miến điện, Philppine, Tây Ban Nha và Thái Lan phụ phẩm nông nghiệp thường ựược ựem ựốt. Các nước Mỹ, đức, Italiạ.. xử lý bằng cách chôn vùi chiếm 60 - 80 %.
Tại tỉnh Quảng đông, Trung Quốc, kết quả ựiều tra của Zhao và cộng sự (2005) cho thấy: tình hình sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp ủ thành phân bón hữu cơ trong sản xuất nông nghiệp tăng dần. Khoảng 77% nông dân sử dụng 60% sản phẩm phụ của cây trồng vụ trước cho các cây trồng vụ sau, 18% hộ nông dân sử dụng 90% sản phẩm phụ cho cây trồng vụ saụ [28]
Bell L.C. và Edwards D.G (1989) cho rằng trong rơm rạ chứa khoảng 0,6% N, 0,1% P, 0,1% S, 1,5% K, 5% Si và 40% C. Vì chúng sẵn có với số lượng khác nhau biến ựộng từ 2-10 tấn/ha nên ựó là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho câỵ Gần như tất cả K và 1/3 N, P, S nằm trong rơm rạ. Do vậy, rơm rạ chắnh là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng rất tốt cho cây lúạ [18]
Van Dillewijn (1952) phân tắch thấy bộ phận ngọn và lá mắa chiếm 62 % N, 50 % P2O5 và 55 % K2O trong tổng số của bộ phận thu hoạch. Như vậy có nghĩa nếu trả lại ngọn lá mắa bón lại cho vụ sau thì cung cấp một lượng dinh dưỡng tương ựối lớn cho câỵ [27]
Ở các nước có nền nông nghiệp phát triển như Canada và Mỹ, sản phẩm hữu cơ sau khi thu hoạch thông thường ựược trả lại trực tiếp hoặc qua một thời gian ủ làm cho chúng bị phân huỷ hoặc bán phân huỷ, bằng cách ựó làm tăng hiệu quả sử dụng của cây trồng. Lai (1997) ựã chỉ ra rằng lượng phụ phẩm nông nghiệp tạo ra phụ thuộc vào ựặc tắnh của từng loại cây trồng. Ước tắnh về phụ phẩm nông nghiệp cho thấy lúa có thể cho từ 3,5 - 4,5 tấn/ha, ngô khoảng 2,7 - 3,2 tấn/ha, ựậu tương 0,8 - 1,0 tấn/ha, lúa mạch 2,6 - 3,3 tấn/ha (dẫn theo Nguyễn Thị Ngọc Bình) [3].
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 23
Tại Úc, thắ nghiệm ựược tiến hành ựối với cây lúa mỳ, trên ựất ựỏ thoái hoá thuộc vùng Warialda phắa bắc của bang New South Wales ghi nhận năng suất tăng 5 - 6% khi vùi phụ phẩm.
Tại Srilanca và Indonêxia người trồng chè nhận thấy phân hoá học chỉ có tác dụng khi ựất trồng chè có nhiều mùn. Sản xuất phân hữu cơ nhân tạo chất lượng tốt, bằng nguyên liệu và phương tiện tại chỗ có thể thay thế phân chuồng và giảm bớt phân hoá học bón cho chè.
Heman và cộng sự cũng thừa nhận ảnh hưởng của vùi phụ phẩm nông nghiệp (chưa qua xử lý cũng như ựã xử lý thành phân bón hữu cơ) ựến năng suất cây trồng ở vùng bán khô hạn của Ấn độ. Sinh khối tăng 25,3 % và năng suất hạt tăng 9,2 % so với công thức ựối chứng. Ngoài ra sử dụng phế phụ phẩm còn có thể tiết kiệm ựược 50% lượng phân hoá học, giảm chi phắ cho người dân trong sản suất. [23].
Theo F.Roule (1934), (dẫn theo đỗ Ngọc Quỹ) cho thấy trong quy trình canh tác với cây chè, người Châu Âu thường hay vùi phân xanh ở ựồi chè nhằm tạo lượng phân hữu cơ [11].
Nghiên cứu dài hạn về ảnh hưởng của việc sử dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp (ựã xử lý thành phân bón hữu cơ) trên ựất phiến thạch sét tại Brazil của Diekow và cộng sự (2005) sau 17 năm ựã chỉ ra rằng, trong công thức luân canh với sử dụng tối ựa nguồn hữu cơ từ thân lá ngô và cây họ ựậu ựã làm tăng hàm lượng các bon trong tầng ựất mặt (0-17,5 cm) 24% và ựạm tổng số tăng 15% và hàm lượng kali dễ tiêu cũng tăng 5% so với ựối chứng với công thức ựối chứng ựộc canh hai vụ ngô. [20]
Khoa học gia người Nhật Bản Ono R. Watanabe T cũng khuyên nông dân trồng chè của mình nên tận dụng nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp làm phân bón hữu cơ cho cây chè ựể tăng hàm lượng mùn trong ựất. [25]
Trong công trình nghiên cứu: ỘNông nghiệp nhiệt ựớiỢ Angladette khuyến cáo nông dân trồng chè nên tận dụng nguồn phân xanh tại chỗ ựể sản xuất phân
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 24
hữu cơ bón cho chè. điều này làm tăng dự trữ mùn cho ựất, tăng ựộ xốp, tăng khả năng hút nước, khả năng ựệm của ựất và số lượng vi sinh vật trong ựất.
Từ năm 1992 - 1997, Quỹ Kellogg, W. K tài trợ thử nghiệm bón phân hữu cơ ựược bổ sung thêm một số loài vi sinh vật có ắch thuộc 2 chi: Bacillus, Pseudomonas có khả năng phân giải lân, kali tại 2 vùng trồng chè trọng ựiểm của Srilanca và nhận thấy năng suất chè tăng 9 Ờ 14% so với ựối chứng có bón phân hữu cơ và tăng 17% so với ựối chứng không sử dụng 2 loại phân bón này [24].
Kết quả thắ nghiệm của Christian Bruns và Christian Schủler (2000) cũng cho thấy nếu phân hữu cơ (làm từ phân người, gia súc và cây xanh) có bổ sung thêm Bacillus Subtilus, Lactobaccillus Rhammossus, Bacillus Polymyxa
bón cho chè thì chất hòa tan trong chè tăng từ 47,31% (chỉ bón phân hữu cơ) lên 51,01% (bón phân hữu cơ vi sinh). [19]
Ở Ấn độ, J.Ha ựã phối trộn nấm cộng sinh Mycorrhiza với phân hữu cơ sản xuất từ rơm rạ thành phân bón hữu cơ vi sinh bón cho chè ựã thấy tỷ lệ bệnh trên chè giảm 12 %, năng suất tăng 13 %, ựặc biệt ở những vùng khô hạn năng suất tăng 18 % so với ựối chứng (dẫn theo Nguyễn Thị Ngọc Bình) [3].
Thắ nghiệm của Karthikeyan ở vùng Assam- Ấn độ, Vân Nam - Trung Quốc, Java - Indonexia khẳng ựịnh hiệu quả phối trộn giữa phân bón hữu cơ với Mycorrhiza, Trichoderma ựể tạo phân hữu cơ vi sinh làm tăng năng suất chè 12 - 16 % so với chỉ sử dụng riêng phân hữu cơ. [22]
Kết quả tổng kết chương trình: ỘSử dụng phân bón hữu cơ và phân bón hữu cơ vi sinh cho nông nghiệp hữu cơỢ của Philippin (2003) ghi nhận hiệu quả tăng năng suất chè trong các công thức có dùng phân bón hữu cơ vi sinh cao hơn là chỉ sử dụng phân bón hữu cơ không. [22]
Qua nghiên cứu sử dụng phân hữu cơ vi sinh trên thế giới cho thấy, việc tăng cường cung cấp nguồn chất hữu cơ ổn ựịnh và bổ sung thêm một số chủng vi sinh vật một cách tương ựối là một giải pháp hữu hiệu ựể tăng năng
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 25
suất và chất lượng chè. Giải quyết nguồn chất hữu cơ cho nương chè kinh doanh bằng biện pháp khả thi nhất là sử dụng các nguồn tại chỗ: Cành lá chè ựốn hàng năm, chất xanh từ cây che bóng mát họ ựậu, cỏ dại trên nương chè và ven ựường lộ, rơm rạ, thân lõi ngô, phế phụ phẩm nhà máy tinh bột sắn, bồm, cẫng chè.
2.6.3. Tình hình nghiên cứu trong nước
Theo Phạm Văn Toản và cộng tác viên, ngay từ những năm 60, các nhà khoa học Việt Nam ựã bắt tay vào nghiên cứu phân bón hữu cơ sử dụng cho cây trồng, các phương pháp truyền thống trong sản xuất phân ủ ựược áp dụng rộng rãi ở nhiều nơi có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao ựộ phì nhiêu của ựất trồng. Song ựến tận ựầu những năm 90, phân bón vi sinh vật mới chắnh thức ựược ựưa vào chương trình nghiên cứu cấp nhà nước và kéo dài cho ựến naỵ Phân hữu cơ sinh học từ nguồn phế thải giàu xenluloza ựã ựược nghiên cứu và triển khai tương ựối thành công tại một số nhà máy mắa ựường như Lam Sơn, Thanh Hoá, và một số ựơn vị chế biến, xử lý rác thải thành phố (Cầu Diễn, Hà Nội), tuy nhiên cũng chỉ dừng lại ở quy mô nhỏ, hoặc thử nghiệm, chưa ựáp ứng ựược nhu cầu của thực tế. Việc bổ sung vi sinh vật có ắch vào sản phẩm hữu cơ sau khi ủ ựã ựược quan tâm nghiên cứu, nhưng chưa ựược áp dụng rộng rãi [16].
Từ những năm 1974 - 1977, tại trại Thực nghiệm chè Phú Hộ, Nguyễn Thị Dần và cộng sự ựã tiến hành thực nghiệm phân bón trên 8000 m2 chè sản xuất kinh doanh, giống chè Trung Du 8 Ờ 15 tuổi tại Phú Hộ, Hợp tác xã đồng Tâm (Ninh Dân, Thanh Ba, Phú Thọ) và Nông trường Chè Vân Lĩnh, không bón phân chuồng mà thay vào bón ép xanh, cành lá chè ựốn hàng năm vào tháng 1, cộng với 800kg sunfat ựạm và 100kg clorua kalị Kết quả làm năng suất bình quân trong 8 năm ựạt 8000kg búp chè/hạ Bón ép xanh cành lá già và cỏ Stilô cũng làm năng suất chè tăng 13,9 Ờ 24,2%. độ xốp ựất tăng 5%, ựộ mịn (0 Ờ 20cm) tăng 0,3% ở khu ép xanh bằng cành lá chè già. độ xốp ựất tăng 8,7% và mùn
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 26
tăng 0,84 Ờ 3,87% ở khu ép xanh bằng cỏ Stilô. Tốt nhất là ép xanh bằng ơ cỏ Stilô + ơ cành lá chè già, sản lượng chè tăng 3,19 Ờ 16,4%, ựộ ẩm tăng 3 Ờ 5%. Kết quả thắ nghiệm cho thấy: Phân hữu cơ vi sinh (phân ủ, cành lá chè già ựốn hàng năm) ựều có hiệu lực tăng năng suất chè ựáng kể và cải thiện lý hóa tắnh ựất chè rõ rệt. Cành lá chè ựốn tốt hơn cây phân xanh trồng xen giữa hàng chè. [6]
Kết quả nghiên cứu ở Phú Hộ năm 1981 - 1984 của đỗ Ngọc Quỹ cho thấy tổng sinh khối phần ựốn hàng năm ở nương chè kinh doanh phụ thuộc vào loại hình năng suất. để sử dụng có hiệu quả lượng cành lá chè ựốn hàng năm (1981 - 1987) ở Phú Hộ ựã triển khai nghiên cứu nội dung này trên chè kinh doanh tuổi 7 - 12. Kết quả cho thấy làm tăng ựáng kể lượng mùn trong ựất [11].
Năm 1996 - 1997, Viện nghiên cứu chè ựã sử dụng toàn bộ cành lá chè ựốn hàng năm, cây cỏ dại quanh ựồi và trên nương chè ủ với vôi, supe lân cải thiện tốt chế ựộ mùn và năng suất chè tăng 8 - 10 % .
Năm 1996 - 1997 kết quả nghiên cứu ở Trại chè Phú Hộ cho thấy: Cứ 2 hàng chè ựào rãnh rộng 25 cm, sâu 25 cm vào trung tuần tháng 12 hàng năm rồi bỏ phân chuồng, nguyên liệu ựốn chè cuối vụ, cỏ dại ựưa vào rãnh, vùi toàn bộ lân, bón magie 20 kg/ha, lấp ựất phắa gốc chè cao hơn giữa hàng 5 - 7 cm, năm sau ựào rãnh ở hàng bên cạnh theo chu kỳ luân phiên 2 năm ựã làm tăng ựáng kể khả năng giữ ẩm của ựồi chè kinh doanh, nương chè ựủ ẩm cho thu hoạch búp ở cả những tháng khô hạn [11].
Biện pháp bón thẳng nguồn vật liệu hữu cơ có sẵn và chưa qua xử lý có mang lại hiệu quả tăng năng suất và bước ựầu nâng cao ựộ phì nhiêu ựất, tăng ựộ ẩm... nhưng sử dụng nhiều năm (từ 3 năm trở lên ) sẽ dẫn ựến tăng mật ựộ nấm bệnh ựối với nương chè. Bởi khi sử dụng phương thức bón phân hữu cơ cho chè như vậy chỉ ựáp ứng ựược nhu cầu cung cấp chất hữu cơ cho ựất, cải thiện ựược một phần lý tắnh ựất nhưng mối quan hệ giữa vi sinh vật - ựất - thực vật chưa ựược cải thiện một cách ựáng kể, vì vậyNguyễn Văn Sức và cs (2003) bắt ựầu thử nghiệm ựánh giá hiệu lực của 3 loại phân bón hữu cơ vi
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 27
sinh là: phân HCVS Cầu Diễn, Fitohocmon và phân HCVS Sông Gianh. Kết quả thắ nghiệm cho thấy việc thay thế 30 % lượng phân khoáng bằng phân hữu cơ vi sinh cho hiệu quả tốt nhất [14].
Trong những năm gần ựây, có nhiều ựề tài nghiên cứu xử lý rác thải bằng biện pháp sinh học. Nhiều ựề tài ựi sâu nghiên cứu phương pháp tuyển chọn các chủng vi sinh vật có hoạt tắnh phân giải các chất khó phân giải và phù hợp với môi trường của bể tủ rác, tạo chế phẩm phù hợp và thử nghiệm trong thực tế cho thấy vừa rút ngắn thời gian xử lý, vừa tăng số lượng và chất lượng mùn rác thu ựược [2].
Tuy nhiên, các chế phẩm vi sinh vật cũng chỉ mới ựược áp dụng xử lý rác thải sinh hoạt, chưa ựược áp dụng nhiều trong việc xử lý chất thải nông nghiệp cũng như ựưa ra mô hình xử lý phù hợp cho các loại chất thải nông nghiệp. Do vậy, việc nghiên cứu và tuyển chọn các chủng giống vi sinh vật cũng như xây dựng mô hình xử lý rác thải nông nghiệp làm phân bón hữu cơ chất lượng cao là cần thiết
Theo TS Nguyễn Thị Ngọc Bình: phế phụ phẩm nông nghiệp ở nước ta chủ yếu bao gồm: Vỏ trấu, lõi ngô, bã mắa, mùn cưa, vỏ dừa, bã thải nhà máy ựường, nhà máy sắn, tổng sản lượng phế thải sinh khối hàng năm ở nước ta có thể ựạt 8 Ờ 11 triệu tấn, trong ựó riêng công nghiệp mắa ựường khoảng 2,5 - 3 triệu tấn bã mắa, 0,25 - 0,3 triệu tấn mùn mắạ Công nghiệp cà phê mỗi năm tạo ra khoảng 0,2 - 0,25 triệu tấn vỏ cà phê. Vùng Tây Bắc có tới 55.000 - 60.000 tấn mùn cưa từ việc khai thác và chế biến gỗ. Tắnh riêng vỏ sắn thải ra từ các nhà máy sắn ựóng trên ựịa bàn 3 tỉnh: Phú Thọ, Yên Bái, Tuyên Quang mỗi năm lần lượt là: 4.500; 11.000 và 2.200 tấn. Ngoài ra còn có, một số cây tạo nguồn phân xanh tốt