phế thải nông nghiệp,
Từ tr−ớc những năm 70 của thế kỷ XX, việc giải quyết thu gom rác thải sinh hoạt và phế thải nông nghiệp chỉ nhằm mục đích dọn vệ sinh, làm sạch môi tr−ờng cộng đồng. Rác thải sinh hoạt và phế phụ phẩm nông nghiệp d−
thừa đ−ợc thu gom hoặc không thu gom đ−ợc để mặc cho m−a, gió, nắng phân giải chuyển tải theo dòng chảy đi chỗ khác đã gây ô nhiễm rất lớn cho môi tr−ờng [6].
Tr−ớc tình trạng ô nhiễm từ rác thải sinh hoạt và phế thải nông nghiệp ngày càng trầm trọng và nhu cầu phân hữu cơ cho sản xuất nông nghiệp an toàn ngày càng lớn các nhà khoa học môi tr−ờng và sinh học đã đ−a ra nhiều giải pháp để sản xuất phân hữu cơ sinh học từ các loại nguyên liệu này. Từ những năm 90 của thế kỷ XX đến nay xu h−ớng tận dụng rác thải sinh hoạt hữu cơ và phế thải nông nghiệp làm phân hữu cơ ngày càng phát triển và đ−ợc mở rộng trên toàn cầu với mức độ khác nhau. Có thể nói rằng đây là xu h−ớng tích cực, hữu hiệu nhằm giải quyết vấn đề bức xúc nhất của môi tr−ờng sống, đó là sự ô nhiễm của rác thải sinh hoạt ở các khu đô thị, sự ô nhiễm của các loại phế thải nông nghiệp vùng nông thôn. Chính vì vậy, gần đây khái niệm “nền kinh tế rác thải” ra đời và tạo đ−ợc khối l−ợng phân hữu cơ chế biến an toàn cho sản xuất nông nghiệp [43].
Trung Quốc và ấn Độ là những n−ớc có truyền thống sử dụng phân hữu cơ sinh học. Hàng năm ấn Độ sản xuất khoảng 280 triệu tấn phân ủ (compost) từ các phế thải nông nghiệp và rác thải hữu cơ thành phố −ớc tính t−ơng đ−ơng với khoảng 3,5 - 4,0 triệu tấn NPK nguyên chất. Trung Quốc sản xuất phân hữu cơ sinh học từ các nguồn rác thải và phế thải nông nghiệp t−ơng đ−ơng 9,8 triệu tấn NPK nguyên chất, phân hữu cơ sinh học sử dụng cho 1 ha t−ơng đ−ơng với 65kg (N + P2O5 + K2O). Hiện nay l−ợng phân ủ và phân HCVS đ−ợc sản xuất ở các n−ớc khá nhiều: Mỹ 20 triệu tấn, Hunggari 8 triệu tấn, Nga 4 triệu tấn... [40], [41].
Khoảng 20 năm trở lại đây có rất nhiều chế phẩm VSV đ−ợc nghiên cứu để sản xuất các loại phân HCVS chất l−ợng cao phục vụ cho nông nghiệp nh−: VSV cố định đạm, VSV phân giải lân, VSV phân giải các hợp chất hữu cơ... Các chế phẩm VSV này đ−ợc ủ cùng với nguyên liệu là rác thải sinh họat hữu cơ, phế thải nông nghiệp đã góp phần xử một l−ợng lớn rác thải và cung cấp dinh d−ỡng cho cây trồng [56].
Trong những năm qua các đơn vị khoa học trong cả n−ớc đã nghiên cứu và sản xuất thành công một số loại phân bón VSV (cố định đạm, phân giải
lân). Kết quả cho thấy các chế phẩm VSV này có tác dụng tích cực đến việc nâng cao năng suất, chất l−ợng nông sản đồng thời bảo vệ môi tr−ờng sinh thái. Các sản phẩm phân bón VSV đơn chủng nh− Azogin, Rhizolec, Vitaragin, phosphobacterin… hay hỗn hợp VSV cố định nitơ và phân giải lân đều cho hiệu quả tốt trên cây trồng. Song hiệu quả này ở các cây trồng khác nhau không giống nhau do sự phong phú, đa dạng của hệ VSV đất và tác động qua lại nhiều chiều của các VSV với nhau, của VSV với cây trồng và môi tr−ờng sống [6].
Liên quan đến phân bón VSV, trong những năm gần đây, nhiều đề tài khoa học đã đ−ợc triển khai nghiên cứu, nh−:
- Đề tài khoa học cấp Nhà n−ớc KC-08-01 (1991 - 1995): Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng phân VSV cố định nitơ nhằm nâng cao năng suất lúa và cây trồng cạn.
- Đề tài khoa học cấp Nhà n−ớc KHCN.02.06 (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 định nitơ, phân giải lân trong nông lâm nghiệp.
- Đề tài khoa học cấp Nhà n−ớc KHCN.02.06B (1999 - 2000): Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng chế phẩm phân bón VSV hỗn hợp phát triển nông lâm nghiệp bền vững.
- Đề tài khoa học cấp Nhà n−ớc KHCN.02.06D (1999 - 2000): Nghiên cứu thử nghiệm và tiếp thu công nghệ VSV hữu hiệu (EM) trong các lĩnh vực nông nghiệp và vệ sinh môi tr−ờng.
- Đề tài khoa học cấp Nhà n−ớc KHCN: KC.04.04 (2001 - 2004): Nghiên cứu công nghệ sản xuất phân bón VSV đa chủng mới, phân bón chức năng, phục vụ chăm sóc cây trồng cho một số vùng sinh thái.
Kết quả nghiên cứu của các công trình này đ−ợc thực hiện từ các đơn vị khoa học nh− Viện di truyền nông nghiệp, Viện công nghệ sinh học, Viện
KHKT nông nghiệp Việt Nam, Trung tâm nghiên cứu và phát triển cộng đồng nông thôn… cho thấy rằng phân VSV đa chủng từ VSV cố định nitơ, phân giải lân, kích thích sinh tr−ởng thực vật và VSV đối kháng, VSV gây bệnh là loại phân bón đa chức năng không chỉ cung cấp dinh d−ỡng cho đất và cây trồng mà còn có tác dụng nâng cao sức chống chịu của cây và ức chế sự phát triển, lây lan của VSV gây bệnh. Chính VSV thuộc họ Pseudomonous Solanacearum là tác nhân chính gây bệnh chết yểu ở một số cây trồng cạn nh− cà chua, ớt, lạc, d−a…. và Aspergillus Niger, Dicropholina phaseomina, Sclerotium rolfsii và Fusarium là tác nhân gây bệnh lở cổ rễ và bệnh thối rễ ở cà phê, tiêu và điều, nh−ng đến nay ch−a có biện pháp phòng trừ nào có hiệu quả. Các công trình nghiên cứu gần đây cho thấy phân bón VSV đa chủng có khả năng ức chế các chủng VSV gây bệnh này [6].
Những năm gần đây ở n−ớc ta đã sử dụng than bùn làm nguyên liệu chính để sản xuất phân bón theo quy trình công nghệ tiên tiến để cải tạo đất và nâng cao năng suất cây trồng [3]1. Phân sinh hoá hữu cơ sử dụng nền than bùn hoạt hoá VSV đã và đang đ−ợc nhiều cơ quan quan tâm. Nhiều trung tâm khoa học đã và đang nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ, phát triển sản xuất và sử dụng phân sinh hoá hữu cơ.
Cho đến nay rất nhiều địa ph−ơng đã sử dụng than bùn làm phân bón nh− Kiên Giang, Thành phố Hồ Chí Minh, Đắc Lắc, Bình Định, Đà Nẵng, Quảng Bình, Nghệ An, Thanh Hoá, Hà Tây, Hà Nội. Chủ yếu các nơi đã dùng quá trình lên men VSV (với các công nghệ khác nhau) để xử lý than bùn rồi phối trộn với các loại phân khoáng (phân hoá học), hình thành phân sinh hoá hữu cơ - thay thế cho các loại phân NPK đơn thuần khoáng tr−ớc đây.
Các h−ớng nghiên cứu trên đều tập trung vào việc sản xuất phân VSV ở quy mô công nghiệp với nguồn nguyên liệu hữu cơ tập trung (than bùn, mùn bã hữu cơ từ bãi rác của những khu đô thị lớn...) [6]. Tuy nhiên, hiện nay, ở khu vực nông thôn có một l−ợng lớn phế thải nông nghiệp từ sản xuất của các hộ gia đình, trong đó việc thu gom tập trung để sản xuất phân bón hữu cơ
VSV là rất khó khăn. Chính vì vậy, đã có nhiều h−ớng nghiên cứu đ−a nguồn hữu cơ dồi dào này vào sản xuất phân bón VSV.
Năm 2000, TS Nguyễn Xuân thành và cộng sự đã nghiên cứu đề tài cấp Bộ B99-32-46: “Xử lý rác thải hữu cơ và phế thải nông công nghiệp bằng VSV làm phân bón cho cây trồng”. Kết quả cho thấy VSV xử lý phế thải cho hiệu quả phân giải cao, hạn chế mùi hôi thối, thời gian ủ ngắn (45 – 60 ngày). Phân HCVS chế biến từ phế thải nông nghiệp và rác thải hữu cơ bón cho cây trồng đạt tiêu chuẩn Việt Nam [40].
Năm 2001, TS. Nguyễn Xuân Thành cùng cộng sự đã nghiên cứu thành công đề tài: “Xử lý rác thải sinh hoạt và phế thải mùn bã mía bằng VSV và tái chế phế thải sau ủ thành phân hữu cơ VSV bón cho cây trồng”. Kết quả của đề tài cho thấy xử lý chế phẩm vào đống ủ phế thải có tác dụng làm tăng vi khuẩn tổng số hảo khí, vi khuẩn phân giải Cellulose, xạ khuẩn, nấm tổng số so với đống ủ không đ−ợc sử lý. Việc sử dụng các chủng VSV hữu ích làm tăng nhiệt độ đống ủ, làm tăng pH, rút ngắn quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ, làm tăng các chất dinh d−ỡng dễ tiêu và độ xốp của phân bón. Phân HCVS sản xuất theo quy trình này đạt tiêu chuẩn Việt Nam và làm tăng năng suất đậu t−ơng từ 9 – 15% so với công thức không bón NPK [41].
Từ kinh nghiệm ủ phân truyền thống của nông dân cùng với việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến trong tuyển chọn và phân loại các chủng VSV hữu ích, Trung tâm Nghiên cứu, Phát triển cộng đồng nông thôn (thuộc TW Hội làm v−ờn Việt Nam) phối hợp với Trung tâm công nghệ Hóa lý và kỹ thuật môi tr−ờng (Bộ Công An) trong các năm 2002 – 2004 đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh đa chủng từ phế thải nông nghiệp và bã thải hầm Biogas quy mô hộ gia đình” [6]. Đề tài hoàn thành đã đem lại các kết quả rất khả quan trong việc tái chế phế thải nông nghiệp thành nguồn phân HCVS chất l−ợng cao:
- Tận dụng đ−ợc mọi nguồn phế thải nông nghiệp chế biến thành phân HCVS góp phần làm giảm ô nhiễm môi tr−ờng trong hệ thống VAC.
- Thời gian ủ ngắn (45 – 60 ngày). Mật độ VSV hữu ích trong sản phẩm phân HCVS cao (từ 3,1 x 107 đến 1,6 x 108VSV hữu ích/1gram).
- Bón thử nghiệm phân HCVS sản xuất theo công nghệ này tại xã Tiền Phong, huyện Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc cho thấy có thể giảm từ 20 – 35% l−ợng NPK so với l−ợng bón phân thông th−ờng tại địa ph−ơng mà không ảnh h−ởng đến năng suất.
- Việc sản xuất phân HCVS từ phế thải nông nghiệp quy mô hộ gia đình theo quy trình này có giá thành rẻ (từ 80 – 200đ/kg) [6].
Nằm trong ch−ơng trình Hợp tác quốc tế về Khoa học và Công nghệ theo Nghị định th− số 11/2003/HQ-QHQT giữa Việt nam và Italy, năm 2003 – 2004 Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển nông nghiệp bền vững (Tr−ờng ĐHNN I) đã phối hợp với Tr−ờng Đại học Udile (Italy) thực hiện dự án nhỏ thử nghiệm thu gom và phân loại rác hữu cơ tại gia đình xử lý thành phân hữu cơ bằng chế phẩm VSV.. Kết quả bón thử nghiệm trên cà chua, cà rốt, d−a chuột, cải bắp cho thấy năng suất tăng từ 28 – 72,2 % so với đối chứng bón theo ph−ơng pháp truyền thống tại địa ph−ơng [43].
Nh− vậy, trong thời gian qua việc nghiên cứu và áp dụng trong thực tế sản xuất công nghệ KSH và công nghệ sản xuất phân HCVS đã đ−ợc tiến hành khá rộng rãi và đem lại hiệu quả cao trong sản xuất nông nghiệp về kinh tế – xã hội – môi tr−ờng. Tuy nhiên, các nghiên cứu trên chỉ mang tính đơn lẻ, trong khuôn khổ của đề tài này, chúng tôi muốn nghiên cứu tác dụng của các thành phần này trong hệ thống VAC nhằm b−ớc đầu đ−a ra đ−ợc một hệ thống VAC hoàn chỉnh phi chất thải.
Phần 3. Đối t−ợng, địa điểm, nội dung
và ph−ơng pháp nghiên cứu