Rau là loại cây dễ trồng nên có mặt khắp các lục địa trên thế giới. Theo Sootsukon và cộng sự hiện có 120 chủng loại rau được sản xuất ở các vùng khác nhau nhưng chỉ có 12 loại chủ yếu được trồng nhiều chiếm khoảng 80% diện tích rau toàn thế giới (FAO STAT 2000 – 2009).
Theo thống kê của FAO (2008): năm 1991 toàn thế giới sản xuất là 441 triệu tấn, năm 1997 là 596,6 triệu tấn, năm 2001 là 678 triệu tấn và năm 2008 lên tới là 1.383.649 triệu tấn rau. Lượng tiêu thụ rau bình quân theo đầu người là 204,2 kg/người/năm. Tuy nhiên, trình độ phát triển nghề trồng rau các nước không giống nhau.Theo K.U Ah med and M.shajahan (1991) cho biết nếu tính sản lượng theo đầu người ở các nước phát triển sẩn lượng cao hơn hẳn các nước đang phát triển,
các nước phát triển tỷ lệ cây rau so với cây lương thực là 2/1, trong khi ở các nước phát triển là ½.
Bảng 2.8. Tình hình sản xuất rau của thế giới năm 2008
STT Tên quốc gia Sản lượng (Triệu tấn) Tỷ lệ (%) Thế giới 1.383.649 100,00 1 Trung Quốc 506.634 36,62 2 Ấn độ 127.560 9,22 3 Mỹ 69.382 5,01 4 Braxin 43.774 3,16 5 Thổ Nhĩ Kỳ 36.046 2,61 6 Italia 34.276 2,48
7 Tây Ban Nha 29.401 2,12
8 Iran 26.638 1,93
9 Việt Nam 13.254 0,96
10 Thái Lan 11.332 0,82
11 Uganđa 11.124 0,80
Nguồn: số liệu thống kê của FAO, 2008, Tỷ lệ quốc gia/ thế giới Hiện nay nhiều nước trên thế giới đã quan tâm đến RAT. Từ năm 1983- 1984 ở Nhật Bản người ta đã trồng RAT với công nghệ không dùng đất tăng khoảng 500ha, năng suất cà chua đạt 130 – 140 tấn/ha/năm và xà lách đạt 700 tấn/ha/năm.
Ở Pháp, từ năm 1975 người ta đã ứng dụng công nghệ này không những trồng rau mà còn trồng hoa với quy mô 300ha.
Tại Gabong với kỹ thuật trồng không dùng đất, năng suất dưa tây đạt 3kg/m2 sau trồng 75 ngày, dưa chuột 7kg/m2 sau trồng 90 ngày.
Tại Anh, người ta xây dựng một hệ thống kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng sử dụng nhiệt thừa của nhà máy điện với diện tích 8,1ha để trồng cà chua.
Ở Singgapo, người ta đã trồng các loại rau diếp, bắp cải, cà chua, su hào và một số loại rau ôn đới khác với kỹ thuật aeroponic. Trước đây, các loại rau ôn đới trồng ở Singapore rất khó khăn nhưng với kỹ thuật mới này thì các loại rau hiện nay được trồng tương đối dễ dàng.
220 ha trồng trong nhà kính, trong đó có 75% ha diện tích rau được trồng bằng công nghệ không dùng đất. Ở Hà Lan, có 3600ha và Nam Phi có 400 ha trồng rau trong dung dịch. Nước Hà Lan có nền công nghiệp phát triển diện tích việc áp dụng trồng cây không dùng đất trong mấy năm qua tăng đáng kể. Từ 515 ha (1982), lên 800ha (1992), 1000ha (1984), 3000ha (1991)
Số liệu thống kê từ Eurostat cho thấy Thổ Nhĩ Kỳ, Italia, và Tây Ban Nha là các nước sản xuất nhiều rau quả nhất tại EU. Sản lượng rau quả của ba quốc gia này luôn đứng đầu EU trong nhiều năm qua (ASEAN GAP, 2006).
Cùng với số lượng vấn đề chất lượng rau quả cũng đang được người tiêu dùng trên thế giới quan tâm. Tháng 9 năm 2003 tổ chức bán lẻ Châu Âu (EUREP) đã đề xuất tiêu chuẩn Thực hành Nông nghiệp tốt (GAP). Sản xuất RAT theo hướng GAP có thể được hiểu là sản phẩm khi đưa ra thị trường phải đảm bảo 3 yêu cầu: An toàn cho môi trường, an toàn cho người sản xuất và an toàn cho người tiêu dùng.
Nhiều nước trên Thế giới như Pháp, Bỉ, Hà Lan, Israel… và một số nước trong khu vực như Đài Loan, Singapore…đã tiến hành nhiều công trình nghiên cứu xác định tiêu chuẩn rau an toàn, thực hiện nhiều giải pháp về kĩ thuật quản lí, kiểm tra chất lượng, tổ chức sản xuất và thiết lập thị trường tiêu thụ rau an toàn phục vụ tiêu dùng trong nước và xuất khẩu. Nhìn chung, các nội dung nghiên cứu thường tập trung theo những hướng sau:
- Chọn tạo giống chống chịu đồng thời với nhiều sâu, bệnh hại.
- Nghiên cứu phát triển các loại thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học, các biện pháp đẩu tranh sinh học ở mức độ phân tử.
- Nghiên cứu các loại phân bón hữu cơ, phân sinh học cùng các biện pháp canh tác hữu cơ.
Đi đầu trong lĩnh vực này là Mỹ, các nước Bắc Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc là những nước có nhiều thành tựu trong sản xuất rau an toàn.Tại Đài Loan, đã có khoảng 8 trạm xét nghiệm nhanh dư lượng thuốc BVTV trong rau quả bằng phương pháp sinh học đặt ở hầu hết các vùng sản xuất, kinh doanh rau, quả của nước này. Tại mỗi chợ đầu mối rau, quả ở các thành phố lớn như Đài Bắc, Đài Trung hay Kaoshiung đều có một trạm xét nghiệm nhanh. Do giá thành xét nghiệm thấp, thời gian xét nghiệm ngắn nên có đến 1% số sản phẩm lưu thông
trong ngày ở các chợ đầu mối này được xét nghiệm để xác định dư lượng thuốc BVTV, sản phẩm của những người cung cấp lớn cũng được xét nghiệm ít nhất 3 tháng/lần.Tại Hàn Quốc, mặc dù mới phổ biến biện pháp xét nghiệm sinh học để xác định dư lượng thuốc BVTV trong rau, quả nhưng đến nay liên đoàn các HTX nông nghiệp toàn quốc đã thành lập được khoảng 100 trạm xét nghiệm phân bố trên khắp các vùng trong cả nước. Nhìn chung, ban đầu nông dân tỏ ra nghi ngờ kết quả xét nghiệm của phương pháp xét nghiệm sinh học nhanh và không cho lấy mẫu từ các sản phẩm của mình. Nhưng đến khi các cơ quan quản lí nhà nước tiến hành rộng rãi các xét nghiệm này thì nông dân lại hiểu rõ sự cần thiết của nó. Họ bắt đầu mang mẫu đến các trạm xét nghiệm địa phương trước khi thu hoạch một cách tự nguyện và họ nhận thấy rằng người tiêu dùng thích mua loại sản phẩm đã qua xét nghiệm sinh học hơn.
Như vậy, hiện nay hầu hết các nước trên thế giới đã ứng dụng những kỹ thuật tiên tiến trong sản xuất rau như: Kỹ thuật thủy canh, kỹ thuật trồng rau trong điều kiện có thiết bi che chắn (nhà lưới, nhà nilon, nhà màn, màng phủ nông nghiệp) và trồng ở điều kiện ngoài đồng theo quy trình sản xuất nghiêm ngặt đối với từng loại rau và phù hợp với từng vùng sinh thái.
2.5.2. Hiện trạng sản xuất rau tại Việt Nam
Việt Nam có lịch sử trồng rau từ rất lâu đời. Từ thời vua Hùng, người ta đã phát hiện ra bầu bí trong vườn của gia đình. Theo sử sách thì rau được nhập vào nước ta từ đầu thế kỷ X. Năm 1721 – 1783 Lê Quý Đôn đã tiến hành tổng kết các vùng phân bố rau. Năm 1029, nước ta đã tiến hành trồng thử rau cải trắng và khoai tây, như vậy nghề trồng rau nước ta ra đời từ rất sớm.
Những năm trước đây, do nền kinh tế tự túc kéo dài, nghề trồng rau nước ta rất manh mún, chủng loại rau nghèo; diện tích và sản lượng rất thấp so với tiềm năng đất đai, khí hậu của Việt Nam.
Hiện nay, chúng ta có khoảng 70 loại thực vật được sử dụng làm rau hoặc chế biến thành rau; rau trồng có khoảng hơn 30 loại, trong đó, có khoảng 15 loại chủ lực, trong số này có hơn 80% rau ăn lá. Theo số liệu thống kê từ năm 1967 cho tới nay, sản xuất rau không ngừng tăng nhanh đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn phục vụ cho xuất khẩu.
Theo số liệu của Tổng cục Thống kê (2007- 2010) cho thấy: ba năm trở lại đây, diện tích, năng suất và sản lượng rau tăng dần. Năm 2007, diện tích cả nước
là 706.479 ha, năng suất 15,69 tấn/ha, sản lượng 11.084.655 tấn; năm 2008 diện tích tăng lên 722.580 ha, năng suất 15,93 tấn/ha, sản lượng 11.510.770 tấn; năm 2009, diện tích tăng lên 735.335 ha, năng suất 16,12 tấn/ha, sản lượng 11.885.067 tấn.
Riêng miền Bắc diện tích rau có xu hướng giảm. Năm 2007, diện tích là 335.497 ha, năng suất 14,60 tấn/ha, sản lượng 4.899.834 tấn; năm 2009, diện tích giảm xuống còn 330.578 ha, năng suất 14,99 tấn/ ha, sản lượng 4.956.667 tấn. Đặc biệt vùng Đồng bằng Sông Hồng diện tích giảm do tốc độ đô thị hóa tăng mạnh, nhưng về năng suất và sản lượng đã tăng hàng năm do trình độ và kỹ thuật canh tác phát triển. Năm 2007, diện tích là 160.747 ha, năng suất là 18,64 tấn/ ha, sản lượng 2.966.443 tấn; năm 2009, diện tích giảm xuống còn 142.505 ha, năng suất là 19,88 tấn/ ha, sản lượng là 2.832.753 tấn.
Các tỉnh miền Nam có xu hướng tăng lên. Năm 2007, diện tích là 370.664 ha, năng suất 20,14 tấn/ ha, sản lượng là 6.194.730 tấn.
2.6. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ RƠM RẠ TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM. KHÁI NIỆM VÀ MỘT NÔNG NGHIỆP TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM. KHÁI NIỆM VÀ MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ GIÁ THỂ
2.6.1. Tình hình nghiên cứu xử lý rơm rạ trong sản xuất nông nghiệp trên Thế Giới Thế Giới
Từ lâu con người đã nhận thức được tầm quan trọng của vsv đối với con người và sản xuất nông nghiệp. Và con người đã biết ứng dụng nó vào việc ủ chất thải hữu cơ (lá cây, phân gia súc) làm phân bón, trả lại một phần hữu cơ cho đất.
Hutchingson and Richards (1921) là người đầu tiên nghiên cứu quá trình ủ phân. Tiếp theo, Horward đã đưa ra “phương pháp hữu cơ” tức là trộn xác hữu cơ với phân gia súc theo tỉ lệ 3:1 có đảo trộn thường xuyên. Ông đã phát triển phương pháp ủ trên những loại nguyên liệu khác nhau theo từng lớp có đảo trộn để tạo điều kiện hiếu khí. Đây là phương pháp Indore, phương pháp mang tên nơi ông làm việc (Lê Văn Nhương và cs., 2001).
Vào những năm 1942, ở Mỹ, Rodale J.I đã kết hợp các nghiên cứu của Horward với thực nghiệm của mình và đã đưa ra phương pháp hữu cơ trong trồng trọt, làm vườn. Phương pháp này cũng đã được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới và đạt được kết quả khả quan (Lê Văn Nhương và cs., 2001).
Năm 1946, Hugater đã phân lập được loài xạ khuẩn Mycromonospora có khả năng thủy phân Xenluloza cao. Stuzeberger và các cộng sự (1971) nuôi cấy
Thermonospora curyata trên môi trường chứa Xenluloza và cao nấm men có bổ sung 0,1% bong nghiền nhỏ, thì thấy chúng có khả năng tích lũy enzim phân hủy Xenluloza (Lê Văn Nhương và cs.,1998).
Golass và cộng sự (1950- 1952) đã nghiên cứu các nguyên tắc cơ bản của phân ủ hỗn hợp rác thải và bùn cống. Các nhân tố môi trường có liên quan đến hiệu quả của việc ủ phân: nhiệt độ, độ thoáng khí, kích thước cơ chất, tần số đảo trộn, đặc biệt là tỷ lệ C/N của nguyên liệu thô có liên quan đến hiệu quả của việc ủ phân (Lê Văn Nhương và cs., 2001).
Đến năm 1980, Haug đã đưa ra kết luận về việc làm phân ủ như sau: ủ chất thải là quá trình phân giải sinh học các hợp chất hữu cơ dẫn tới sự ổn định khối ủ trong tồn trữ và sử dụng như một dạng phân hữu cơ.
Veiga và các cộng sự đã phân lập được 36 chủng xạ khuẩn từ bùn ở vịnh Lacoruva (Tây Ban Nha), trong đó có 19 chủng có khả năng tổng hợp Xenluloza và sinh trưởng tốt trong môi trường có chứa 3,5% NaCl.
Từ thế kỷ 19 các nhà khoa học đã nghiên cứu và nhận thấy một số VSV kỵ khí có khả năng phân giải Xenluloza. Những năm đầu của thế kỷ XX người ta phân lập được các loài vi khuẩn hiếu khí cũng có khả năng này. Trong các vi khuẩn hiếu khí phân giải Xenluloza thì niêm vi khuẩn là quan trọng nhất. Jei và cộng sự thấy trong đống ủ có các loài vi khuẩn phân giải Xenluloza sau:
Acteromobacter, Clostridium, Cellulomonas, Cytophaga, Cellvibrio, Bacillus, Pseudomonas, Sorangium, Sporocytophaga,…
Ở Cuba người ta nghiên cứu thành công trong phạm vi thí nghiệm sử dụng một số loài vi khuẩn có khả năng phân giải Xenluloza thuộc giống Cellulomonas
để chế biến thành công những chế phẩm có sinh khối vi khuẩn giàu protein và giàu vitamin (Lê Văn Nhương và cs., 1998).
Jei và cộng sự thường gặp các loại nấm phân giải Xenluloza trong đống ủ như: Alternaria, Aspergillus, Chactomium, Coprinus, Fomes, Fusarium, Myrothecium, Nennicillium, Polyponus, Rhizoctonia, Rhozopus,…
Tuy nhiên, theo Waksman và cộng sự trong chương trình nghiên cứu về hoạt động của VSV trong quá trình ủ hiếu khí các hợp chất hữu cơ cho thấy
rằng, hàng loạt các VSV khác nhau với các chức năng khác nhau không một sinh vật đơn lẻ nào dù có khả năng phân giải Xenluloza mạnh đến đâu cũng khó có thể so sánh với một quần thể VSV đa dạng và phong phú để tiến hành phân hủy một cách nhanh chóng và triệt để. Trong đó thì vai trò của VSV phân hủy hợp chất Ligno-Xenluloza là quan trọng bậc nhất (Lê Văn Nhương và cs.,1998).
2.6.2. Thực trạng phế thải đồng ruộng ở Việt Nam
Việt Nam là một nước nông nghiệp với gạo là mặt hàng xuất khẩu thế mạnh (đứng thứ 2 thế giới). Với tổng diện tích gieo cấy hàng năm lên đến 7,6 triệu ha, năng suất đạt 4 – 4,5 tấn/ha, sản lượng lúa đạt trên 35 triệu tấn. Do đó, lượng phế thải để lại hàng năm cũng rất lớn, ước tính khoảng gần 150 triệu tấn rơm rạ. Ngoài ra, cả nước có hơn 1 triệu ha trồng ngô cho sản lượng khoảng 3,8 triệu tấn và để lại lượng phế thải (thân, lá, cùi…) trên 10 triệu tấn mỗi năm.
Trên đây mới chỉ là kết quả tính toán cho một số loài cây lương thực chủ yếu như lúa, ngô… Ngoài ra, trên thế giới và Việt Nam, hàng năm còn có một diện tích rất lớn trồng các loại cây trồng khác như cà phê, chè, cao su, mía đường, lạc, đậu, rau… cũng để lại một lượng phế thải đáng kể.
Trước đây, bà con nông dân thường mang phế thải nông nghiệp sau khi thu hoạch (rơm, rạ, lõi ngô, vỏ đậu tương…) để đun nấu, làm thức ăn cho trâu, bò… Những năm gần đây, quá trình đô thị hóa ngày một tăng nhanh, đời sống của nhân dân được cải thiện, người dân không cần đến rơm rạ đun nấu, trong khi họ cần giải phóng ruộng để chuẩn bị cho vụ sau, giải pháp đốt rơm, rạ trên đồng ruộng là sự lựa chọn phổ biến của bà con nông dân.
Vào mùa mưa, rơm, rạ gây ách tắc hệ thống kênh, mương, gây ô nhiễm môi trường. Việc đốt rơm, rạ tại ruộng không chỉ làm ô nhiễm môi trường do khói bụi mà còn làm mất đi lượng lớn các chất dinh dưỡng có trong rơm, rạ, đất, tiêu diệt vi sinh vật có lợi trong đất và làm mất cân bằng sinh thái khu vực.
Bên cạnh đó, các bao đựng thuốc bảo vệ thực vật của nông dân vứt bừa bãi ngay tại ruộng, có nơi còn đóng cặn chất thành đống, nằm ngổn ngang từ kênh rạch đến các vệ đường... Các cánh đồng đang phải "sống cùng" rác và nguy cơ ô nhiễm nguồn nước thủy lợi do thiếu ý thức của người nông dân, sự "bỏ ngỏ" của các cơ quan chức năng về vấn đề thu gom, xử lý.
2.6.3. Khái niệm và một số công trình nghiên cứu về giá thể
2.6.3.1. Các loại giá thể
Tên gọi giá thể là cách gọi chung cho tất cả các hỗn hợp của các vật liệu có thể giữ nước, tạo độ thoáng cho sự phát triển của cây, hỗn hợp này được dùng đơn lẻ hoặc trộn lại để tận dụng ưu điểm từng loại (ví dụ như lớp trên là xơ dừa cho rễ, lớp dưới là sỏi để rút nước). Giá thể đơn giản trước đây bao gồm các loại đá sỏi, cát, rơm rạ, đá bọt núi lửa,… thường thấy trong làm giá đỗ thủ công, trồng nấm, hay trồng cây trong bể thủy canh,…tuy nhiên chúng không được sử dụng phổ biến cho tất cả loại cây trồng, cũng như trong các phương pháp ươm cây, gieo hạt thông thường, mà chỉ chuyên dùng cho những trường hợp cụ thể. Ngày nay, việc sử dụng giá thể có sự khác biệt khá nhiều, giá thể được dùng phổ biến hơn cho tất cả các phương pháp trồng cây.
a, Giá thể hữu cơ tự nhiên Than bùn
Than bùn được tạo thành từ xác loài thực vật khác nhau do quá trình thuỷ phân yếm khí.
Thành phần trong than bùn
Than bùn trong thực tế Mùn cưa
Mùn cưa là phế phẩm trong sản xuất chế biến gỗ, có khả năng giữ ẩm tốt.