Chỉ tiêu Mẫu TN (%) C/N pH Độ ẩm (%) Lần 1 Lần 2 Lần 1 Lần 2 Lần 1 Lần 2 Lần 1 Lần 2 Mẫu 1 2,19 2,16 36,66 37,11 5,5 5,46 86 84 Mẫu 2 2,05 2 28,36 26,32 5.6 5,5 88,42 90,88 Mẫu 3 2,4 2,3 26,56 32,56 5,8 5,76 81,66 86,33 Trung bình 2.2 2.2 32,09 31,91 5.6 5,5 85,36 87,07 Tỷ lệ C/N tối ưu của chất thải đầu vào để tiến hành ủ phân nằm trong khoảng 25 – 30. Giá trị pH nằm trong khoảng từ 5.5 – 8.5 và độ ẩm tối ưu trong khoảng 40 – 60 % [7].
Từ bảng kết quả phân tích đặc tính nguyên liệu đầu vào ở 2 lần, ta thấy: Tỷ lệ C/N của nguyên liệu đầu vào đều nằm trong khoảng phù hợp với giới hạn cho phép về tỷ lệ C/N để làm phân bón [7].
Giá trị pH dao động từ 5,46 – 5,8 phù hợp với khoảng giá trị trong quy định 41/2014/TT của bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn về khoảng giá trị thích hợp của pH để tiến hành ủ phân từ CTRSH [7].
Độ ẩm của nguyên liệu đầu vào có giá trị khá cao dao động từ84 – 90,88 % do thành phần dùng để ủ compost chủ yếu là cọng rau, củ, lá thừa, vỏ hoa quả nên lượng nước chứa trong đó lớn. Độ ẩm của nguyên liệu lớn hơn 60% có thể gây ra q trình lên men yếm khí, gây thối rữa ngun liệu và tạo mùi hôi cho các thùng ủ.
Do đó trong q trình ủ cần phải quan sát để có thể điều chỉnh độ ẩm. Nếu lượng rác quá ẩm có thể bổ sung thêm cỏ khơ, mùn cưa để giảm bớt lượng nước.
- Đồng thời với việc phân tích đặc tính chất thải hữu cơ đầu vào và bổ sung rác trong vòng 10 ngày ta tiến hành theo dõi sự biến thiên nhiệt độ, pH của các Công thức ủ từ ngày đầu tiên đến ngày thứ 70.
+ Công thức ủ 1: Ủ phân từ CTRSH hữu cơ không sử dụng chế phẩm. + Công thức ủ 2: Ủ phân từ CTRSH hữu cơ sử dụng chế phẩm EM.
+ Công thức ủ 3: Ủ phân từ CTRSH hữu cơ sử dụng chế phẩm EM và tro trấu. Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của VSV trong q trình chế biến phân hữu cơ và cũng là một trong các thơng số giám sát và điều khiển q trình ủ. Nhiệt độ cần duy trì là 50 – 650C, vì ở nhiệt độ này quá trình chế biến phân vẫn hiệu quả và mầm bệnh bị tiêu diệt. Nhiệt độ tăng trên ngưỡng này sẽ ức chế hoạt động của VSV. Ở nhiệt độ thấp hơn, phân hữu cơ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh [7].
Nhiệt độ được theo dõi hàng ngày và ghi lại số liệu ở 3 công thức ủ trong 70 ngày ở cả 2 lần lặp lại các cơng thức ủ và được thể hiện dưới hình 3.2.
Hình 3.2. Biến thiên nhiệt độ của 3 công thức ủ trong 70 ngày
30 35 40 45 50 55 60 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 Nhiệt độ ( 0 C)
Thời gian (Ngày)
Từ kết quả theo dõi sự biến thiên nhiệt độ của 3 công thức ủ ta thấy
+ Nhiệt độ của các công thức ủ đều tăng dần từ ngày đầu tiên đến ngày thứ 10 do quá trình phân hủy chất thải phát sinh khí CO2 và CH4. Từ ngày thứ 11 đến ngày thứ 30 nhiệt độ tăng liên tục là do tốc độ phân hủy trong thùng diễn ra mạnh làm phát sinh ra nhiều và liên tục các khí CO2 và CH4. Q trình làm gia tăng các khí này chủ yếu là quá trình ủ diễn ra trong 30 ngày đầu, từ ngày thứ 31 đến ngày thứ 70 nhiệt độ bắt đầu có xu hướng giảm dần đến nhiệt độ môi trường là do khối lượng nguyên liệu cho vào ủ ít, q trình phân hủy diễn ra chậm dần.
+ Nhiệt độ cao nhất ở 3 công thức ủ dao động trong khoảng 520C đến 54,50C. Trong thời gian ủ nhiệt độ duy trì trên 400C từ ngày thứ 9 đến ngày thứ 55. Khoảng nhiệt độ này chưa thực sự tối ưu cho hoạt động của VSV có ích và tiêu diệt được hồn tồn mầm bệnh. Tuy nhiên, với khoảng nhiệt độ này cũng đảm bảo cho chất hữu cơ được phân hủy trong quá trình ủ.
Bên cạnh đó, các giá trị về pH của các cơng thức ủ cũng được theo dõi hàng ngày và ghi lại số liệu trong 70 ngày ở cả 2 lần lặp lại các công thức ủ qua hình 3.3.
Hình 3.3. Biến thiên pH của 3 cơng thức ủ trong 70 ngày
5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 pH
Thời gian (Ngày)
Qua kết quả theo dõi, pH của 3 công thức ủ dao động trong khoảng từ 5,5 đến 8,7.3 công thức ủ, pH có giá trị gần tương đương nhau. Từ ngày thứ 9 đến ngày thứ 13, pH có xu hướng giảm ở 3 cơng thức ủ. Điều này chứng tỏ rằng giai đoạn này các VSV, nấm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các axit hữu cơ dẫn tới pH giảm. Cơng thức ủ 2, 3 có bổ sung chế phẩm EM2 nên tốc độ phân hủy diễn ra nhanh hơn và pH cũng thấp hơn so với công thức ủ 1. Sau ngày thứ 13, giá trị pH tăng lên do quá trình phân hủy axit tạo thành các amoni. Tiếp theo là q trình phân giải amoni nên pH có xu hướng giảm, duy trì trong khoảng từ 6,5 đế 7,8. Các cơng thức ủ đều có sự biến thiên về giá trị pH nhưng vẫn nằm trong khoảng giới hạn cho phép.
- Sản lượng của từng loại phân bón thành phẩm: Q trình ủ phân được thực hiện từ ngày 20.4.2016 đến ngày 30.6.2016 và từ ngày 7.6.2016 đến ngày 17.8.2016. Hình 3.4 mơ tả khối lượng phân bón thành phẩm của 3 cơng thức ủ qua hai lần ủ.
Hình 3.4. Khối lƣợng phân bón thành phẩm của 3 cơng thức qua 2 lần lặp lại
Từ hình 3.4, ta thấy cả 2 lần ủ khối lượng phân thành phẩm trong cùng một công thức ủ là gần tương đương nhau. Tuy nhiên, khối lượng phân thành phẩm ở 3
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Công thức ủ 1 Công thức ủ 2 Công thức ủ 3
Lần 1 Lần 2
cơng thức thí nghiệm ở hai lần ủ lại có sự khác nhau. Trong 10 ngày đầu khối lượng rác trong 3 công thức ủ tăng đều và đạt 15 kg/thùng. Sau đó khối lượng các thùng giảm dần do giai đoạn này diễn ra q trình lên men hiếu khí tạo ra khí CO2 và CH4. Từ ngày thứ 11 đến ngày thứ 70 không bổ sung thêm nguyên liệu, trong giai đoạn này chủ yếu diễn ra q trình lên men yếm khí, q trình đảo trộn khơng thường xun nên khối lượng các cơng thức ủ có sự thay đổi khơng đáng kể. Sau hai lần lặp lại các công thức ủ, khối lượng phân thành phẩm ở công thức ủ 1 là thấp nhất và công thức ủ 3 là cao nhất. Khối lượng trung bình của phân thành phẩm ở công thức ủ 1 đạt 2,5 kg, công thức ủ 2 đạt 2,85 kg, công thức ủ 3 đạt 3,6 kg. Do chất thải đầu vào chiếm hàm lượng nước tương đối cao, nên khối lượng phân thành phẩm ở công thức ủ 1, 2 là khá thấp do không bổ sung tro trấu để giữ ẩm nên các chất thải hữu cơ khi bị phân hủy tạo ra lượng nước lớn cùng với các chất dinh dưỡng theo nước rỉ rác thất thoát xuống đáy thùng ủ và ra ngoài theo các lỗ được đục sẵn dù đã thiết kế khay thu hồi nước rỉ rác và bổ sung ngược trở lại các thùng ủ. Bên cạnh đó, do bổ sung thêm chế phẩm EM nên công thức ủ 2 và 3 chất hữu cơ phân hủy nhanh hơn so với công thức ủ 1. Đến ngày thứ 62 trở đi khối lượng phân thành phẩm ở công thức ủ 2 và 3 có xu hướng ổn định. Từ kết quả thực nghiệm cho thấy, ủ phân theo công thức 3 cho khối lượng phân thành phẩm cao nhất so với công thức 1 và công thức 2.
- Chất lượng của từng loại phân bón tạo thành qua 3 công thức ủ thực nghiệm. Sau khi tạo ra được phân bón thành phẩm ở cả hai lần ủ, các mẫu phân bón của ba cơng thức ủ được phân tích các chỉ tiêu phân bón theo quy định của bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn qua hai bảng 3.4 và 3.5.
Bảng 3.4. Chất lƣợng phân bón qua 3 cơng thức ở lần ủ 1 STT Chỉ tiêu chất lƣợng chính Đơn vị tính Mức quy định Cơng thức ủ 1 Cơng thức ủ 2 Công thức ủ 3 1 Độ ẩm % 30 - 40 35,45 33,21 32,56 2 HC % ≥ 15 38,01 34,4 31,85 3 N % ≥ 2 2,26 2,04 2,01 4 Bacillus CFU/g ≥ 1,0 x 106 1,05 x105 1,03x106 1,04x106 5 Axit humic % ≥ 2,0 3,12 3,23 3,34 6 Axit fulvic % ≥ 2,0 2,98 3,05 3,12
Bảng 3.5. Chất lƣợng phân bón qua 3 cơng thức ở lần ủ 2 STT Chỉ tiêu chất lƣợng chính Đơn vị tính Mức quy định Cơng thức ủ 1 Cơng thức ủ 2 Công thức ủ 3 1 Độ ẩm % 30 - 40 33,48 32,15 31,55 2 HC % ≥ 15 33,65 31,34 30,84 3 N % ≥ 2 2,25 2,07 2,03 4 Bacillus CFU/g ≥ 1,0 x 106 1,07 x105 1,06x106 1,08x106 5 Axit humic % ≥ 2,0 3,03 3,2 3,24 6 Axit fulvic % ≥ 2,0 2,34 3,08 3,15
Từ kết quả phân tích ở 2 lần lặp lại các cơng thức ủ bảng trên ta thấy
Độ ẩm của 3 công thức ủ đều nằm trong khoảng giới hạn cho phép. Độ ẩm của công thức ủ 1 là cao nhất, công thức ủ 3 là thấp nhất.
Hàm lượng chất hữu cơ trong các thùng ủ giảm thể hiện tốc độ phân hủy sinh học diễn ra trong khối compost. Hàm lượng chất hữu cơ càng thấp tương đương với chất thải được phân hủy nhanh. Theo kết quả phân tích, hàm lượng % C ở cả hai lần ủ, % C công thức 1 cao nhất, ở công thức ủ mẫu 3 thấp nhất.
Hàm lượng % N có ảnh hưởng rất lớn đến sự hoạt động của VSV vì nếu % N thấp thì nó sẽ ức chế hoạt động của VSV. Ta thấy rằng hàm lượng % N trong cả 3 công thức ủ đều giảm so với ban đầu vì trong q trình ủ % N sẽ chuyển hóa thành dạng amoni và nitrat, lượng amoni có thể chuyển hóa thành dạng nitrat hoặc bị mất đi dưới dạng NH3 do đó % N giảm. % N ở 3 công thức ủ đạt tiêu chuẩn chất lượng phân bón đầu ra theo quy định hiện hành.
Trong cả ba cơng thức ủ phân bón thực nghiệm đều phát hiện có vi khuẩn
Bacilluslà một loại vi khuẩn có lợi chúng có khả nă ng đới kháng các loa ̣i v i nấm gây bệnh với phổ tác đ ộng rộng, không gây ha ̣i cho con ngu ̛ời và câ y trờng. Mặt
khác, Bacilluscịn tham gia vào q trình chuyển hóa các chất hữu co ̛ khó phân hủy thành những chất hữu cơ đơn giản cho cây trồng dễ sử du ̣ng, giúp cải ta ̣o đất, khống chế và tiêu diệt một số loa ̣i VSV gây bệnh cho cây trồng bởi các chức năng sinh ho ̣c chuyên biệt của chúng . Đối chiếu với tiêu chuẩn của bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn về số lượng vi khuẩn Bacillus trong phân bón ta thấy cơng thức ủ 2 và 3 đạt số lượng vi khuẩn Bacillus theo quy định.
Axit humic và axit fulvic là các axit mùn, được tạo ra do q trình mùn hóa xác thực vật cung cấp chất dinh dưỡng cho cây sinh trưởng và phát triển.Do vậy việc xác định hàm lượng của axit humic và axit fulvic trong phân compost trước khi bón cho cây trồng là cần thiết để đánh giá hàm lượng chất dinh dưỡng trong đất. Hàm lượng axit humic và fulvic của cả ba công thức ủ đều đạt tiêu chuẩn cho phép và hàm lượng các axit mùn trong công thức ủ 3 là cao nhất.
Qua thời gian tiến hành thực hiện ủ phân bón với hai lần lặp lại 3 cơng thức ủ từ nguyên liệu chính là vỏ cọng rau củ quả. Ta thấy, việc có hay khơng sử dụng chế phẩm sinh học thì cả 3 cơng thức ủ phân đều cho kết quả phù hợp với những nghiên cứu về lý thuyết. Hàm lượng C, N, độ ẩm đều giảm và đạt giá trị cho phép. Đối với các cơng thức ủ 2 và 3 do có sử dụng chế phẩm sinh học nên quá trình phân hủy cacbon, nitơ diễn ra nhanh hơn so với công thức ủ 1. Đặc biệt với công thức ủ 3, việc bổ dung thêm tro trấu vào q trình ủ sẽ làm giảm mùi hơi, lượng nước rỉ rác và sự thất thốt các chất dinh dưỡng tạo thành trong q trình ủ phân. Khối lượng phân thành phẩm ở cơng thức ủ 3 cũng cao nhất so với hai cơng thức ủ cịn lại. Bên cạnh đó, hàm lượng các axit mùn (humic và fulvic)trong phân bón thành phẩm của công thức ủ 3 cũng đạt giá trị cao nhất,mùn giúp kích thích hạt nảy mầm và thúc đẩy sự tăng trưởng của cây con, tăng cường sức đề kháng của cây, kích thích sự phát triển của rễ khi được bón vào đất..... Từ những phân tích trên, ta thấy rằng phân bón ở cơng thức ủ 3 đạt hiệu quả tốt hơn so với hai mẫu phân bón thực nghiệm cịn lại.
Để so sánh chất lượng và khả năng ảnh hưởng đến đất và cây trồng của phân bón của cơng thức ủ 3 và phân hữu cơ thương phẩm thị trường (với các chỉ tiêu: độ ẩm 30 %, hàm lượng chất hữu cơ 15 %, hàm lượng nitơ tổng số 2,45 %, axit humic 2,5 %, Bacillus (1,06 x 106) các yếu tố hạn chế được quy định trong thông tư 41/2014/TT của bộ NN & phát triển Nông thôn ban hành 11/2014 đã được phân tích như mơ tả tại bảng 3.6 dưới đây.
Bảng 3.6. So sánh các yếu tố hạn chế của công thức ủ 3và phân hữu cơ thương phẩm
STT Chỉ tiêu Đơn vị tính Giới hạn Thơng tƣ số 41/2014/TT- BNNPTNT Công thức ủ 3 Phân thƣơng phẩm Lần ủ 1 Lần ủ 2 1 Arsen mg/kg < 10,0 0,017 0.012 0,019 2 Cadimi mg/kg <5,0 0,033 0,037 0,043 3 Chì mg/kg <200,0 0,078 0,065 0,091 4 Thuỷ ngân mg/kg <2,0 <0,001 <0,001 <0,001 5 Vi khuẩn Salmonella CFU/g KPH 0 0 0 6 Vi khuẩn E. coli CFU/g <1,1 x 10 3 3,6 x 102 3,45 x 102 2,1 x 102
Từ bảng kết quả phân tích trên ta thấy, cả phân bón ở cơng thức ủ 3 và phân bón thương phẩm đều không vượt quá giới hạn cho phép về hàm lượng kim loại nặng và các vi khuẩn có hại theo quy định về tiêu chuẩn phân bón của bộ Nơng nghiệp và phát triển nông thơn. Ngồi ra, hầu hết các chỉ tiêu hạn chế trong phân bón thương phẩm đều cao hơn so với phân bón ở cơng thức ủ 3 trừ chỉ tiêu về hàm
lượng thủy ngân và vi khuẩn E.coli là do công thức ủ 3 được tiến hành bởi các thao tác thơng thường khơng có biện pháp kỹ thuật để xử lý các vsv có hại sau khi tạo phân thành phẩm. Điều này cho thấy rằng, công thức ủ 3 đảm bảo an toàn về mặt sức khỏe đối với người sử dụng hơn so với phân bón thương phẩm vì dù các chỉ tiêu hạn chế của phân bón thương phẩm thấp hơn tiêu chuẩn cho phép nhưng các giá trị này cao hơn so với phân bón ở cơng thức ủ 3. Đối với vấn đề an toàn sức khỏe con người thì các chỉ tiêu này càng nhỏ càng tốt và tốt nhất là tiệm cận tới giá trị 0.
3.2.2. So sánh hiệu quả của phân bón làm từ CTRSH và phân bón thương
phẩm trên cây cà chua
Tiến hành trồng thử nghiệm cây cà chua sử dụng phân bón cơng thức ủ 3 và phân bón thương phẩm. Ở độ sâu 2 - 3 cm, bón lót cho đất 30 g phân hữu cơ từng loại vào hai thùng xốp trước khi trồng cà chua 5 ngày để phân giải phân trong đất thành các chất dễ hấp thu với cây. Trồng hai cây cà chua con có chiều