5. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
- Giun quế (Peryonyx excavatus) được lấy từ trang trại của ông Hoàng Văn Nhật ở phường Hương Sơ, thành phố Huế.
- Bèo Nhật Bản được thu tại các ao hồ ở thành phố Huế, sau đó cắt nhỏ thành từng đoạn từ 3 - 5cm và ủ trong bao dứa từ 5 -7 ngày cho khô héo dùng để làm nguồn thức ăn nuôi giun Quế và làm nguyên liệu cho quá trình tạo phân hữu cơ.
Hình 2.1. Giun quế
(Peryonyx excavatus)
Hình 2.2. Bèo Nhật Bản
(Eichhornia crassipes)
Chế phẩm EM (Effective Microoganisms) thứ cấp được điều chế từ chế phẩm EM gốc, rỉ đường và nước theo tỷ lệ (1: 1: 20) bằng cách phối trộn rỉ đường với nước sạch cho đến khi tan hoàn toàn, sau đó cho chế phẩm EM vào trộn đều rồi cho tất cả vào can nhựa sạch và để lên men trong 5 - 10 ngày ở nhiệt độ phòng, khi đo pH ≤ 4,0 là sử dụng được [25]. Chế phẩm EM thứ cấp có màu nâu, thơm, vị chua ngọt, bảo quản ở nhiệt độ bình thường từ 6 - 12 tháng, tránh ánh nắng mặt trời chiếu trực tiếp.
Chế phẩm Vixura: là tập hợp các chủng vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí chuyên dùng (3 chủng vi khuẩn và 3 chủng xạ khuẩn) có hoạt tính cellulase
mạnh, có tính chịu nhiệt cao, độ hiếu khí mạnh đã được chọn lọc và bảo quản tại Viện Công nghệ sinh học được hoạt hoá trên môi trường thạch và kiểm tra hoạt tính trước khi đưa vào sản xuất chế phẩm [36].
2.1.2. Thời gian nghiên cứu: từ tháng 12/2013 đến tháng 07/2014.
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.2.1. Ngoài thực địa 2.2.1. Ngoài thực địa
2.2.1.1. Điều tra tình hình xâm hại của bèo Nhật Bản ở thành phố Huế vàvùng phụ cận: vùng phụ cận:
Theo phương pháp đánh giá độ nhiều bằng số lượng cá thể của loài theo thang 5 bậc của Braun - Blanquet (1972) có cải tiến với các quy ước như sau:
0 : không gặp
+ : có mặt ít (1 - 10 cá thể) mỗi lần gặp ++ : tần số bắt gặp vừa (11 - 49 cá thể) +++ : tần số bắt gặp nhiều (từ 50 - 99 cá thể)
++++ : tần số bắt gặp nhiều và phong phú (trên 100 cá thể) [30].
2.2.1.2. Bố trí thí nghiệm xử lý bèo Nhật Bản bằng chế phẩm vi sinh vật
Tìm hiểu khả năng xử lý bèo Nhật Bản bằng chế phẩm vi sinh vật với các công thức thí nghiệm như sau:
Bảng 2.1. Thí nghiệm xử lý bèo Nhật Bản bằng chế phẩm Vixura
Lô thí nghiệm Bèo (kg) Chế phẩm Vixura (g) Phân NPK (g)
Đối chứng 200 0 200
Thí nghiệm 1 200 100 200
Thí nghiệm 2 200 200 200
Thí nghiệm 3 200 300 200
Lô thí nghiệm Bèo (kg) Chế phẩm EM thứ cấp Phân NPK (g)
Đối chứng 200 0 200
Thí nghiệm 1 200 Pha loãng 5 lần 200
Thí nghiệm 2 200 Pha loãng 10 lần 200
Thí nghiệm 3 200 Pha loãng 15 lần 200
- Kích thước đống ủ: Chiều dài 0,95 - 1,05 m, chiều rộng 0,7 - 0,75 m, chiều cao 0,6 - 0,65 m
- Phương pháp ủ: Tiến hành pha chế phẩm vi sinh vật Vixura với các mức 100 g, 200 g, 300 g trong 5 lít nước hoặc pha loãng chế phẩm EM từ chế phẩm gốc ở các mức 5 lần, 10 lần, 15 lần. Tiến hành pha từng loại chế phẩm vi sinh cùng với 200g phân NPK đã hòa tan ở dạng dung dịch. Tưới 5 lít chế phẩm ở các độ pha loãng khác nhau vào nguyên liệu bèo Nhật Bản được chuẩn bị sẵn sao cho nguyên liệu ướt đều và nước không bị ngấm chảy ra xung quanh đống ủ, độ ẩm đạt khoảng 50 - 60% (có thể kiểm tra bằng cách lấy tay bóp nhẹ nguyên liệu thì thấy nước thấm ra ướt kẽ ngón tay và khi thả tay ra nguyên liệu thí nghiệm không bị vỡ vụn là được). Cuối cùng đậy nilon kín và để ở những nơi thuận tiện cho việc theo dõi kết quả thực nghiệm.
Sau khi ủ từ 2-3 ngày nhiệt độ của đống ủ sẽ tăng lên cao khoảng 40- 50°C. Nhiệt độ này sẽ làm cho nguyên liệu bị khô và không khí cần cho hoạt động của vi sinh vật cũng ít dần. Vì vậy cứ khoảng 7-10 ngày tiến hành kiểm tra, đảo trộn và nếu nguyên liệu khô thì tưới thêm nước.
2.2.1.3. Thí nghiệm xử lý bèo Nhật Bản bằng giun Quế
Bố trí các công thức thực nghiệm về sự sinh trưởng của giun Quế trên nguồn thức ăn là bèo Nhật Bản có bổ sung phân bò với các tỷ lệ khác nhau như sau:
+ Lô thí nghiệm 1: 80% bèo + 20% phân bò + Lô thí nghiệm 2: 70% bèo + 30% phân bò + Lô đối chứng: 100% bèo
Các lô thí nghiệm được bố trí một cách ngẫu nhiên, mỗi lô thả 300g giun giống trên 10kg chất nền làm thức ăn nuôi giun. Kiểm tra độ ẩm thích hợp cho giun bằng cách lấy một nắm chất nền nuôi giun rồi bóp nhẹ, nếu thấy nước rỉ ra ở kẽ ngón tay là thích hợp. Nếu nước nhỏ giọt hoặc chảy thành dòng là quá ẩm, cần điều chỉnh bằng cách giảm số lần tưới hoặc giảm lượng nước tưới. Nếu bóp chặt mà không có nước là chất nền bị khô, cần tưới nước ngay để giữ ẩm cho giun.
Giun được thu hoạch bằng cách cho hỗn hợp chất nền và sinh khối giun lên tấm nilon để ngoài sân trống có ánh nắng, sau 5 - 10 phút gạt bỏ phần cơ chất bên sẽ thu được giun phía trên tấm nilon vì khi giun ra ngoài sợ ánh nắng nên sẽ chui xuống phía dưới.
Thí nghiệm được thực hiện trong 2 đợt: + Đợt 1: từ tháng 12/2013 đến tháng 01/2014 + Đợt 2: từ tháng 03/2014 đến tháng 05/2014
2.2.2. Trong phòng thí nghiệm
2.2.2.1. Đánh giá mức tăng trưởng của giun Quế
Mức tăng trưởng của giun quế được tính theo công thức: M = M2 - M1
Trong đó: M: Tăng trưởng về khối lượng giun (g)
M2: Khối lượng giun thu hoạch (g)
2.2.2.2. Xác định hệ số sinh trưởng của giun Quế
Hệ số sinh trưởng (F) của giun được xác định theo công thức: F (%) = 100
1 2 ×
M M
Trong đó: F: Hệ số sinh trưởng của giun M2: Khối lượng giun thu hoạch (g)
M1: Khối lượng giun ban đầu (g) [45]
2.2.2.3. Khả năng chuyển hóa thức ăn của giun Quế
Khả năng chuyển hóa thức ăn của giun Quế được tính theo công thức: H =
B A
Trong đó: A: Tổng số thức ăn tiêu thụ (kg) B: Khối lượng giun tăng (kg) [7]
2.2.2.4. Xác định hàm lượng cellulose: bằng phương pháp thủy phân
Nguyên tắc: cellulose là hợp chất bền không tan trong môi trường axit và kiềm, người ta xác định hàm lượng này bằng trọng lượng còn lại sau khi hòa tan bằng axit và kiềm [11].
2.2.2.5. Xác định nhiệt độ của chất nền thí nghiệm: bằng nhiệt kế thủy ngân
2.2.2.6. Phân tích các chỉ tiêu của mẫu phân hữu cơ tạo thành
- Xác định độ ẩm: theo TCVN 5815:2001 [33].
- Xác định pH: theo TCVN 5979:1995 [11].
Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác định pH bằng cách sử dụng điện cực thủy tinh để đo pH trong huyền phù 1:5 (V/V) của mẫu trong nước (pH-H2O) hoặc dung dịch KCl 1mol/L (pH-KCl)
- Xác định hàm lượng cacbon hữu cơ tổng số: theo TCVN 9294:2012 [34].
Nguyên tắc: Oxy hóa cacbon hữu cơ bằng dung dịch K2Cr2O7 trong môi trường axit H2SO4, sau đó chuẩn độ lượng K2Cr2O7 dư bằng dung dịch Fe2+, từ đó tính ra hàm lượng cacbon hữu cơ.
- Xác định hàm lượng nitơ tổng số: theo TCVN 5815:2001 [33].
Nguyên tắc: Vô cơ hóa mẫu bằng H2SO4 đậm đặc và chất xúc tác, sau đó dùng kiềm mạnh (NaOH hay KOH) để đẩy NH3 từ muối (NH4)2SO4 hình thành ra thể tự do. Định lượng NH3 bằng H2SO4 0,1N.
- Xác định hàm lượng P2O5:theo TCVN 5815:2001 [33].
Nguyên tắc: Vô cơ hóa mẫu bằng H2SO4 đậm đặc, photpho trong dung dịch được xác định bằng phương pháp so màu xanh molipden.
- Xác định hàm lượng K2O: theo TCVN 5815:2001 [33].
Nguyên tắc: Vô cơ hóa mẫu bằng H2SO4 đậm đặc, kali trong dung dịch được xác định dựa trên việc đo cường độ phát quang của kali bằng máy quang kế ngọn lửa
2.2.3. Thống kê và xử lý số liệu
Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Các kết quả nghiên cứu được tổng hợp và xử lý số liệu theo phương pháp thống kê mô tả (Descriptive statistic). Số liệu được xử lý trên phần mềm vi tính Microsoft Excel [13].
Chương 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. TÌNH HÌNH BÈO NHẬT BẢN XÂM LẤN Ở THÀNH PHỐ HUẾVÀ VÙNG PHỤ CẬN VÀ VÙNG PHỤ CẬN
Hiện nay trên địa bàn thành phố Huế và các vùng phụ cận, bèo Nhật Bản phát triển rất mạnh ở các ao hồ, sông nhỏ và lấp kín mặt nước. Sự phát triển quá mức của bèo trên các thủy vực sẽ gây cản trở dòng chảy, làm giảm lưu thông của nước, ảnh hưởng đến sinh hoạt và cuộc sống của người dân trong khu vực. Trong những năm qua các huyện/thị phải tiêu tốn rất nhiều kinh phí cho việc trục vớt bèo, khơi thông dòng chảy trước mùa mưa lũ để hạn chế việc sập cầu cống do các mảng bèo vướng vào chân cầu, cống.
Tại các phường/xã như: Phú Hòa, Thuận Thành, Tây Lộc, Xuân Phú, Thủy Phương, Thủy Vân, Hương Vinh, Phú Thượng... bèo Nhật Bản đã phát triển và sinh sản rất nhanh trên các sông, hồ... Ngoài ra, do mật độ quá dày nên dẫn đến tình trạng bèo chết với số lượng lớn gây ô nhiễm môi trường nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái của thủy vực...
Để đánh giá tình trạng xâm lấn của bèo Nhật Bản ở thành phố Huế và vùng phụ cận, chúng tôi đã tiến hành điều tra sự phân bố của các cá thể bèo Nhật Bản ở một số thủy vực dựa vào thông số độ nhiều tính theo thang 5 bậc của Braun - Blanquet (1972) có cải tiến, kết quả được trình bày ở bảng 3.1.
Phường/xã Độ nhiều Phường/ xã Độ nhiều
An Cựu ++++ Tây Lộc ++++
An Đông ++++ Thuận Hòa ++++
An Hòa +++ Thuận Lộc ++++
An Tây +++ Thuận Thành ++++
Hương Sơ +++ Trường An +++
Kim Long ++++ Vĩnh Ninh +++
Phú Bình +++ Vỹ Dạ ++++
Phú Cát +++ Xuân Phú ++++
Phú Hậu +++ Hương Long +++
Phú Hiệp +++ Thủy Biều +++
Phú Hòa ++++ Thủy Xuân +++
Phú Hội ++++ Hương An ++++
Phú Nhuận +++ Thủy Phương ++++
Phú Thuận +++ Thủy Vân ++++
Phước Vĩnh +++ Hương Vinh ++++
Phường Đúc +++ Phú Thượng ++++
Theo cán bộ phòng Cảnh quan - Môi trường thuộc Trung tâm Bảo tồn Di tích Cố đô Huế cho biết: tình trạng bèo Nhật Bản phát triển mạnh và phủ kín hệ thống các hồ di tích ở Huế như hồ Tịnh Tâm, hồ Học Hải, Hào hộ thành... đã phá vỡ cảnh quan của hệ sinh thái nơi đây. Đồng thời, bèo Nhật Bản phủ kín mặt nước làm giảm lượng ôxi hòa tan ảnh hưởng đến sự sống của các sinh vật thủy sinh, tăng quá trình phân hủy kỵ khí trong nước và bùn đáy
gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch của các hồ. Khi mảng bèo chết và bị phân hủy sẽ gây ô nhiễm nguồn nước và tạo mùi khó chịu cho du khách đến tham quan.
Thành phố Huế đang phấn đấu là một thành phố xanh, sạch, đẹp và đã thu hút khá nhiều khách du lịch trong và ngoài nước đến tham quan. Tuy nhiên, hiện nay tình trạng bèo Nhật Bản phát triển quá mức trên khắp các con sông, hồ ở các điểm di tích… đã làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến cảnh quan và giá trị du lịch. Vì vậy, hằng năm Ủy ban nhân dân thành phố Huế phải cấp kinh phí cho việc trục vớt, thu gom và xử lý bèo Nhật Bản nhằm lưu thông dòng chảy, giảm tắc nghẽn giao thông thủy, cải tạo cảnh quan đô thị. Chỉ tính riêng trong năm 2013, thành phố Huế đã hỗ trợ kinh phí cho một số phường để trục vớt bèo Nhật Bản trên các ao hồ với kinh phí hỗ trợ là 5000đ/m². Kết quả điều tra về tình hình làm sạch bèo Nhật Bản của các phường ở trung tâm thành phố Huế được thể hiện ở bảng 3.2.
Bảng 3.2. Kinh phí hỗ trợ xử lý bèo Nhật Bản cho một số phường ở Huế
STT Phường Diện tích (m²) Kinh phí
1 Phú Hòa 5000 25.000.000 đ 2 Thuận Thành 4000 20.000.000 đ 3 Thuận Hòa 4000 20.000.000 đ 4 Vỹ Dạ 3600 18.000.000 đ 5 Phú Hội 3000 15.000.000 đ 6 Xuân Phú 3000 15.000.000 đ 7 Phú Thuận 4000 20.000.000 đ
Trong thời gian thực hiện đề tài, theo các tuyến khảo sát chúng tôi nhận thấy bèo Nhật Bản (Eichhornia crassipes) là loài thực vật thủy sinh ngoại lai xâm hại nguy hiểm, có tên trong Danh mục loài ngoại lai xâm hại của bộ Tài nguyên và Môi trường qui định [9], chúng chỉ phân bố ở các thủy vực nước đứng như ao, hồ, mương nước, ven sông, trên các thửa ruộng đang canh tác. Tại các điểm này bèo Nhật Bản đã thiết lập được những quần thể với mật độ tương đối cao (50 - 99 cá thể/1m²), độ che phủ bề mặt thủy vực lớn, gặp nhiều ở vùng ngập và bán ngập nước của các điểm khảo sát. Sự phát triển của loài này đã lấn chiếm diện tích đất canh tác, cũng như diện tích mặt nước gây ảnh hưởng nhiều đến sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản của một số địa phương trên địa bàn thành phố Huế và vùng phụ cận.
Theo nghiên cứu của Võ Nguyễn Châu Ngân và một số tác giả, bèo Nhật Bản nếu biết cách sử dụng sẽ mang lại nhiều lợi ích, như bổ sung vào hầm ủ biogas để sản xuất khí sinh học dùng cho đun nấu, lá và thân ủ chua dùng thức ăn cho gia súc, rễ dùng làm nấm…[22]. Đặc biệt hơn, một lợi thế cho các vùng sản xuất nông nghiệp là dùng bèo Nhật Bản vớt lên từ các sông hồ, ủ thành từng đống rồi cho thêm phân lợn hoặc trâu bò và ủ trong thời gian 60 - 80 ngày sẽ cho ra phân hữu cơ. Loại phân bón này không những tốt cho cây trồng, dễ làm mà còn giúp người dân giảm lượng phân hóa học, tăng độ phì cho đất và tiết kiệm chi phí sản xuất [37].
Trước tình hình đó, sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Thừa Thiên Huế đã áp dụng rất nhiều biện pháp để xử lý bèo Nhật Bản như trục vớt bèo và sản xuất các sản phẩm hữu ích phục vụ cho nông nghiệp. Tuy nhiên, các địa phương vẫn chưa thể kiểm soát được vấn nạn bèo Nhật Bản, do đó việc tìm ra biện pháp hạn chế sự phát triển của bèo Nhật Bản và tận dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên này để tạo nguồn phân bón có lợi cho sản xuất nông nghiệp.
3.2. KHẢ NĂNG XỬ LÝ BÈO NHẬT BẢN CỦA GIUN QUẾ
Việt Nam là nước nông nghiệp, nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều hàng năm, lượng sinh khối chất xanh tạo ra là rất lớn, nếu lượng chất xanh này qua chế biến bằng công nghệ sinh học như sản xuất phân compost, phân bón sinh học, phân bón vi sinh vật chức năng... sẽ cho ra một lượng lớn phân bón hữu cơ cung cấp cho canh tác nông nghiệp.
Giun Quế là loài giun đất ăn tạp, thức ăn mà chúng ưa thích là phân phân gia súc như phân trâu bò, ngựa, phân lợn, mùn bã hữu cơ... Việc nuôi giun để sản xuất thực phẩm giàu đạm cung cấp cho con người, làm thức ăn cho gia súc và gia cầm, đồng thời tạo ra một lượng sản phẩm phụ đó là phân giun rất giàu dinh dưỡng, có tác dụng cải tạo môi trường. Trên cơ sở đó, chúng tôi thử tìm hiểu khả năng sử dụng bèo Nhật Bản làm nguồn thức ăn để nuôi giun Quế với mục tiêu là tận dụng nguồn tài nguyên hiện có để tạo ra các sản phẩm phục vụ cho nông nghiệp.
3.2.1. Biến động về nhiệt độ chất nền thí nghiệm
Quá trình sống của giun Quế phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ môi trường, nhiệt độ là một trong những yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của giun. Nhiệt độ thấp hay cao có thể làm giảm khả năng ăn cũng như sinh sản của giun, dẫn đến làm giảm năng suất nuôi giun. Chúng tôi