Trong sản xuất nông nghiệp
Nông dân Việt Nam đã sử dụng phân bón hữu cơ từ rất lâu trước khi có phân bón vô cơ (đạm, lân, kali, canxi, vi lượng). Cho đến nay, mặc dù sản xuất nông nghiệp đã và đang sử dụng một lượng phân vô cơ rất lớn nhưng phân hữu cơ vẫn được trọng dụng để bón lót cho hầu hết các loại cây trồng và đặc biệt cho các loại đất đã bị thoái hóa, nghèo mùn như đất bạc màu, đất cát, đất phù sa chua,v.v. Bón phân hữu cơ cho cây trồng sẽ ổn định năng suất, tăng chất lượng sản phẩm, tăng sức khỏe cộng đồng khi sử dụng sản phẩm nông nghiệp bón phân hữu cơ. Phân hữu cơ nguyên chất như: phân gia súc, phân xanh, phân bắc sẽ ủ cho chất lượng cao, đảm bảo vệ sinh an toàn cho người sử dụng
Sử dụng compost trong trồng trọt được đánh giá là một biện pháp phù hợp, an toàn và tiết kiệm trong nông nghiệp. Compost không chỉ giúp cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt, giúp năng cao năng suất và chất lượng cây trồng, mà còn có khả năng ngăn chặn các mầm bệnh do côn trùng, nấm ký sinh, và tuyến trùng ký sinh thực vật, hơn nữa compost kích thích các gen kháng bệnh của cây. Những lợi ích khi sử dụng compost giúp người nông dân tiết kiệm được tiền bạc hơn khi sử dụng các thuốc hóa học khác, góp phần bảo vệ môi trường sinh thái. Các phế thải trong ngành chăn nuôi được ủ thành compost đang trở thành một lĩnh vực mang lại lợi nhuận cao vì những tiềm năng to lớn mà nó mang lại. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh thực nghiệm cho thấy việc sử dụng compost có thể thay thế hoặc làm giảm đáng kể việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm, thuốc diệt tuyến trùng hóa học, mà các loại thuốc hóa học này có tác động xấu đến môi trường (làm ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm môi trường đất,…), tạo ra các sản phẩm không an toàn cho người tiêu dùng, cũng như ảnh hưởng đến sức khỏe người nông dân [15].
Compost được chế biến từ quá trình ủ rác sinh hoạt khi bón vào đất làm tăng độ phì nhiêu của đất: tăng chất hữu cơ, cải thiện cấu trúc đất, tạo môi trường sống thuận lợi cho hệ sinh vật đất.Việc bổ sung compost vào đất cho thấy giảm một số bệnh thực vật bởi tuyến trùng, vi khuẩn và nấm bệnh trong hệ thống canh tác nông nghiệp. Compost là một sản phẩm giàu vi sinh vật, thường chứa từ 108- 2.109 CFU/g,
thành phần các loài vi sinh vật trong mỗi loại compost khác nhau và rất đa dạng.Các loại phân ủ compost bón cho cây trồng có tác dụng nhanh hơn phân nguyên chất chưa ủ.
Khi sử dụng compost bón cho cây trồng, quá trình phân hủy compost trong đất giúp:
Cải thiện cơ cấu đất: phân hữu cơ vi sinh (compost) khi bón vào đất sẽ làm cho nơi có đất sét, đất bạc màu và đất quánh rã ra, rồi khi gặp lại với đất cát lại làm cho cát rời dính lại với nhau, từ đó làm cho đất thông khí dễ dàng. Compost còn cải tạo tính chất cơ lý hoá của đất, chống xói mòn, chống chai hoá đất.
Quân bình độ pH trong đất: compost cung ứng đầy đủ các chất hữu cơ để chống lại sự thay đổi pH.
Tạo sự màu mỡ trong đất: compost chứa nitơ, photpho, magiê, lưu huỳnh… quá trình phân hủy compost tiết ra các chất dinh dưỡng, làm đất tăng sự hấp thụ khoáng chất. Phân bố dinh dưỡng hợp lý, giúp phục hồi đất bạc màu, đất đã khai thác lâu năm và đất đã sử dụng nhiều phân bón hóa học.
Duy trì độ ẩm cho đất: tăng thời gian lưu nước, giúp thấm lọc tốt, tránh bạc màu cho đất. Các chất hữu cơ trong compost khi hòa tan vào đất sẽ trở thành một miếng xốp hút nước rồi luân chuyển nước vào đất nuôi cây. Nếu thiếu chất hữu cơ sẽ thẩm thấu nước từ đó đất sẽ bị đóng màng làm nước bị ứ đọng trên bề mặt đất, chảy tràn khiến xói mòn đất.
Tạo môi trường tốt cho vi khuẩn có lợi sinh sống: compost có khả năng tạo ra các chất dinh dưỡng tốt cho các loài vi sinh vật sống trong đất, từ đó tạo ra môi trường cho các loài côn trùng và các loài vi sinh chống lại nấm bệnh và tuyến trùng ký sinh thực vật cũng như tiêu diệt các loài côn trùng phá hoại đất đai.
Thông khí: cây có thể đạt 95% chất dinh dưỡng từ không khí, ánh sáng và nước. Đất trồng xốp giúp cho sự khuếch tán không khí vào đất để trao đổi chất dinh dưỡng và độ ẩm, CO2 được thoát ra do chất hữu cơ phân hủy, khuếch tán ra ngoài và được hấp thụ bởi vòm lá bên ngoài.
Tăng năng suất cây trồng: bổ sung đạm, lân, kali cho cây trồng, bổ sung các dưỡng chất cần thiết cho cây, giúp cây chịu hạn và kháng bệnh. Sử dụng compost
làm phân bón cho cây thay thế cho phân chuồng, phân hóa học được xem là biện pháp quản lý cây trồng toàn diện, thân thiện với môi trường, tạo sản phẩm an toàn cho người tiêu dùng [2].
Trong xử lý môi trường [2]
Trong xử lý nước thải: đối với ngành nuôi trồng thủy sản đặc biệt các vùng nuôi tôm, compost được coi là giá thể để làm sạch nước, cân bằng độ pH cho tầng đáy ao. Hơn nữa trong sản phẩm compost còn chứa một lượng mùn (chất dinh dưỡng) được xem là lượng thức ăn tốt cho tôm. Hơn nữa các loài vi sinh vật có ích trong compost sẽ tham gia vào quá trình xử lý đáy ao đặc biệt là nhóm kỵ khí.
Trong xử lý khí thải: trên thế giới việc sử dụng compost như giá thể để xử lý ô nhiễm không khí đã được biết từ lâu. Thông thường compost được làm ẩm thích hợp, bổ sung chất dinh dưỡng (mật rỉ đường), hiệu chỉnh pH và cố định thêm một số nhóm vi sinh vật có khả năng oxy hóa các chất chứa nitơ và luu huỳnh vào cột xử lý.
Việc sử dụng các phế phẩm trong sản xuất nông nghiệp, trong ngành công nghiệp chế biến, các phế thải trong sinh hoạt,…ủ làm compost còn góp phần làm giảm nguồn thải gây ô nhiễm môi trường, giảm quỹ đất dùng cho chôn lấp chất thải. 2.7.3 Khả năng kiểm soát bệnh thực vật của compost [12, 14]
Việc bổ sung compost vào đất đã cho thấy kháng một số bệnh thực vật bởi tuyến trùng, vi khuẩn hoặc nấm bệnh trong hệ thống canh tác nông nghiệp (Hoitink và Fahy, 1986; Ringer, 1998). Compost tạo môi trường tốt cho các loại vi khuẩn có lợi trong đất sinh sống, có khả năng tạo ra các chất dinh dưỡng tốt cho các loại vi sinh vật sinh sống trong đất, từ đó tạo môi trường cho các loại côn trùng và những loài vi sinh vật chống lại nấm bệnh và tuyến trùng ký sinh thực vật cũng như tiêu diệt các loại côn trùng phá hoại đất, hoặc tác động xấu đến cây trồng [12].
Các nhà khoa học đã tìm ra và chứng minh được khả năng kiểm soát và ngăn chặn các mầm bệnh của compost. Tiềm năng tự nhiên của compost có thể được xây dựng dựa trên sự kết hợp của bốn yếu tố: cạnh tranh dinh dưỡng thông qua các vi sinh vật có lợi; sản sinh kháng sinh nhờ hệ vi sinh vật có lợi; sự cạnh tranh đối kháng giữa vi sinh vật có lợi với các tác nhân gây bệnh; và cuối cùng là kích thích hoạt tính của các gen kháng trong cây [15].
2.7.3.1 Các nghiên cứu sử dụng compost trong kiểm soát tuyến trùng ký sinh thực vật [12, 18, 21, 22, 30, 32, 34] thực vật [12, 18, 21, 22, 30, 32, 34]
Khả năng ngăn ngừa các bệnh thực vật do các tác nhân như nấm ký sinh của compost đã được nghiên cứu từ đầu những năm 1960 (Bruns, 1998; Seidel, 1961; Reinmuth, 1963; Bochow, 1968a, 1968b; Bochow & Seiled, 1964). Đặc biệt các compost được ủ chín tốt được chứng minh cho thấy tác động cao trong việc ngăn
ngừa và chống lại nấm Pythium ultimum và Rhizochtonia solani. Tác động ngăn
ngừa của các compost phụ thuộc vào quá trình ủ của compost. Chỉ duy nhất compost (tốt nhất từ 3- 6 tháng; Waldow và cs, 2000) đem lại hiệu quả mong muốn kháng được các mầm bệnh thực vật (Ferrara và cs, 1996; Tuitert & Bollen, 1996; Waldow và cs, 2000). Quá trình ủ compost có thể ảnh hưởng đến khả năng ngăn chặn, tiêu diệt mầm bệnh. Nếu sản phẩm compost quá nghèo các thành phần dưỡng chất, trên thực tế có thể làm tăng mầm bệnh, ngược lại nếu compost được ủ quá chín, sẽ có rất ít vi sinh vật có lợi hoạt động [30].
Vào những năm 1950 trong các vườn ươm tại Mỹ và Úc, người ta đã bắt đầu sử dụng compost được ủ từ vỏ cây của một số loài thực vật (vỏ thông, vỏ trấu,…) kết hợp phối trộn với mùn cưa, thay thế cho việc sử dụng than bùn để bón cho cây, kết quả chứng minh cho thấy khả năng kiểm soát tuyến trùng ký sinh thực vật, cũng như
các loại nấm Phytophthora và Pythium [21].
Trong một lĩnh vực nghiên cứu mới về lợi ích của compost và kết quả cho thấy thật ấn tượng về khả năng ngăn chặn mầm bệnh của compost. Tại Đại học Ohio các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng compost được ủ từ vỏ cây thông để kiểm soát bệnh ở cây hoa anh thảo và kết quả cho thấy compost có tác động làm giảm nấm
Phytophthora gây bệnh thối rễ và ngăn chặn được nấm Fusarium gây bệnh héo rũ.
Theo nghiên cứu của bộ nông nghiệp Mỹ tại Maryland, khi bổ sung compost ủ từ phân động vật vào các chậu cây trồng thấy có kết quả trong việc ngăn chặn bệnh thối
úng do Pythium và Rhizochtonia gây ra. Gần đây các nhà nghiên cứu ở Tân Ban Nha
đã tìm ra được khả năng ngăn chặn nhóm tuyến trùng bướu rễ ở cây cà chua và cây tiêu khi bón compost được ủ từ rơm và phân của các trang trại nuôi gà. Khả năng ngăn chặn mầm bệnh của compost được kết hợp với các vi khuẩn và nấm có lợi. Các (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
vi sinh vật này cạnh tranh với các tác nhân gây bệnh ở các phương diện khác nhau (dinh dưỡng, đối kháng,…) hoặc chúng tiết ra các chất kháng sinh bảo vệ cây [18].
Trên thế giới, ở Tân Ban Nha người ta sử dụng compost được ủ từ các phế thải trong ngành chế biến công- nông nghiệp (sản xuất rượu vang, dầu ôliu), sử dụng compost ủ từ nút bần khô, từ bã nho sau khi ép, từ vỏ trấu, từ bã quả ôliu trong kiểm soát tuyến trùng cho thấy kết quả khá tốt (bổ sung compost ủ từ nút bần khô với tỷ lệ 50% là thích hợp nhất trong kiểm soát tuyến trùng bướu rễ trong vườu ươm). Đối với nhóm tuyến trùng ký sinh thực vật, hiệu quả kiểm soát rất đa dạng phụ thuộc vào các nhóm tuyến trùng khác nhau và các dạng compost khác nhau (Akhtar và Alam, 1993) [12].
Đã có nghiên cứu chứng minh hiệu quả trong kiểm soát tuyến trùng bướu rễ
M. incognita và sự phát triển của cây cà chua khi sử dụng kết hợp giữa Pseudomonas fluorescens GRP3 và PRS9 và phân bón hữu cơ ở thử nghiệm nhà kính. Trong đó, P. fluorescens GRP3 có tác động tốt hơn P. fluorescens PRS9 trong tăng trưởng của cây cà chua và làm giảm các u bướu cũng như sự gia tăng số lượng M. incognita. P. fluorescens đóng vai trò là vi sinh vật đối kháng, sản sinh kháng sinh và cạnh tranh
dinh dưỡng (chẳng hạn như sắt)với các tác nhân gây bệnh (Gamliel & Katan, 1993). Tương tự như vậy, phân bón hữu cơ cũng có khả năng ngăn chặn số lượng tuyến trùng ký sinh và tăng sức đề kháng cho cây (Southey, 1978). Đã có báo cáo ghi nhận ảnh hưởng của phân bón đến sự phát triển và sinh sản của tuyến trùng (Pant và cs, 1983; Zaki and Bhatti, 1989; Akhtar và cs, 1998). Hơn nữa phân bón hữu cơ vi sinh còn làm tăng độ màu mỡ của đất, cung cấp dưỡng chất phù hợp cho sự phát triển của cây. Chúng giúp hình thành hệ vi sinh vật đối kháng. Sử dụng kết hợp phân hữu cơ
vi sinh và Pseudomonas fluorescens giúp hình thành mật độ cao các vi sinh vật cạnh
tranh đối kháng với tuyến trùng. Chất dinh dưỡng được các hệ vi sinh vật cư trú ở vùng rễ sử dụng. Các vi sinh vật vùng rễ có thể phòng ngừa chống lại sự tấn công của các tác nhân gây bệnh (Weller, 1988). Vùng rễ là nơi cư trú của nhiều vi sinh vật, vi khuẩn mà chúng có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cây chống lại bệnh do tuyến trùng ký sinh (Siddiqui và Mahmood, 1999) [34].
Các đặc tính như: độc tố thực vật, kháng sinh của các phế phẩm sau khi ép của dầu oliu đã được nghiên cứu và chứng minh từ hơn thập kỷ qua. Người ta nghiên cứu sử dụng dịch chiết từ phế thải bã dầu và compost được ủ từ bã dầu như là một loại thuốc trừ sâu gốc sinh học trong việc ngăn chặn và tiêu diệt cỏ dại, nấm và tuyến trùng. Trong bã dầu oliu có chứa nhiều các hợp chất có hoạt tính sinh học như: các hợp chất phenolic, các acid béo (Obied và cs, 2005). Tiến hành thí nghiệm sử dụng dịch chiết của bã dầu oliu và 4 sản phẩm compost ở 4 giai đoạn ủ khác nhau (1 tuần, 8 tuần, 18 tuần và 31 tuần) kết quả cho thấy: cả 4 compost đều làm giảm nấm
Botrytis cinerea, dịch chiết ở compost giai đoạn 1 cho thấy sự ức chế chống lại Pythium ultimum, nhưng hiệu quả ức chế giảm khi pha loãng nồng độ. Hiệu quả ức
chế cao ở compost giai đoạn 4 ngay cả ở nồng độ pha loãng là 1:50. Khả năng ức chế nấm của compost được giải thích do các kháng sinh, các độc tố trao đổi chất được hình thành bởi các tập đoàn vi sinh vật được hình thành và phát triển trong quá trình
ủ compost (Hoitink và Boehm, 1999). Hiệu quả ức chế sự nảy mầm của Amaranthus retroflexus L. của compost ở các giai đoạn 1, 2,và 3 lần lượt là 4, 14,và 43%, còn đối
với dịch chiết bã dầu là hơn 90%. Dịch chiết bã dầu ức chế gần như hoàn toàn sự nở trứng cũng như ấu trùng tuổi 2. Đối với dịch chiết compost, chỉ có dịch chiết compost giai đoạn 1 và 2 làm có ức chế đáng kể lên sự nở trứng [22].
Theo một nghiên cứu về đánh giá khả năng kiểm soát tuyến trùng của các loại compost khác nhau lên cây đậu đũa được thực hiện tại trường đại học kỹ thuật Ladoke Akintola (Ogbomoso, Nigeria) kết quả cho thấy compost làm giảm đáng kể số lượng các bướu rễ ở rễ, kích thích sự phát triển của lá và chiều cao của cây, hơn
nữa mật độ các nhóm tuyến trùng Meloidogyne spp., Xipinema sp., Helicotylenchus
sp.cũng giảm đi đáng kể. Thử nghiệm được tiến hành trên đồng ruộng với bốn mô hình thử nghiệm gồm: thử nghiệm với compost được ủ từ vỏ bắp khô, thử nghiệm với compost được ủ từ vỏ sắn, thử nghiệm với compost được ủ từ lá hoa hướng dương và thử nghiệm đối chứng. Kết quả cho thấy tỷ lệ tuyến trùng giảm đáng kể
(69% - 53%) đối với nhóm Meloidogyne spp., compost được ủ từ lá hoa hướng
dương cho kết quả cao nhất (69%), sau đó là compost ủ từ vỏ bắp (54%), compost ủ
đối với nhóm Xipinema sp. tỷ lệ giảm là 59% - 49%. Thử nghiệm ở cả ba compost
đều thấy số lượng lá cũng như chiều cao cây tăng lên, hơn nữa số lượng trái và hạt tăng lên rất nhiều, làm tăng sản lượng và chất lượng vụ mùa thu hoạch được. Kết quả này được giải thích như sau: khi compost được bón vào đất, quá trình phân hủy xảy ra khi đó nó sẽ tiết ra các chất dinh dưỡng cũng như các độc tố. Các chất dinh dưỡng cung cấp cho cây, kích thích sự phát triển của cây, cả ba compost đều có chất lượng tốt với hàm lượng N, P, K, Fe, Cu, Zn rất cao, cao nhất là compost ủ từ vỏ bắp có hàm lượng Cu (140mg/kg-1), P (11,4g/kg), K (11,7g/kg); trong khi đó các độc tố cũng như các vi sinh vật đối kháng được sản sinh trong quá trình phân hủy của compost sẽ tác động kiểm soát lên tuyến trùng [32].
2.7.3.2 Cơ chế tác động của compost lên tuyến trùng ký sinh thực vật [17, 18, 22, 28, 30] 28, 30]
Alam và Jairajpuri, M.S.(1990) đã đưa ra cơ chế tác động của neem nói riêng và của phân hữu cơ nói chung lên tuyến trùng ký sinh thực vật như sau [28]:
- Làm thay đổi các đặc tính lý hóa của đất, ngăn chặn sự phát triển của