sinh vật
a) độ ẩm
Eliot (1997); Ken-Ichiro và cs., (1999) ựã cho rằng ựộ ẩm của ựống ủ là yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng ựến số lượng, thành phần và hoạt ựộng của vi sinh vật, vì vậy ựộ ẩm ảnh hưởng ựến nhiệt ựộ và thời gian kết thúc quá trình ủ. Trong quá trình ủ phân, vi sinh vật cần ựộ ẩm ựể phân huỷ chuyển hoá các chất dinh dưỡng thành các chất mới, mặt khác khi hoạt ựộng vi sinh vật cũng tạo ra nước.
Eliot (1997); Waskman and Gerretsen (1931) khẳng ựịnh rằng ựộ ẩm cao quá 65% sẽ ngăn cản dòng khắ thổi vào ựống ủ do nguyên liệu quá ướt, các khe hổng sẽ bị lấp ựầy nước làm giảm diện tắch tiếp xúc của phế thải với không khắ, các vi sinh vật hiếu khắ không phát triển ựược, quá trình yếm khắ xảy ra gây khó chịu, ựồng thời kéo dài thời gian ủ. Nếu ựộ ẩm quá thấp ở dưới mức 40% sẽ không ựủ nước cho các hoạt ựộng trao ựổi chất của các vi sinh vật, do ựó quá trình ủ sẽ chậm lại. Còn nếu ựộ ẩm ở dưới mức 20% thì chỉ còn rất ắt vi sinh vật hoạt ựộng. độ ẩm thắch hợp nhất cho quá trình ủ là 40 Ờ 60%.
b) pH
Theo Roger (1993); Jan Beyea and cs., (1995), pH ban ựầu của nguyên liệu dùng làm phân ủ cần dao ựộng trong khoảng 5-7. Giai ựoạn ựầu của quá trình ủ thường pH bằng 6, sau 2-4 ngày pH giảm xuống 5 do axit hữu cơ ựược sinh ra, tại thời ựiểm này các loại nấm chịu axit ựóng vai trò cực kỳ quan trọng trong ựống ủ. Tuy nhiên, trong quá trình ủ khi nhiệt ựộ tăng cao, các vi sinh vật nhanh chóng phân huỷ các axit hữu cơ này, do ựó pH dần dần tăng lên ựến mức trung tắnh thậm chắ hơi kiềm (pH 7,5-8,5)
Theo Jan Beyea và cs. (1995), việc khống chế pH trong ủ hiếu khắ là không quan trọng lắm, nhưng nếu xảy ra quá trình yếm khắ sẽ sinh ra nhiều axit hữu cơ do ựó làm giảm pH của ựống ủ. Cho cacbonat, vôi và các chất có tắnh kiềm khác vào trong
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 16
ựống ủ có vai trò chất ựệm làm cho pH không xuống quá thấp, nhưng nếu bổ sung quá nhiều vào ựống ủ ựể pH chạm ựến 9 sẽ gây ra hiện tượng mất nitơ dưới dạng khắ ammoniac bay lên do ựó làm mất nguồn nitơ cho vi sinh vật, vì vậy mà quá trình phân huỷ các chất sẽ bị chậm lại.
c) độ thông khắ
Roger (1993) nhận ựịnh không khắ nhằm cung cấp oxy cho các vi sinh vật hiếu khắ tiến hành quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ nhanh chóng, không gây mùi khó chịu là hai ựặc ựiểm nổi bật của quá trình ủ hiếu khắ so với ủ yếm khắ, ựồng thời làm giảm ựộ ẩm ban ựầu cao trong ựống ủ, có tác dụng tản nhiệt trong ựống ủ.
Oxy ựược cung cấp thông qua hai con ựường chắnh ựó là qua sự khuếch tán của không khắ và thổi khắ cưỡng bức. Lượng oxy cung cấp bởi khuếch tán không ựáng kể chiếm 0,5-5% tổng lượng oxy ựòi hỏi do vậy thổi khắ cưỡng bức là nguồn cung cấp khắ chủ yếu của phương pháp ủ hiếu khắ.
d) Tỷ lệ C/N
Nakasaki and Yaguchi (1992); Nishan and Has (1995); Richard (1992) cho rằng ựể quá trình ủ thật sự hiệu quả thì vi sinh vật cần ựược cung cấp ựầy ựủ các chất dinh dưỡng thiết yếu ở dạng có thể dùng ựược, với lượng ựầy ựủ và tỷ lệ thắch hợp. Các chất dinh dưỡng ựược vi sinh vật ựòi hỏi với lượng lớn bao gồm: cacbon, nitơ, photpho và kali. Vi sinh vật dùng cacbon như là một nguồn cung cấp năng lượng, ngoài ra chúng cũng dùng cacbon và nitơ ựể tổng hợp nên protein, xây dựng tế bào, và sinh sôi nảy nở. Photpho và kali cũng rất cần thiết cho quá trình trao ựổi chất và sinh sản của tế bào. Trong quá trình ủ thì hoặc là cacbon hoặc là nitơ sẽ là nhân tố hạn chế quá trình phân huỷ diễn ra nhanh.
Gray và cs. (1971b); Hau (1980) khẳng ựịnh tỉ lệ C/N là tỉ lệ giữa tổng lượng cacbon và tổng lượng nitơ có trong thành phần phế thải. Nếu tỷ lệ C/N nhỏ hơn 30 thì quá trình ủ phân diễn ra rất nhanh chóng. Nếu tỷ lệ C/N >50 sẽ ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật, do ựó làm chậm quá trình phân giải và chất lượng sản phẩm kém. Nếu tỷ lệ C/N nhỏ hơn 30 (tức là nồng ựộ C thấp và nồng ựộ N cao) thì ở giai ựoạn ựầu của quá trình ủ sự sinh trưởng của vi sinh vật và sự phân
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 17
huỷ sẽ diễn ra rất nhanh. Tuy nhiên, chắnh vì thế mà lượng oxy có thể dùng nhanh chóng hết và quá trình ủ chuyển sang giai ựoạn yếm khắ, do ựó nếu ựống ủ không ựược thông khắ thì mùi hôi sản phẩm của quá trình yếm khắ sẽ xuất hiện. Khi lượng nitơ quá nhiều thì nitơ sẽ bị mất dưới dạng khắ N2 hoặc NH3 và hiện tượng này cũng gây ựộc cho quần thể vi sinh vật do ựó sẽ ảnh hưởng ựến quá trình ủ. Theo Jan Beyea và cs. (1995); Nishan and Has (1995) nếu tỷ lệ C/N quá thấp thì khi sản phẩm ựược bón vào ựất có thể gây hại cho cây trồng gây hiện tượng Ộựói nitơỢ của cây.
Gotass nghiên cứu về qui trình ủ có mặt của vi sinh vật ựã cho rằng có ba trường hợp xảy ra : (1) Khi lượng cacbon trong phế thải có ắt thì một lượng lớn các khắ NxOy và NH3 sẽ thoát ra ngoài không khắ; (2) Tỷ lệ C/N thắch hợp cho VSV sử dụng thì nitơ mất ựi không ựáng kể; (3) Khi lượng nitơ có ắt hơn lượng cacbon thì một số vi sinh vật sẽ chết và nitơ chứa trong tế bào của chúng sẽ ựược tái sử dụng.
e) Nhiệt ựộ
Nakasaki cho rằng nhiệt ựộ là nhân tố then chốt quyết ựịnh tốc ựộ phân huỷ các chất xơ sợi trong ựống ủ. Nhiệt ựộ của ựống ủ phụ thuộc rất nhiều vào việc nhiệt ựộ do vi sinh vật tạo ra ựã bù lại lượng nhiệt bị mất do quá trình thông khắ kiểm soát, sự làm mát bề mặt, và việc ựộ ẩm giảm. Theo McKinley and Vestal (1985); Strom (1985); Finstein và cs. (1986), nhiệt ựộ từ 35-550C là dải nhiệt ựộ tối thắch cho quá trình ủ bởi vì có rất nhiều vi sinh vật khác nhau cùng tham gia vào việc phân huỷ các hợp chất hữu cơ. Nếu nhiệt ựộ ở dưới 200C, các vi sinh vật không thể hoạt ựộng và quá trình phân huỷ sẽ diễn ra rất chậm. Nếu nhiệt ựộ cao hơn 650C, một số chủng vi sinh vật bị giết hoặc bị hạn chế sinh trưởng phát triển, và sự ựa dạng của vi sinh vật giảm xuống do ựó dẫn ựến tốc ựộ của quá trình phân huỷ sẽ chậm ựi.
Finstein và cs. (1980) khẳng ựịnh nấm và vi khuẩn sinh axit xuất hiện ở giai ựoạn nhiệt ựộ khoảng 25- 300C. đây là những chủng ưa ấm và vai trò quan trọng của chúng là làm tăng nhiệt ựộ của ựống ủ tạo ựiều kiện cho vi sinh vật ưa nhiệt phát triển. Ngoài ra, vi khuẩn ưa ấm phát triển mạnh trong thời gian ngắn
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 18
ựã sinh ra enzyme thuỷ phân phần lớn protein và hydratcacbon dễ phân huỷ. Khi nhiệt ựộ tăng hơn 400C các chủng ưa ấm ựược thay thế bởi nấm, vi khuẩn và xạ khuẩn ưa nhiệt, vi khuẩn có bào tử phát triển ở nhiệt ựộ khoảng 60-700C. Các chủng vi sinh vật ưa nhiệt có vai trò quan trọng trong việc phân huỷ các hợp chất hữu cơ: vi khuẩn ưa nhiệt có khả năng phân huỷ mạnh protein, lipit, hemixenluloza, xạ khuẩn phân huỷ tắch cực tinh bột và làm giảm ựáng kể hàm lượng nước trong ựống ủ, còn nấm ưa nhiệt có khả năng phân huỷ mạnh xenluloza và hemixenluloza. đạt ựược nhiệt ựộ cao trong quá trình ủ phân có thể giết chết ựược vi sinh vật có hại trong ựó, giảm lượng nước có nhiều trong nguyên liệu phế thải tươi, thúc ựẩy quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ nhanh. Và cuối cùng khi nhiệt ựộ ựống ủ hạ xuống dưới 400C thì nấm và vi khuẩn ưa ấm lại xuất hiện trở lại tiếp tục phân huỷ các chất hữu cơ ựể hoàn tất quá trình ủ.