(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu thực trạng ô nhiễm môi trường và xây dựng quy trình chế biến phân bón hữu cơ sinh học từ bã dong riềng tại xã xuân vân, huyện yên sơn, tỉnh tuyên quang​

Nhiều đoạn kênh mương bị tắc nghẽn, nước đặc quánh, đen sì, … Một thực tế đáng báo động là trong quá trình sản xuất tinh bột Dong riềng, tỷ lệ thành phẩm sau khi chế biến chỉ được 25 - 3

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

––––––––––––––––––––––

TẠ PHƯƠNG THU

NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẾ BIẾN PHÂN BÓN HỮU CƠ SINH HỌC TỪ BÃ DONG RIỀNG TẠI XÃ XUÂN VÂN,

HUYỆN YÊN SƠN, TỈNH TUYÊN QUANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

THÁI NGUYÊN - 2019

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

-––––––––––––––––––––––

TẠ PHƯƠNG THU

NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẾ BIẾN PHÂN BÓN HỮU CƠ SINH HỌC TỪ BÃ DONG RIỀNG TẠI XÃ XUÂN VÂN,

HUYỆN YÊN SƠN, TỈNH TUYÊN QUANG

NGÀNH: SINH THÁI HỌC

MÃ SỐ: 8.42.01.20

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS LƯƠNG THỊ THÚY VÂN

THÁI NGUYÊN - 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi dưới sự

hướng dẫn của TS Lương Thị Thúy Vân, giảng viên khoa Sinh học, trường Đại

học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm

Tác giả

Tạ Phương Thu

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ chuyên ngành Sinh thái học, tại khoa Sinh học Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, tôi đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình

Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc nhất đến cô giáo hướng dẫn

TS Lương Thị Thúy Vân đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức,

kinh nghiệm quý báu để tôi có thể hoàn thành luận văn này

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm, phòng quản lý Đào tạo Sau Đại học, tập thể các thầy cô giáo khoa Sinh học Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, đã nhiệt tình giảng dạy

và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi học tập và nghiên cứu tại trường

Tôi xin trân trọng cảm ơn Sở Giáo dục & Đào tạo tỉnh Tuyên Quang, BGH trường THPT Xuân Vân đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong thời gian tôi đi học

Tôi chân thành cảm ơn Sở Công thương tỉnh Tuyên Quang, các hộ sản xuất chế biến tinh bột dong riềng tại xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang đã tạo điều kiện giúp đỡ khi tôi thực hiện nghiên cứu đề tài tại địa phương

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới toàn thể gia đình, bạn

bè và đồng nghiệp đã luôn cổ vũ, động viên tôi trong suốt thời gian qua

Trong quá trình thực hiện luận văn, do còn hạn chế về mặt thời gian, kinh phí cũng như trình độ chuyên môn nên không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được những ý kiến quý báu của thầy cô giáo, các nhà khoa học, cùng bạn bè, đồng nghiệp

Tôi xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2019

Tác giả

Tạ Phương Thu

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục viết tắt iv

Danh mục bảng v

Danh mục hình vi

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2

Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và tác động tới môi trường từ các cơ sở chế biến Dong riềng từ các làng nghề ở Việt Nam 3

1.2 Thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và tác động tới môi trường tại Tuyên Quang 7

1.2.1 Thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng tại Tuyên Quang 7

1.2.2 Tác động tới môi trường của hoạt động sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng tại Tuyên Quang 8

1.3 Vai trò của vi sinh vật chuyển hóa chất thải hữu cơ và ứng dụng để sản xuất phân bón hữu cơ sinh học 11

1.3.1 Vai trò chuyển hóa chất thải hữu cơ của vi sinh vật 11

1.3.2 Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật để sản xuất phân bón hữu cơ sinh học 14

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Đối tượng nghiên cứu và thời gian nghiên cứu 22

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 22

2.1.2 Thời gian nghiên cứu 23

2.2 Nội dung nghiên cứu 23

2.3 Phương pháp nghiên cứu 23

2.3.1 Phương pháp điều tra, lấy mẫu và phân tích 23

2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 25

2.3.3 Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của rau Su su 26

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 26

Chương 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN- KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 27

3.1 Điều kiện tự nhiên 27

3.2 Điều kiện kinh tế xã hội 29

3.2.1 Diện tích, dân số 29

3.2.2 Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội 29

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32

4.1 Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường từ các cơ sở sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang 32

4.1.1 Ô nhiễm do nước thải 32

4.1.2 Ô nhiễm do bã thải 38

4.2 Sản suất phân bón hữu cơ từ bã thải Dong riềng 41

4.2.1 Quy trình ủ phân hữu cơ từ bã Dong riềng 41

4.2.2 Diễn biến nhiệt độ của đống ủ theo thời gian 42

4.2.3 Thành phần lý, hóa học của sản phẩm sau khi ủ 44

4.2.4 Đặc điểm cảm quan của sản phẩm phân hữu cơ sau khi ủ 45

4.3 Ứng dụng phân bón hữu cơ sinh học sản xuất từ bã Dong riềng bón cho cây rau su su tại xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang 46

4.3.1 Đặc tính hóa học đất trồng su su tại xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang 46

4.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu cơ sinh học sản xuất từ bã thải Dong riềng đến sinh trưởng phát triển và năng suất rau Su su 47

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 PHỤ LỤC

DANH MỤC VIẾT TẮT

BTNMT

C/N

Bộ Tài nguyên môi trường

Tỉ lệ giữa cacbon và nitơ

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Chất lượng phân bón hữu cơ ủ từ bã thải Dong riềng 19

Bảng 1.2 Tính chất lý, hóa học của bã thải dong riềng sau ủ so với ban đầu 19

Bảng 1.3 Hiệu quả của phân hữu cơ đến năng suất lúa trên đất bạc màu 20

Bảng 1.4 Định lượng bã thải ở các công đoạn sản xuất 21

Bảng 4.1 Chất lượng nước thải tại một số cơ sở sản suất tinh bột Dong riềng tại xã Xuân Vân 33

Bảng 4.2 Thành phần lý, hóa học của mẫu bã thải tại xã Xuân Vân 39

Bảng 4.3 Nhiệt độ đống ủ bã thải dong riềng tại Xuân Vân(oC) 42

Bảng 4.4 Tính chất lý hóa học của sản phẩm sau ủ so với ban đầu 44

Bảng 4.5 Tính chất cảm quan của sản phẩm sau ủ có chế phẩm và đối chứng 45

Bảng 4.6 Đặc tính hóa học của đất trồng su su tại xã Xuân Vân 46

Bảng 4.7 Ảnh hưởng của phân hữu cơ sinh học sản xuất từ bã thải Dong riềng đến sinh trưởng, phát triển của rau Su su 47

Bảng 4.8 Ảnh hưởng của phân hữu cơ sinh học sản xuất từ bã thải Dong riềng đến năng suất của cây Su su 48

Dong riềng 43Hình 4.12 Hình thái đặc điểm sản phẩm phân hữu cơ trước và sau ủ 46

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Đối với người dân miền núi nói chung và tại tỉnh Tuyên Quang nói riêng, Dong riềng là loại cây trồng hết sức gần gũi và quen thuộc Ở một số nơi, người dân quen gọi loại cây này là “cây trời đánh không chết” bởi lẽ Dong riềng có thể trồng được trên rất nhiều loại đất và có khả năng chống chịu rất cao [5]

Dong riềng là loại cây trồng nông nghiệp có giá trị kinh tế khá cao, có thể

sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau nhất là trong công nghiệp thực phẩm Trong y dược học, Dong riềng được dùng để chế huyết thanh ngọt ưu trương và đẳng trương Củ Dong riềng có thể luộc ăn trực tiếp, tinh cất thành bột để làm miến, bánh đa, hạt chân trâu vv…

Trong những năm qua, nhiều làng nghề truyền thống chế biến miến dong đã được khôi phục và phát triển mạnh mẽ Việc sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và làm miến dong đã cải thiện đáng kể cuộc sống của người dân, tạo ra giá trị cao về mặt kinh tế, giải quyết nhu cầu việc làm cho đại bộ phận lao động nhàn rỗi và tăng thu nhập cho người dân, tác động lớn tới phát triển xã hội

Tuy nhiên, sự phát triển này cũng kéo theo các hệ lụy về môi trường tại các thôn bản có chế biến tinh bột Dong riềng Mỗi ngày có hàng trăm tấn củ Dong riềng được nghiền xát thành bã thải xuống sông, suối; hàng nghìn mét khối nước không qua xử lý, tạo ra một dòng nước đen, bốc mùi hôi thối gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Nguồn nước thải chảy qua một số thôn bản, sau đó đổ dồn về sông, đầu nguồn các con suối làm chết cá và các động vật thủy sinh khác Nhiều đoạn kênh mương bị tắc nghẽn, nước đặc quánh, đen sì,

… Một thực tế đáng báo động là trong quá trình sản xuất tinh bột Dong riềng,

tỷ lệ thành phẩm sau khi chế biến chỉ được 25 - 30%, còn lại hơn 70% trọng lượng tồn tại dưới dạng chất thải rắn và lỏng như vỏ, bã Dong riềng Do không

có nơi tập kết nên các chủ hộ đành đổ ra vệ đường, ven sông, suối nên hầu hết

nguồn nước ở các làng nghề đều chứa các thành phần độc hại vượt mức cho phép nhiều lần Tình trạng ô nhiễm môi trường do bã thải và nước thải chưa qua xử lý

từ quá trình sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng đã và đang ảnh hưởng lớn đến môi trường, sức khỏe và đời sống của người dân địa phương [18]

Với mong muốn giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở các làng nghề chế biến nông sản, đặc biệt là nơi chế biến tinh bột Dong riềng, tận dụng nguồn bã thải

Dong riềng xử lý thành phân bón hữu cơ, chúng tôi tiến hành đề tài: “ Nghiên

cứu thực trạng ô nhiễm môi trường và xây dựng quy trình chế biến phân bón hữu cơ sinh học từ bã Dong riềng tại xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu thực trạng ô nhiễm môi trường nước tại nơi chế biến tinh bột Dong riềng xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang

- Xây dựng quy trình kỹ thuật chế biến bã Dong riềng làm phân bón hữu

cơ sinh học và ứng dụng bón cho cây rau Su su

3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

- Đề tài tổng hợp được những số liệu về thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng, công tác xử lý chất thải tại nơi sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng tại xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang và có thể là tài liệu tham khảo cho các địa phương, các tổ chức, cá nhân, tập thể quan tâm và muốn tham khảo các vấn đề có liên quan

- Đề tài đã đề ra kỹ thuật chế biến bã Dong riềng thành phân bón hữu cơ sinh học và áp dụng vào trong sản xuất

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu của đề tài đã sử dụng bã Dong riềng làm phân bón hữu cơ như một nguồn nguyên liệu tận thu, có ý nghĩa thúc đẩy sản xuất rau sạch tại địa phương Kết quả nghiên cứu đã đưa ra giải pháp làm giảm mức độ ô nhiễm môi trường ở các cơ sở sản xuất, chế biến Dong riềng do tình trạng phân hủy bã thải gây ra hiện nay

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và tác động tới môi trường từ các cơ sở chế biến Dong riềng từ các làng nghề ở Việt Nam

Dong riềng (Canna edulis Ker) là cây thân thảo Họ Dong riềng

(Cannaceae) có nhiều tên địa phương khác nhau tại Việt Nam như khoai chuối,

khoai lào, dong tây, củ đao, khoai riềng, củ đót, chuối nước [12]

Dong riềng được nhập vào Việt Nam đầu thế kỷ 19 Năm 1898, người Pháp đã trồng thử Dong riềng ở nước ta nhưng công việc đó đã bị dừng lại vì lúc đó chưa biết cách chế biến tinh bột Dong riềng [2] Tuy nhiên vấn đề trồng Dong riềng vẫn không được quan tâm vì nhu cầu tiêu thụ thấp và công nghệ chế biến không có Từ năm 1986, do nhu cầu sản xuất miến từ bột Dong riềng ngày càng tăng nên loại cây trồng này đã được chú trọng, diện tích trồng tự phát ngày càng được mở rộng Những địa phương trồng Dong riềng với diện tích lớn là Hòa Bình, ngoại thành Hà Nội, Hà Tây, Sơn La, Lai Châu, Thanh Hóa, Hưng Yên, Tuyên Quang, Hà Giang, Đồng Nai Vào những năm 60 của thế kỷ XX, Dong riềng được trồng chủ yếu nhằm đảm bảo an ninh lương thực

và có năm đạt trên 21.000 ha [12]

Hiện nay loại cây này không được đưa vào danh mục thống kê quốc gia, tuy vậy một số nhà nghiên cứu cũng đưa ra con số ước đoán về diện tích Dong

riềng nước ta những năm gần đây khoảng 30 nghìn ha [37] với các giống

Dong riềng lấy củ và dong riềng làm cảnh được trồng khắp cả nước, từ vùng đồng bằng trung du đến các vùng núi cao như Sapa, Bắc Hà (tỉnh Lào Cai), Đồng Văn, Hoàng Su Phì…(tỉnh Hà Giang), Na Rì, Ngân Sơn …(tỉnh Bắc Kạn), Bình Liêu (tỉnh Quảng Ninh), Nguyên Bình, Hòa An…(tỉnh Cao Bằng),

Yên Sơn, Chiêm Hóa…(tỉnh Tuyên Quang) [12]

Dong riềng còn là cây trồng dễ tính, yêu cầu đất không nghiêm khắc nên

có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau vẫn cho năng suất củ cao Nếu trồng

ở nơi đất tốt, một khóm có thể thu được 15-20kg Trồng trên diện tích lớn,

Dong riềng có thể cho năng suất đạt tới 45-60 tấn củ/ha nếu thâm canh Với những đặc điểm này, Dong riềng đã trở thành một loại mặt hàng có nhiều triển vọng phát triển ở vùng miền núi nước ta, có thể phát triển cây Dong riềng trên một phạm vi rộng lớn ở nhiều vùng để tăng nguồn vật liệu cho sản xuất miến,

tinh bột và các sản phẩm khác [38]

Hiện nay, nhu cầu sử dụng miến trong nước và xuất khẩu ngày càng tăng dẫn tới việc chế biến tinh bột Dong riềng ngày càng phát triển Các cơ sở chế biến tinh bột Dong riềng để làm miến chủ yếu ở một số làng nghề tại Quốc Oai, Hoài Đức, Ba Vì (Hà Nội), Trảng Bom (Đồng Nai), Yên Mỹ, Khoái Châu (Hưng Yên), Na Rì, Ba Bể (Bắc Kạn), Nguyên Bình (Cao Bằng), Bình Liêu

(Quảng Ninh)… Tuy nhiên, các quy trình chế biến miến dong ở nước ta hiện

nay vẫn mang tính thủ công chưa đảm bảo chất lượng, trình độ khoa học kỹ thuật trong khâu xử lý bã thải và nước thải còn kém dẫn ô nhiễm môi trường trầm trọng

Xã Dương Liễu, huyện Hoài Ðức, Hà Nội (Hà Tây cũ) là xã có truyền thống chế biến tinh bột Dong riềng Vào chính vụ sản xuất, chế biến kéo dài từ tháng mười đến tháng tư, trung bình Dương Liễu thải ra hơn 200 tấn bã thải từ quá trình chế biến tinh bột Dong riềng không được thu gom, xử lý mà xả thẳng vào hệ thống thoát nước Mặt khác, hệ thống tiêu thoát nước thiếu đầu tư, cải tạo đồng bộ nên thường xuyên xảy ra tình trạng ứ đọng cục bộ Bã thải chảy theo hệ thống thoát nước dân sinh, dồn vào mương Ðan Hoài rồi thải trực tiếp

ra kênh T5 Một phần nhỏ bã thải Dong riềng được công ty TNHH Mặt trời xanh xử lý làm phân vi sinh, phần lớn vẫn xả trực tiếp ra môi trường Ngoài ra, còn thêm lượng chất thải chăn nuôi, phế thải xây dựng, rác thải sinh hoạt càng khiến môi trường ô nhiễm nặng [45]

Nghề chế biến tinh bột ở Minh Hồng có từ năm 1971, do một người thợ của làng nghề Sấu Giá (Hoài Đức) về dạy nghề cho các hộ xã viên Sau khi chế biến thành tinh bột sẽ được bán cho các làng nghề làm miến ở Hoài Đức Đến năm 2001, Minh Hồng được công nhận là làng nghề, người dân trong làng đã

không ngừng đưa các thiết bị máy móc tiên tiến vào sản xuất như máy nghiền, máy xay vỏ Hiện nay, cả làng có 235 hộ với 1.245 nhân khẩu thì có tới 203 hộ làm nghề chế biến tinh bột sắn và Dong riềng Gia đình chị Lương Thị Mận đã

có thâm niên gần 30 năm làm nghề này cho biết: “Trung bình mỗi ngày, gia đình chị chế biến được 2 - 3 tấn nguyên liệu, thu được 1,2 - 1,5 tấn tinh bột” Vào những tháng cao điểm, trung bình mỗi hộ chế biến khoảng 4 tấn nguyên liệu/ngày thì cả làng sẽ thải ra khoảng trên 250m3 nước thải ra môi trường” [7] Trước thực trạng trên, nhân dân trong làng đã cố gắng cải tạo hệ thống thoát nước, nhưng là một làng nằm giữa đỉnh núi Ba Vì nên việc cải tạo gặp rất nhiều khó khăn Dòng suối Víp là nơi mà nước thải trong làng xả ra, do xả nguồn nước bẩn này ra sông Đà nên con sông này cũng chịu chung cảnh ô nhiễm Vào vụ chế biến chính thì những con mương có màu đen kịt Việc nước thải tồn đọng lâu ngày đã ảnh hưởng rất lớn tới nguồn nước ngầm Toàn bộ các

hộ trong làng đều sử dụng nguồn nước giếng khơi, có những giếng đào sâu tới 20m nhưng vẫn có mùi khó chịu Trước thực trạng ô nhiễm môi trường ở Minh Hồng ngày càng nghiêm trọng, UBND xã Minh Quang cùng với Trung tâm Nước sinh hoạt - Vệ sinh môi trường nông thôn và Trung tâm Tư vấn khoa học

- công nghệ và môi trường Hà Tây (cũ) đã tiến hành khảo sát thiết kế, báo cáo

dự án xây dựng hệ thống hầm bioga xử lý nước thải chế biến nông sản của làng nghề Minh Hồng Theo như dự án báo cáo sẽ xây dựng 203 hầm Bioga tại các

hộ gia đình với công suất - 3m3/ngày/hộ Nhưng khi thực hiện vấn đề khó khăn gặp phải là thiếu vốn Chính vì vậy dự án này đã không được triển khai và đến nay cũng không còn tính khả thi Thực trạng ô nhiễm môi trường làng nghề Minh Hồng đang ở mức báo động nghiêm trọng [7]

Từ lâu, người dân xã Tứ Dân (huyện Khoái Châu – Hưng Yên) đã phải chịu ảnh hưởng ô nhiễm nặng nề do chất thải của nghề chế biến Dong riềng Trồng cây Dong riềng lấy củ để chế biến thành tinh bột làm miến là một nghề

đã có từ lâu đời ở Tứ Dân Xã có diện tích đất canh tác là 385.78 ha, trong đó diện tích trồng cây Dong riềng là 296ha (chiếm 77%) Toàn xã có tới 2.070 hộ

trồng và chế biến Dong riềng Việc chế biến Dong riềng cần dùng nhiều nước;

bã và nước xả ra càng nhiều đã làm ách tắc dòng chảy và gây nên sự ô nhiễm môi trường trầm trọng ở xã và các vùng lân cận Hàng năm mùa thu hoạch Dong riềng đến đồng thời cũng là lúc người dân ở xã và các vùng lân cận phải sống chung với ô nhiễm môi trường nặng Nguồn nước ở mương máng, hồ ao

do nước thải và bã Dong riềng xả ra không tiêu thoát được, ứ đọng lại, phân huỷ gây nên mùi hôi thối kéo dài hàng tháng Đến khi những cơn mưa đầu mùa

hạ đổ xuống, nước bị ô nhiễm theo các dòng chảy trôi đi Biết là ô nhiễm môi trường nặng, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống sinh hoạt hàng ngày và sức khoẻ nhưng nhiều năm trôi qua người dân ở đây vẫn phải bám lấy nghề Giá trị kinh

tế của 1 sào canh tác trồng dong xen đỗ và lạc cho thu nhập trên 2 triệu Bà con nông dân ở đây vẫn gọi cây Dong riềng là cây "lười" vì người dân chỉ việc trồng cây xuống rồi thu hoạch, không mất công chăm bón [43]

Các làng nghề chế biến tinh bột từ sắn và Dong riềng khác cũng đang chịu tình hình ô nhiễm như các làng nghề trên như thôn Mạn Đê (xã Nam Trung, Nam Sách, Hải Dương), từng là một điển hình về môi trường xanh - sạch, nay cũng đang "kêu cứu" vì rác và nước thải của làng nghề chế biến nông sản Trong 700 hộ của thôn có tới hơn 300 hộ làm nghề, mỗi ngày thải ra 3 tấn rác, chủ yếu là phế phẩm từ Hành, Tỏi, Bí ngô, Dong riềng Mỗi tuần, rác thải chỉ được thu gom, xử lý một lần Ao, hồ ở đây đã cơ bản được lấp bằng rác, cả làng đều ăn bằng nước mưa, tắm rửa bằng nước giếng khơi, một người dân trong thôn cho biết, sợ nhất vào mùa làm miến, rác như đống rơm trên đường

đi, gom đốt không kịp, gặp mưa là thối um

Tại các cơ sở chế biến miến dong ở huyện Ba Bể (Bắc Kạn), chỉ cần đứng cách xa cơ sở sản xuất miến dong, có thể choáng váng khi phải hứng chịu mùi hôi từ bã thải, kênh mương, đống rác, cống rãnh bốc ra Do không có nơi tập kết nên các chủ hộ đành đổ xuống ao, kênh mương nên hầu hết các nguồn nước

ở các làng nghề đều chứa các thành phần kim loại nặng, asen, axít vượt mức

cho phép nhiều lần [18]

Trong quá trình sản xuất chế biến tinh bột từ Dong riềng đã thải ra một lượng bã rất lớn, gây không ít khó khăn về diện tích bãi chứa nhất là sự ô nhiễm môi trường Thành phần của chúng bao gồm phần lớn là xenlulo, lignin, ngoài ra chúng còn chứa một số độc tố; pH thấp; nhiều loại VSV gây bệnh gây ảnh hưởng đến sinh hoạt, đời sống con người Phế thải này sau khi thải ra không thể sử dụng trực tiếp cho mục đích nông nghiệp mà chúng cần được xử

lý bằng các biện pháp hóa học hoặc sinh học Xử lý phế thải bằng phương pháp sinh học đang là một giải pháp hữu hiệu đang được nhiều nhà khoa học quan tâm Phế thải bã Dong riềng sau khi được xử lý bằng phương pháp sinh học được bổ sung thêm một số loài VSV có ích sẽ là một nguồn nguyên liệu có giá trị phục vụ cho sản xuất nông nghiệp như phân bón hữu cơ vi sinh

1.2 Thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và tác động tới môi trường tại Tuyên Quang

1.2.1 Thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng tại Tuyên Quang

Tại Tuyên Quang, trong những năm gần đây, cây Dong riềng đã khẳng định ưu thế của mình trong việc giúp người dân xóa đói, giảm nghèo và làm giàu hiệu quả Từ chỗ chỉ được canh tác và chế biến tại một số thôn thuộc xã Lực Hành (Yên Sơn), thì nay đã có rất nhiều xã và huyện đã đưa cây Dong riềng vào canh tác Diện tích Dong riềng trên địa bàn tỉnh Tuyên Quang có trên 1800 ha, năng suất ước đạt 65 - 70 tấn/ha, sản lượng củ ước đạt trên 900.000 tấn/năm, tương đương với 18.000 tấn tinh bột ướt được chế biến/năm Dong riềng được trồng tập trung chủ yếu tại huyện Yên Sơn và Chiêm Hóa Diện tích trồng cây Dong riềng tập trung chủ yếu tại một số xã trên địa bàn tỉnh như: xã Lực Hành, xã Phúc Ninh, xã Trung Trực, xã Xuân Vân, xã Kiến Thiết, xã Nhữ Hán huyện Yên Sơn; xã Kim Bình, xã Vinh Quang, xã Bình Phú, xã Yên Nguyên huyện Chiêm Hoá trong đó riêng có xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn diện tích trồng Dong riềng tập trung có khoảng 300 ha, sản lượng đạt khoảng: 20.000 tấn/năm [5]

Việc sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và làm miến dong đã cải thiện đáng kể cho cuộc sống của người dân, giải quyết nhu cầu việc làm cho đại bộ phận lao động nhàn rỗi và tăng thu nhập cho người dân Những năm gần đây, các xã thuộc địa bàn tỉnh Tuyên Quang đã xác định cây Dong riềng là một trong những cây phát triển kinh tế chủ lực của địa phương Nhờ trồng và chế biến Dong riềng, nhiều hộ dân trong tỉnh đã thoát nghèo và trở thành hộ khá, giàu

Từ thực tế thu nhập từ cây Dong riềng của các địa phương, việc quy hoạch, mở rộng vùng nguyên liệu đã được các địa phương hưởng ứng, cho nhân dân đăng ký diện tích Ngành Nông nghiệp tỉnh đã ban hành quy trình canh tác cây Dong riềng đúng khoa học Tỉnh khuyến khích các cơ sở chế biến cải tiến, nâng cao công nghệ các dây chuyền chế biến bột Dong riềng, đề ra các biện pháp nhằm giải quyết chất thải sau chế biến, đảm bảo vệ sinh môi trường; ngành điện lực đã tạo điều kiện cấp điện với công suất phù hợp để các cơ sở vận hành máy móc; tỉnh chỉ đạo các địa phương lồng ghép, đưa các nguồn vốn vay ưu đãi từ các ngân hàng, dự án… về hỗ trợ người dân mở rộng diện tích, đầu tư phân bón và thâm canh; tạo điều kiện vốn cho doanh nghiệp nâng cao quy mô sản xuất

1.2.2 Tác động tới môi trường của hoạt động sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng tại Tuyên Quang

Việc sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và làm miến dong đã kéo theo các hệ lụy về môi trường Hiện nay, tại tỉnh Tuyên Quang có khoảng trên 200 máy chế biến tinh bột Dong riềng, trong đó riêng xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn

có khoảng trên 70 máy; công suất máy của các cơ sở chế biến trung bình đạt khoảng 600 -1.000kg tinh bột/ngày; tương đương với 30-50 tấn tinh bột được sản xuất/ngày Để chế biến 1 tấn dong riềng củ thành tinh bột cần sử dụng 6-10

m3 nước, như vậy mỗi năm để chế biến 20.000 tấn Dong riềng củ đã có 120.000m3 nước chưa qua xử lý, mỗi ngày có hàng trăm tấn củ Dong riềng được nghiền xát thành bã thải xuống suối hàng nghìn mét khối nước không qua

xử lý, tạo ra một dòng nước đen, bốc mùi thối gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng [5]

Theo một số cơ sở sản xuất tinh bột Dong riềng ở xã Lực Hành và xã Xuân Vân, để sản xuất được bột Dong riềng thành phẩm phải sử dụng một loại hóa chất để tẩy trắng và ngâm ủ bảo quản bột Dong riềng Cứ sản xuất 1 tấn bột Dong riềng, chủ cơ sở sản xuất phải thải ra môi trường hàng trăm mét khối nước thải độc hại chưa qua bất kỳ khâu xử lý nào cả Trong khi sản lượng củ Dong riềng toàn vùng là rất lớn, đồng nghĩa với hàng nghìn mét khối nước thải độc hại ra môi trường

Theo cán bộ môi trường xã Xuân Vân, mặc dù các hộ sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng đã giảm hơn so với hai năm trước (2016, 2017), nhưng quy

mô sản xuất lớn hơn, các hộ chế biến khoảng công suất máy của các cơ sở chế biến trung bình đạt khoảng 600 - 1.000kg tinh bột/ngày Tương đương với 30-

50 tấn tinh bột được sản xuất/ngày, nên lượng chất thải lớn Vào lúc cao điểm,

do mặt bằng chật hẹp, các hộ đắp đống bã Dong riềng ven đường, gây ô nhiễm môi trường Lượng nước thải từ chế biến dong rất lớn, nhưng đều không qua xử

lý mà thải trực tiếp ra sông, suối, cống rãnh chung của xã

Các cơ sở chế biến tinh bột Dong riềng tại Tuyên Quang được thành lập dưới hình thức hợp tác xã, hộ gia đình và vận hành theo phương pháp thủ công truyền thống chưa có sự đầu tư bể chứa bột, bể xử lý môi trường, bãi thải và lắp ráp dây chuyền chế biến tinh bột Mặc dù các cơ sở đều có bản cam kết bảo vệ môi trường, tuy nhiên thực tế vốn đầu tư cho việc xử lý ô nhiễm môi trường ở các cơ sở không lớn và rất sơ sài

Hầu hết các cơ sở chế biến tinh bột Dong riềng đều đặt cạnh sông, suối để tiện lấy nước trong chu trình sản xuất Vì vậy, nếu xử lý nước thải không đạt thì hậu quả ô nhiễm diện rộng là khôn lường Phát triển trồng, chế biến Dong riềng

và bảo đảm môi trường khi chế biến là nhiệm vụ song hành Nhận thức rõ điều

đó, Tỉnh ủy, UBND tỉnh Tuyên Quang đã hết sức quan tâm, chỉ đạo vấn đề này

UBND tỉnh đã giao cho Sở Tài nguyên Môi trường chủ trì, phối hợp với các ngành để tìm hướng giải quyết [5]

Theo ông Nguyễn Hoàng Hải, Phó Giám đốc Sở Tài nguyên Môi Trường tỉnh Tuyên Quang, đoàn công tác liên ngành của tỉnh đã kiểm tra vị trí đặt nhà máy, xử lý chất thải, xả chất thải của các doanh nghiệp, hợp tác xã, cơ sở chế biến Dong riềng trên địa bàn toàn tỉnh Trước đó, các huyện, thị phải thống kê chi tiết về các cơ sở chế biến, trong đó đặc biệt lưu ý về hồ sơ bảo vệ môi trường Trên cơ sở kết quả kiểm tra, Sở Tài nguyên Môi trường sẽ chủ trì cùng các ngành đưa ra được quy định cụ thể về bảo vệ môi trường chế biến Dong riềng Ông Hải cho biết thêm, Trung tâm quan trắc môi trường của Sở cũng có thể hỗ trợ được các đơn vị chế biến trong thực hiện xây dựng cam kết bảo vệ môi trường Cái khó nhất hiện nay là việc tìm ra được một công nghệ xử lý môi trường phù hợp cả về chất lượng và giá tiền Xử lý triệt để bằng máy móc hiện đại thì rất tốt nhưng chi phí quá lớn nên các cơ sở không thể đáp ứng được Tại Hợp tác xã chế biến Dong riềng Thắng Lợi ở xã Lực Hành, huyện Yên Sơn có 1 ao chứa nước thải lắng, lọc theo quy định Tuy nhiên, ao chứa này nằm ngay gần suối, lại không đủ chứa lượng nước thải lớn từ 3 máy sản xuất, chế biến công suất 20 tấn củ Dong riềng/ngày nên nước thải chảy tràn xuống suối Theo người dân sống gần khu vực này, cứ bắt đầu từ tháng 10 năm trước đến tháng 2 năm sau khi Hợp tác xã Thắng Lợi đi vào sản xuất thì nước sinh hoạt của một số hộ gia đình bên suối có mùi và không thể sử dụng được Nước thải cũng như bã Dong riềng được đổ ngay bên bờ suối Và chỉ cần một trận mưa lũ thì toàn bộ số nước, rác thải này đều theo dòng nước mà trôi đi [5] Ông Phạm Đình Thắng, Giám đốc Hợp tác xã Thắng Lợi thừa nhận: Hợp tác xã đã phối hợp với Sở NN & PTNT tỉnh Tuyên Quang ứng dụng tiêu chuẩn Vietgap, sản xuất nông nghiệp sạch vào trong quá trình trồng cây Dong riềng

và chế biến tinh bột Dong riềng không dùng hóa chất, phẩm màu Tuy nhiên việc xử lý ô nhiễm môi trường Hợp tác xã chỉ đáp ứng được một phần việc xử

lý nước thải và đã cam kết với chính quyền địa phương là xây dựng hệ thống bể

chứa nước thải đảm bảo chứa nước thải tạm lắng rồi mới xả ra môi trường, cam kết thu gom bã, đóng bao và chuyên chở đúng nơi quy định

Trên địa bàn xã Xuân Vân có khoảng 70 cơ sở sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng Qua kiểm tra, hầu hết các cơ sở sản xuất đều chưa làm tốt công tác bảo vệ môi trường Cụ thể là chưa tuân thủ đúng yêu cầu báo cáo đánh giá tác động môi trường và thực hiện đúng bản cam kết bảo vệ môi trường đã được phê duyệt Việc xử lý chất thải rắn, khống chế phát sinh mùi và thu gom vận chuyển bã thải, chất thải vô cơ… không đúng nơi quy định Một số cơ sở không đầu tư hệ thống xử lý nước thải như đã cam kết hoặc đầu tư mang tính đối phó, không vận hành đúng quy định Công tác vệ sinh công nghiệp, vệ sinh nhà xưởng và thu gom xử lý rác thải không được thực hiện thường xuyên gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến mỹ quan

1.3 Vai trò của vi sinh vật chuyển hóa chất thải hữu cơ và ứng dụng để sản xuất phân bón hữu cơ sinh học

1.3.1 Vai trò chuyển hóa chất thải hữu cơ của vi sinh vật

Trong cấu trúc của thực vật có 3 thành phần cơ bản xenlulo, hemi xenlulo

và lignin Các thành phần này thường có tỷ lệ không giống nhau, chúng thường liên kết với nhau tạo thành một khối và quyết định tính chất hoá lý riêng cho từng loài thực vật [32]

Xenlulo là thành phần cơ bản cấu tạo nên màng tế bào thực vật và là cơ chất phổ biến nhất trong tự nhiên Thông thường xenluloza của tế bào thực vật chiếm 50% tổng số hydrocacbon có trên trái đất Sản lượng xenlulo được tổng hợp hàng năm lớn hơn bất kỳ chất hữu cơ nào khác, trên trái đất chúng chiếm khoảng 4.1010 tấn Lượng xenlulo lớn này nếu không có sự phân giải, chuyển hoá của vi sinh vật thì sẽ đọng lại và tích luỹ dần tràn ngập trái đất [26]

Xenluloza rất phổ biến trong tự nhiên, hàng năm lượng xenluloza do thực vật tổng hợp nên là 1011 tấn và xenluloza thường tồn tại phân bố ở dạng sau :

* Các phế thải nông nghiệp: rơm rạ, thân, lá, vỏ cây…

* Các phế thải công nghiệp chế biến như: gỗ vụn, mạt cưa, bã Dong riềng…

* Các chất thải sinh hoạt: giấy, rác, bao bì…

Hemi-xenluloza cũng là thành phần của thành tế bào thực vật, đứng thứ hai về khối lượng So với xenluloza thì hemi-xenluloza có cấu trúc không chặt,

dễ bị phân giải khi bị axit loãng, đôi khi còn bị phân giải trong nước nóng và chúng dễ dàng bị phân giải bởi enzim hemi-xenluloza [26]

Hemi-xenluloza tồn tại chủ yếu ở các phần như vỏ hạt, bẹ ngô, cám, rơm

rạ Trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật, hemi-xenluloza thường được tạo thành sớm hơn, có thể do hemi-xenluloza dễ đồng hoá hơn xenluloza

Trong tự nhiên quá trình phân huỷ hemi-xenluloza thường xảy ra song song với quá trình phân huỷ xenluloza Những vi sinh vật có khả năng thuỷ phân dễ dàng hemi-xenluloza nhờ tiết ra các enzim endo-1,4 -β-D glucozit thuỷ phân xylan (là loại gốc đường chiếm chủ yếu trong hemi-xenluloza) tạo thành các đoạn ngắn và sau đó β-xylosilaza sẽ thuỷ phân thành các đường đơn xylaza Ngoài ra cũng có sự tham gia của một số các enzim thuỷ phân mạch nhánh.[27] Thành phần cuối cùng là lignin Lignin là một hợp chất cao phân tử, ngưng tụ từ 03 loại rượu, chủ yếu là rượu trans-pcanarilic-cony ferylic và trans-cynapylic [32]

Trong thực vật lignin thường tập trung nhiều ở các mô hoá gỗ và có vai trò như chất liên kết các tế bào, do đó làm tăng độ bền cơ học, tăng khả năng chống thấm, ngăn chặn các chất độc và vi sinh vật gây bệnh cũng như tác động

từ bên ngoài vào [8, 32]

Lignin rất bền với tác dụng của enzim do vậy trong cây lignin chỉ được tạo

ra mà không không tham gia vào quá trình trao đổi chất [32]

Trong tự nhiên lignin có thể bị phân giải bởi nấm mục trắng

(Phanerochaete chryosporium), còn trong thực vật lignin thường tập trung ở

các mô hoá gỗ và có vai trò như chất liên kết các tế bào, do đó mà tăng độ bền

cơ học, tăng khả năng chống thấm, ngăn chặn các chất độc, các vi sinh vật gây bệnh cũng như tác dụng khác từ bên ngoài

Tóm lại, cấu trúc của xenluloza là cấu trúc phức tạp và chặt chẽ, vì vậy mà xenluloza rất bền trong điều kiện tự nhiên Các thành phần tạo thành xenluloza

có cấu tạo và thành phần rất khác nhau, do đó việc phá vỡ cấu trúc này đòi hỏi phải có sự hiểu biết sâu sắc đặc tính của từng phần tạo ra chúng và từ đó sử dụng những chủng vi sinh vật, biện pháp thích hợp để phân huỷ chúng

Vi sinh vật phân giải xenluloza: Là những vi sinh vật có khả năng tổng hợp được hệ enzym xelluloza Trong tự nhiên có rất nhiều loài vi sinh vật có khả năng tham gia vào quá trình phân giải ligno-xenluloza như: nấm, xạ khuẩn,

vi khuẩn Trong điều kiện kị khí các loài nấm phân huỷ xenluloza mạnh hơn nhiều so với các loài vi khuẩn Ngược lại trong điều kiện hiếu khí các loài vi khuẩn lại tỏ ra phân huỷ mạnh hơn so với nấm sợi [26]

Nhiều nhóm có khả năng phân huỷ xenluloza nhờ có hệ enzim xenluloza ngoại bào, trong đó vi nấm có khả năng phân huỷ mạnh vì nó tiết ra môi trường một lượng lớn enzim có đầy đủ các thành phần, đáng chú ý là Tricoderma Trong các loài nấm, vi khuẩn có khả năng phân giải hợp chất xenluloza đáng kể

là những loài sau:

- Nấm mốc: Trichoderma reesei, spotrichum, …

- Vi khuẩn kỵ khí: Clostridium

- Vi khuẩn hiếu khí: Pseudomonas, Achomobacter

- Xạ khuẩn: Steptomyces, Micromonospora, Proactynomyces…

Trong đó Steptomyces có khả năng phân huỷ rác cao, xạ khuẩn này thuộc

nhóm ưa nóng, phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 45 - 500C, thích hợp cho quá trình

ủ rác [26]

Vi sinh vật phân giải hemi-xenluloza: Hemi-xenluloza là enzym ít được người ta nghiên cứu ngoại trừ xynalaza là một hemi-xenluloza rất phổ biến trong tự nhiên Các tác giả cho rằng vi sinh vật tổng hợp xenluloza đồng thời xảy ra quá trình tổng hợp xylanaza, khả năng này thường gặp ở vi sinh vật dạ

cỏ như [5]: Bacteria, Bacillus, Ruminococus…, và các vi khuẩn thuộc chi: Clostridium Ngoài vi khuẩn cũng thấy một số nấm sợi cũng có khả năng tạo

xylanaza như: Mycothecium, Verrucaria, Aspergillus….và nhóm xạ khuẩn Streptomyces, vi khuẩn Bacillus

Vi sinh vật phân giải lignin: Trong tự nhiên, lignin bị phân hủy rất chậm, thường kéo dài hàng tháng thậm chí tới hàng năm Các vi sinh vật tham gia

phản ứng phân hủy lignin thường là nấm mục, xốp như các loài: Allesshera, Pseuosis, Chactomium… Ngoài ra người ta còn thấy các loài nấm trắng như Corrolu versiolor Dolyrus, Polydonic Versicolor và các loài vi khuẩn như Nocardia, Steptomyces, Pseudomonas, Agrobacteriu [26]

Vi sinh vật khử mùi hôi: Tinh bột bao gồm hai cấu tử là amiloza và amilopectin Amiloza là những chuỗi không nhánh bao gồm các đơn phân glucoza liên kết với nhau bằng liên kết 1,4glucozit Amilopectin là chuỗi phân nhánh gồm các đơn phân glocuza gắn với nhau không chỉ nhờ liên kết 1,4 glucozit mà còn nhờ 1,6 glucozit Một số loài vi sinh vật có khả năng sinh

enzim khử mùi hôi như: Candida, Saccharomyces, Endomycopsis, Bac.subtilis, Clostridium, Pseudomonas

Vi sinh vật phân giải protein: Protein có cấu trúc rất phức tạp, đơn vị cơ bản tham gia vào cấu tạo protein là các axitamin, chúng có liên kết với nhau nhờ liên kết peptid (-CONH) Nhóm vi sinh vật phân hủy protein có khả năng sinh tổng hợp các enzym proteasa, peptidaza để phân giải protein thành các axid amin và một phần của các axid amin được vi sinh vật hấp thụ, một phần còn lại thông qua quá trình khử amin tạo thành NH3

Các chủng vi khuẩn như: Bacillus mycoides, Bacillus subtilis, Achromobacter, Pseudomononas fluorences, Clostridium sporogenes

Xạ khuẩn: Steptomyces rimousus, Step griseus

Nấm sợi: Aspergilus oryza, Asp niger, Penicilium camemberti

1.3.2 Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật để sản xuất phân bón hữu cơ sinh học

1.3.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới

Hiện nay rác thải sinh hoạt và phế thải nông, công nghiệp là một thảm họa khó lường trong sự phát triển mạnh mẽ của quá trình sản xuất, chế biến nông công nghiệp và hoạt động của toàn xã hội Phế thải không chỉ làm ô nhiễm môi trường sinh thái, ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm đất, gây độc hại đến sức khỏe con người, vật nuôi và cây trồng, mà còn làm mất đi cảnh quan văn hóa đô thị

và nông thôn

Các nước phát triển như EU, Mỹ, Úc, Nhật Bản, Singapo đều có hệ thống thu gom và phân loại rác thải gia đình, nơi công cộng ngay cả ở các vùng nông thôn Sau đó tái chế phần rác thải hữu cơ thành phân hữu cơ bón cho cây trồng Tại nhiều nước đang phát triển của châu Á như: Thái Lan, Inđônêsia, Malaysia cũng đã có nhiều chương trình giáo dục và nghiên cứu khoa học về thu gom rác thải hữu cơ tại gia và nơi công cộng của thị trấn, thành phố, góp phần làm sạch môi trường và tạo nguồn phân hữu cơ bằng công nghệ sinh học cho sản xuất nông nghiệp [23]

Tại các nước phát triển ở châu Âu và một số nước đang phát triển ở châu

Á như Thái Lan, Malaysia, Ấn Độ đã xây dựng nhiều cơ sở chế biến rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp bằng công nghệ sinh học để sản xuất phân hữu cơ bón cho rau, hoa cây cảnh đem lại hiệu quả kinh tế cao [23]

Tại Úc, Ấn Độ, Thái Lan, Malaysia đã thu gom tàn dư thực vật trên đồng ruộng dùng chế phẩm vi sinh vật xử lý thành phân hữu cơ tại chỗ để trả lại cho đất, làm sạch đồng ruộng và chống ô nhiễm môi trường Tại Đài Loan với công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ phế thải mùn rác, phế thải chăn nuôi công suất hàng trăm ngàn tấn/năm (Lei Chu Enterprise Co., Ltd 2000) Ở Ấn Độ dùng công nghệ vi sinh vật xử lý hèm rượu, bã bùn lọc trong quá trình sản xuất đường để thành phân hữu cơ bón cho cây trồng với công suất hàng chục ngàn

tấn/năm (Công nghệ Bioearth của Alfa- Lavan Ltd, 1998) [23]

Để rút ngắn thời gian cho quá trình ủ và hạn chế tối đa các ảnh hưởng không có lợi của quá trình chế biến phân ủ tới môi trường, kỹ thuật ủ nhanh đã được nghiên cứu đầu tiên tại Ấn Độ, Mỹ, Canada… và áp dụng rộng rãi trên

toàn thế giới Ngoài các yếu tố: cân bằng tỷ lệ C/N, điều khiển nhiệt độ, độ ẩm… các nhà khoa học còn phải quan tâm đặc biệt đến vai trò vi sinh vật khởi động và vi sinh vật làm giàu dinh dưỡng phân ủ Các yếu tố ảnh hưởng tới quá

trình ủ phân bón như sau [29]:

Độ ẩm

Nước là yếu tố rất cần cho quá trình chuyển hóa của vi sinh vật, nếu độ ẩm của nguyên liệu quá thấp, quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ sẽ diễn ra chậm, nếu độ ẩm quá cao, trong đống ủ sẽ xảy ra quá trình phân giải yếm khí Nên điều chỉnh độ ẩm ban đầu từ 50 - 60%, sản phẩm sau quá trình ủ sẽ đạt 30%

Nhiệt độ

Quá trình ủ luôn luôn gắn liền với việc giải phóng năng lượng Nhiệt độ đống ủ tăng nhanh hay chậm phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và sự hoạt động của vi sinh vật Nhiệt độ phù hợp nhất cho quá trình ủ được xác định vào khoảng 550C Nhiệt độ tăng lên 600C, quần thể vi sinh vật trong đống ủ sẽ giảm mạnh Với nhiệt độ trên 700C, độ hoạt động cuả vi sinh giảm 10 - 15% so với tại mức nhiệt 600C, ở nhiệt độ 75 - 820C không còn thấy hoạt động nào của vi sinh vật

Giá trị pH

Khoảng pH thích hợp cho quá trình ủ phân hữu cơ sinh học rất rộng, tuy vậy có nhiều công trình nghiên cứu cho thấy giá trị pH trong quá trình ủ không nên cao hơn 8 pH cao là nguyên nhân làm bay hơi khí NH3 dẫn đến tình trạng thất thoát đạm ra không khí, ảnh hưởng tới chất lượng phân bón sau ủ

Kích cỡ nguyên liệu, nồng độ oxy và quá trình sục khí

Oxy rất cần thiết cho các vi sinh vật hiếu khí Để đảm bảo oxy cung cấp cho vi sinh vật, thể tích khí trong đống ủ phải đạt 20 - 30% Điều này phụ thuộc vào tính chất vật lý của nguồn nguyên liệu, khoảng cách giữa các đơn vị nguyên liệu, áp suất khí trao đổi Kích cỡ nguyên liệu quá nhỏ làm tăng khả

năng phân giải của vi sinh vật nhưng hạn chế lưu lượng khí trao đổi và ngược lại, vì thế cần phải cân đối giữa hai yếu tố này sao cho hiệu quả cao nhất

Thành phần dinh dưỡng

Vi sinh vật có nhu cầu sử dụng N, P, K, C như những nguồn dinh dưỡng

cơ bản Tỷ lệ C/N tốt nhất là từ 25:1 đến 30:1 Nếu tỷ lệ này cao hơn 40:1 sẽ hạn chế sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật khiến quá trình ủ bị kéo dài Nếu tỷ lệ C/N thấp hơn 20:1 sẽ dẫn đến bay hơi đạm trong quá trình ủ Tỷ lệ tốt nhất khi kết thúc quá trình ủ là 10:1 đến 15:1 Tỷ lệ C/P phù hợp của quá trình phân giải là 75:1 đến 150:1 Để tạo điều kiện thuận lợi cho các chủng vi sinh vật phát triển, thông thường người ta bổ sung thêm rỉ mật vào đống ủ nhằm cung cấp nguồn đường và các axit amin cần thiết cho các chủng vi sinh vật

Đảo trộn

Khi quá trình phân giải trong đống ủ bắt đầu thì sự đảo trộn được xem như một quá trình cung cấp không khí cho vi sinh vật phát triển Sự đảo trộn không những cung cấp không khí cho quá trình ủ mà còn làm giảm nhiệt độ đống ủ Nhiệt độ quá cao sẽ hạn chế sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật

Vi sinh vật khởi động và vi sinh vật làm giàu dinh dưỡng

Năm 1980 các kết quả nghiên cứu của Gaur và cộng sự cho thấy việc bổ sung các loại vi sinh vật có khả năng phân hủy xenluloza cao cùng các nguyên

tố dinh dưỡng như đạm dạng hữu cơ, lân dạng quặng photphorit và một số điều kiện môi trường khác đã giúp thời gian ủ phân xuống, từ 4 - 6 tháng còn 2 - 4 tuần Do đó việc bổ sung thêm các vi sinh vật “ngoại lai” rất quan trọng trong ủ

phân compost [39]

1.3.2.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng thành công trong sản xuất phân bón hữu cơ sinh học từ việc xử lý phế thải hữu cơ, phế thải nhà máy chế biến mía đường, phế thải sinh hoạt, phế thải chế biến dứa, phế thải từ nhà máy chế biến tinh bột sắn… Năm 2001, Trung tâm Công nghệ Môi trường (Đại

học Bách Khoa Hà Nội) đã phát triển được giải pháp xử lý ô nhiễm cho các cơ

sở chế biến sắn qui mô 1 tấn nguyên liệu/ngày [23]

Viện Môi trường Nông nghiệp Việt Nam đã nghiên cứu thành công các chủng vi sinh vật có hoạt tính cao có khả năng xử lý nước thải và chất thải rắn Các chủng vi sinh vật đã được ứng dụng trong xử lý ô nhiễm môi trường, tận dụng và tái sử dụng chất thải nông thôn Kết quả nghiên cứu của Viện cho thấy

đã chọn lựa và ứng dụng thành công chế phẩm sinh học xử lý mùi hôi chuồng trại tại làng nghề sản xuất bún và chăn nuôi tập trung tại Hà Tây Chế phẩm này

đã được chuyển giao thành công cho trên 1000 hộ nông dân tại xã Bích Hòa -

Thanh Oai - Hà Nội [19]

Các chủng vi sinh có hoạt tính cao đã được lựa chọn trong xử lý rác thải rắn gồm 5 chủng vi sinh vật Các chủng vi sinh này đã được ứng dụng thử nghiệm trong sản xuất chế phẩm trong xử lý mùi hôi tại khu chăn nuôi tập trung tại Nghệ An, Hà Nội, kết quả cho thấy sau 3 - 5 ngày phế thải chăn nuôi

không còn mùi hôi, góp phần tích cực vào giảm thiểu ô nhiễm môi trường [19]

Thông qua nghiên cứu, Viện Môi trường Nông nghiệp Việt Nam đã tạo ra được các chế phẩm vi sinh vật tổng hợp có có tác dụng phân giải nhanh các chất hữu cơ, ức chế hoạt động các sinh vật gây mùi hôi, tiêu diệt một số sinh vật có hại cho cây trồng, rút ngắn được thời gian ủ và góp phần kích thích sinh trưởng và hạn chế bệnh hại cây trồng Sau 60 ngày xử lý bằng chế phẩm vi sinh vật, một số phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm, rạ, thân lá ngô, lá mía, lá dứa, vỏ trấu cà phê, các bã thải tinh bột sắn, dong riềng ) đã bị phân hủy và trọng

lượng phế phụ phẩm giảm 60 - 70% so với ban đầu [19]

Viện Môi trường Nông nghiệp cũng đã nghiên cứu thành công và ứng dụng men ủ vi sinh vật xử lý phế phụ phẩm làm nguyên liệu sản xuất phân bón hữu cơ sinh học với công suất 10.000 tấn/năm tại tỉnh Đăk Lăk, xây dựng mô hình sản xuất chế phẩm VSV qui mô 10 tấn/năm, chế phẩm đạt mật độ VSV hữu ích 108 – 109 CFU/g, và xây dựng hướng dẫn xây dựng quy trình sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh vật với công suất 1.000 tấn/năm, sản phẩm phân bón

đạt TCVN tại Hà Nội (Hà Tây cũ) và Nghệ An [19]

Viện đã chuyển giao khoa học công nghệ trong lĩnh vực môi trường nông nghiệp, nông thôn về chế phẩm men ủ vi sinh hữu ích xử lý phế phụ phẩm

thành phân bón hữu cơ tại Hà Nội, Hà Tây, Nghệ An, Bắc Giang, ĐăkLăk và Bình Phước, chế phẩm này là kết quả từ đề tài nghiên cứu về vi sinh vật hợp tác với địa phương Ưu điểm nổi bật của chế phẩm là có hoạt tính phân hủy cao, không độc tố và có thể làm giảm tới 70% khối lượng chất thải hữu cơ Sau quá trình phân hủy, các chất hữu cơ bị phân hủy có hàm lượng dinh dưỡng cao và

sử dụng làm phân bón cho cây lúa, cây cà phê, mía vừa mang lại hiệu quả kinh tế cao và cải tạo hàm lượng vi sinh vật trong đất lại tận dụng được nguồn

phế phụ phẩm nông nghiệp đảm bảo môi trường nông thôn [19]

Kết quả thực nghiệm xử lý bã thải Dong riềng làm phân bón hữu cơ tại

xã Dương Liễu, huyện Hoài Đức, Hà Nội (Hà Tây cũ) của Viện Môi trường Nông nghiệp được thể hiện cụ thể ở bảng sau:

Bảng 1.1 Chất lượng phân bón hữu cơ ủ từ bã thải Dong riềng

Thành

phần

N (%)

P 2 O 5

(%)

K 2 O (%)

Axit Humic (%)

Độ

ẩm (%)

Hữu cơ (%)

(Nguồn : Viện Môi trường nông nghiệp, 2012)

Sản phẩm phân bón hữu cơ ủ từ bã thải Dong riềng tại xã Dương Liễu chứa nhiều thành phần và hàm lượng các chất dinh dưỡng có lợi cho cây trồng, trong đó hàm lượng đạm tổng số, chất hữu cơ và pHKCl gần tương đương với tiêu chuẩn về phân bón hữu cơ của Bộ Tài nguyên và Môi trường (TT36 /2010/BNN&PTNT)

Nghiên cứu của Sở Khoa học và Công nghệ Bắc Kạn [18] về tính chất lý,

hóa học của bã thải Dong riềng sau khi ủ so với khi chưa ủ tại huyện Na Rì -

tỉnh Bắc Kạn cho kết quả như bảng sau (bảng 1.2):

Bảng 1.2 Tính chất lý, hóa học của bã thải Dong riềng sau ủ so với ban đầu

TT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Trước

TN

Ủ với chế phẩm

TT36 /2010/BNN

(Nguồn : Sở Khoa học và Công nghệ Bắc Kạn, 2013) [18]

Kết quả ở bảng 1.2 cho thấy, hàm lượng các chất dinh dưỡng chứa trong

bã thải Dong riềng tại trước thời điểm thí nghiệm và sau khi ủ với chế phẩm có

sự thay đổi theo xu hướng tiến gần hơn với tiêu chuẩn về phân bón hữu cơ của

Bộ Tài nguyên và Môi trường (TT36 /2010/BNN&PTNT) Ẩm độ của bã thải giảm nhiều từ 76,60% xuống còn 33,00% Hàm lượng, N tổng số, P2O5 tổng số

và K2O tổng số đều tăng so với mẫu chưa ủ ban đầu Hàm lượng chất hữu cơ tổng số giảm từ 53,28% xuống 22,99% (gần với mức cho phép là 22%)

Theo nghiên cứu cho thấy phân hữu cơ từ bã Dong riềng khi bón cho đất canh tác lúa có tác dụng làm cho đất tơi xốp, tăng độ phì nhiêu cho đất, tăng năng suất, giảm sâu bệnh khô vằn, mốc sương Đặc biệt giảm giá thành sử dụng phân bón cho cây trồng, giải pháp cho việc xử lý bã thải từ quá trình sản xuất miến dong Ngoài ra, phân hữu cơ sinh học từ bã Dong riềng giúp cải thiện vấn

đề môi trường [18]

Số liệu bảng 1.3 cho thấy ảnh hưởng của phân hữu cơ (được sản xuất trên

cơ chất là phân chuồng) đến năng suất cây trồng tại Việt Nam [19]

Bảng 1.3 Hiệu quả của phân hữu cơ đến năng suất lúa

trên đất bạc màu [21]

Nghiệm thức

Năng suất (tấn/ha)

Tăng năng suất so với đối chứng (%)

NPK (đối chứng) 3,63

NPK+4 tấn phân chuồng +

(Nguồn: Viện nghiên cứu kỹ thuật Việt Nam, 2004)

Thử nghiệm ảnh hưởng của phân hữu cơ sinh học lên một số loại cây trồng như lúa, ngô, cây ăn quả nhãn, vải… tại Hà Nội, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Hải Dương, Đăk Lăk nông dân đều cho nhận xét bón loại phân này làm cây phát triển tốt, giảm sâu bệnh, đất xốp và thấy tác dụng của phân bón hữu cơ bền hơn so với bón phân hóa học Năng suất lúa, ngô, quả tăng và có mẫu sản phẩm đẹp hơn [19] Ngoài ra, khi sử dụng các loại phân bón hữu cơ để khai thác các yếu tố dinh dưỡng tiềm tàng trong đất thì đồng nghĩa với khả năng giảm sử dụng các loại phân bón thông thường khác mà giá phân hữu cơ rẻ (do người dân tự sản xuất) nên giúp giảm chi phí sản xuất, tăng lợi nhuận [24]

Trong năm 2017, tỉnh Tuyên Quang có sản lượng củ Dong riềng là 180.000 tấn Thực tế hiện nay, dự kiến tổng công suất chế biến tinh bột Dong riềng (cả hiện có, đầu tư mới và nâng công suất) chỉ đạt 137.400 tấn củ/năm, còn lại lượng nguyên liệu củ Dong riềng được xuất đi các tỉnh khác như Thái Nguyên, Bắc Giang, Hà Nội Phân tích thành phần và tính toán lượng bã thải trong quá trình sản xuất thì lượng bã thải trong năm 2017 như sau:

Bảng 1.4 Định lượng bã thải ở các công đoạn sản xuất

TT Công đoạn Lượng bã thải định

lượng trong 1 tấn củ (kg) Thành phần bã thải

(Nguồn : Sở Khoa học công nghệ Tuyên Quang, 2017)

Theo bảng trên, ta thấy cứ 1 tấn củ được xay xát thì sinh ra 340kg bã thải (độ ẩm 50%), tỉ lệ bã thải là 34% Với lượng sản xuất 137.400 tấn củ thì lượng bã thải hàng năm phát sinh ra là 46.716 tấn Lượng bã thải chỉ được

sử dụng một phần đem bón ruộng, bón cho cây ăn quả: cây bưởi, cây cam, cây hồng khi đã hoai mục, còn lại vẫn bị thải bỏ ra môi trường gây ô nhiễm và mùi khó chịu

Với hệ số thu hồi phân bón là 40% trong quá trình ủ phân hữu cơ sinh học

và nếu tận dụng được tất cả lượng bã thải trên để làm phân hữu cơ sinh học thì thu được 18.686 tấn phân hữu cơ sinh học Qua đó lượng phân hóa học được sử dụng sẽ giảm xuống, đất được cải tạo tơi xốp và đồng thời hạn chế được tình trạng ô nhiễm do bã thải Qúa trình sản xuất phân bón hữu cơ được người dân làm trong lúc nông nhàn, sau vụ sản xuất tinh bột Dong riềng

Lợi dụng vào tiềm năng ứng dụng phân bón hữu cơ sinh học từ bã thải Dong riềng như vậy mà tỉnh đã chỉ đạo cho cán bộ Trung tâm khuyến nông về các địa phương có cơ sở sản xuất tinh bột Dong riềng tập huấn kỹ thuật chế biến bã Dong riềng thành phân bón hữu cơ sinh học

Năm 2017, Sở Khoa học và công nghệ tỉnh Tuyên Quang đã tiến hành tập huấn cho bà con phương pháp ủ bã Dong riềng bằng cách đánh đống, hoặc ủ bằng bể ủ có mái che Phương pháp ủ phân hữu cơ từ bã Dong riềng trong bể ủ

có mái che có ưu điểm là có thể ủ được khối lượng lớn, không tốn kém bạt phủ, bạt lót, không bị úng ngập nước như phương pháp ủ đánh đống Tuy nhiên phương pháp này lại tốn kém hơn vì phải đầu tư xây dựng bể, làm mái che, qúa trình đảo trộn cũng khó khăn hơn

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu và thời gian nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các nguồn thải từ các cơ sở chế biến, sản xuất tinh bột Dong riềng tại xã

Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang

- Kỹ thuật chế biến bã Dong riềng làm phân bón hữu cơ sinh học

- Củ su su giống lấy tại địa phương

2.1.2 Thời gian nghiên cứu

Từ tháng 8 năm 2018 đến tháng 4 năm 2019

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường từ các cơ sở sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng tại xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang

- Xây dựng quy trình chế biến bã Dong riềng làm phân bón hữu cơ sinh học

- Ứng dụng phân bón sinh học từ bã Dong riềng cho cây rau su su

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp điều tra, lấy mẫu và phân tích

2.3.1.1 Phương pháp điều tra tình hình sản xuất của nông hộ

- Sử dụng phương pháp kế thừa để thu thập các thông tin thứ cấp có liên quan ở các đơn vị chức năng thuộc các điểm dự kiến điều tra

- Lập phiếu điều tra để thu thập thông tin liên quan từ các hộ sản xuất

- Sử dụng phương pháp điều tra nhanh nông thôn có sự tham gia của người dân để thu thập thông tin

2.3.1.2 Phương pháp lấy mẫu

 Bã thải: Mẫu bã thải dong riềng được lấy theo TCVN 9466:2012 Lấy 4

mẫu bã thải tại các điểm: đi ra khỏi dây chuyền sản xuất và trước khi vào

bể chứa

 Mẫu nước thải được lấy theo:

- TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1:2006) (hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu và kỹ thuật lấy mẫu)

- TCVN 6663-3:2008 (ISO 5667-3: 2003) (hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu)

- TCVN 5999:1995 (ISO 5667 -10: 1992) (hướng dẫn lấy mẫu nước thải)

Chọn vị trí lấy mẫu điển hình, dựa trên cơ sở mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước thải, đất ô nhiễm lấy 9 mẫu nước thải, đất tại 3 vị trí: đầu nguồn thải (lấy 3 mẫu thải trực tiếp tại cơ sở sản xuất); giữa nguồn: cách điểm đầu nguồn 500m (lấy 3 mẫu tại 3 vị trí khác nhau) và cuối nguồn (ở giữa dòng suối) cách điểm xả đầu nguồn 1000m Mẫu nước được lấy vào chai, mẫu bã thải

được lấy vào túi nilon

 Mẫu phân bón: Mẫu phân bón được lấy theo TCVN 9496 : 2013

 Mẫu đất: Mẫu đất được lấy theo TCVN 7538 – 2 : 2005

2.3.1.3 Phương pháp phân tích

* Đối với mẫu nước thải:

* Đối với mẫu phân bón:

* Đối với mẫu đất:

2.3.1.5 Phương pháp đánh giá độ chín của đổng ủ: Theo tiêu chuẩn Việt Nam

TCVN 7185: 2002 thông qua việc đo nhiệt độ của đống ủ Đo nhiệt độ trong đống ủ theo thời gian nghiên cứu: 3 ngày đo một lần

2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Quy trình ứng dụng công nghệ vi sinh để xử lý bã thải dong

riềng làm phân hữu cơ theo phương pháp ủ hiếu khí [14, 24] Xây dựng quy trình chế biến bã Dong riềng làm phân bón hữu cơ sinh học và ứng dụng bón phân cho cây rau Su su

Công thức thí nghiệm ủ phân:

* Lượng nguyên liệu sử dụng làm công thức nền thí nghiệm (công thức đối chứng):

+ Bã Dong riềng sau khi xử lý sơ bộ: 45 kg

CT1 (đối chứng): Bã Dong riềng sau khi xử lý sơ bộ (45kg), trộn phân đạm, lân, kali, vôi bột và rỉ mật

CT2: Nền thí nghiệm + 0,5g Chế phẩm sinh học Trichoderma

CT3: Nền thí nghiệm + 0,8g Chế phẩm sinh học Trichoderma

CT4: Nền thí nghiệm + 1,0g Chế phẩm sinh học Trichoderma

Thí nghiệm 2: Thí nghiệm ứng dụng sản phẩm phân bón hữu cơ sinh học bón

cho rau su su , gồm có 4 công thức, 3 lần nhắc lại, được bố trí theo sơ đồ sau (Nguyễn Thị Lan, Phạm Tiến Dũng (2005), Giáo trình Phương pháp thí nghiệm, nhà xuất bản Đại học Nông Nghiệp):

CT1 (Đối chứng): (5kg phân chuồng + 0,15kg phân NPK)/ ô thí nghiệm

CT2: (5kg phân hữu sinh học từ bã Dong riềng + 0,15kg NPK)/ ô thí nghiệm CT3: (10kg phân hữu sinh học từ bã Dong riềng + 0,15kg NPK)/ ô thí nghiệm CT4: (15kg phân hữu sinh học từ bã Dong riềng + 0,15kg NPK)/ ô thí nghiệm Diện tích mỗi ô thí nghiệm 1,5m2 (0,5m × 3,0m); trồng rau Su su với mật

độ 05 khóm (5 củ Su su giống) / ô thí nghiệm

Phương pháp bón phân: Bón lót phân hữu cơ sinh học trước khi trồng Su su

2.3.3 Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của rau Su su

2.3.3.1 Thời gian theo dõi các chỉ tiêu như sau

- Lần 1: 50 ngày sau khi trồng

- Lần 2: 55 ngày sau khi trồng

2.3.3.2 Phương pháp đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng của rau

- Số ngọn Su su/khóm: đếm số ngọn mới hình thành sau khi cắt

- Chiều dài ngọn (cm): đo từ gốc của nhánh mới cho đến đầu mút lá dài nhất

- Năng suất Su su (kg): khối lượng ngọn Su su/1 ô thí nghiệm

2.4 Phương pháp xử lý số liệu

Kết quả nghiên cứu của thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2 được xử lý thống kê sinh học bằng phần mềm Excel

Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN- KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU

3.1 Điều kiện tự nhiên

Xuân Vân là một xã miền núi nằm ở trung tâm cụm phía bắc thuộc khu vực thượng huyện Yên Sơn, dọc theo trục đường tỉnh lộ 185 (nay là quốc lộ 2C, chạy song song với dòng sông Gâm), cách tỉnh lỵ Tuyên Quang 22 km, cách huyện lỵ Yên Sơn 17 km Phía bắc giáp 2 xã Quý Quân và Lực Hành, phía nam giáp với xã Tân Long, phía đông giáp với xã Trung Trực, phía tây giáp với

xã Phúc Ninh Xuân Vân nằm trong hệ thống núi thuộc vòng cung Lô - Gâm, trải dọc hai bên bờ sông Gâm, bởi vậy hàng năm nhận được một lượng phù sa tương đối lớn, tạo nên một vùng đất bồi dọc theo hai bờ sông Gâm rất thuận lợi cho việc trồng trọt Có lẽ đây chính là lý do vì sao mà cây trái nơi đây quanh năm luôn xum xuê, tươi tốt, phong phú và đa dạng

Về địa hình, so với các vùng trong huyện, Xuân Vân là một xã thuộc vùng trung du bán sơn địa, địa hình thấp dần từ bắc xuống nam, độ cao trung bình từ 280m - 650m so với mặt nước biển Đất đai của xã chia thành ba phần rõ rệt: Phần địa hình núi cao thuộc các thôn: Vông Vàng 1, Đèo Mủng, Khuôn Khán, Lương Trung, Đô Thượng 3, Đô Thượng 5, Đồng Dài

Phần địa hình núi thấp và đất đồi thuộc các thôn: Vông Vàng 2, An Lạc, Tân Sơn, Vân Giang, Đô Thượng 1+2 +4 +6, Sơn Hạ 1+2+3 +4

Phần địa hình đất bồi tụ và soi bãi thuộc các thôn: Soi Hà, An Lạc, Soi Đen, Soi Éo

Bên cạnh đó, có chỗ địa hình phân bổ không đều, xen kẽ nhau giữa vùng đất cao và đất thấp Có nhiều con suối nhỏ đổ ra sông Gâm Tất cả các vùng đồi, núi này xưa kia đều là rừng rậm, có nhiều thú dữ như hổ, báo… và nhiều loài chim quý, nhiều loài gỗ quý như lim, lát, trò… Hiện nay, rừng tự nhiên của Xuân Vân không còn, song với cơ chế mới, Đảng bộ và nhân dân xã Xuân Vân

đã và đang đẩy mạnh phong trào trồng rừng, góp phần phủ xanh đất trống, đồi

trọc, nhằm phát triển kinh tế, cân bằng hệ sinh thái môi trường cũng như làm đẹp thêm cảnh quan nơi đây

Xuân Vân có loại hình đất đai khá phong phú Trước hết vì nằm ở vị trí

địa lý dọc theo sông Gâm nên xã có hệ thống đất bồi, phù sa rất rộng lớn, tập

trung chủ yếu ở các thôn Vông Vàng 2, An Lạc, Soi Hà, Vân Giang Đây là loại

đất thích hợp trồng màu như ngô, lạc, đậu tương, dong riềng và các cây hoa

màu ngắn ngày Thứ hai, là loại đất được bồi tụ lắng đọng đất màu từ các thung

lũng, sau đó được người dân cải tạo làm ruộng lúa nước Loại đất này được phân bổ rải rác trên toàn xã, trong đó, nơi nhiều nhất phải kể đến là ở các thôn:

Sơn Hạ, Đô Thượng, Đèo Mủng… Thứ ba, là loại đất núi thấp và đất đồi, tập trung ở các thôn Vông Vàng, Quang Trung, An Lạc, Tân Sơn… Đất này thích

hợp trồng cây công nghiệp, trồng rừng như keo, mía, bạch đàn Cuối cùng là loại đất núi cao, loại đất này tuy có diện tích ít hơn so với các xã xung quanh nhưng cũng đảm bảo vai trò làm vành đai bảo vệ rừng đầu nguồn, cung cấp

nước tưới cho việc trồng lúa và các loại hoa màu khác

Cả bốn loại trên tổng hợp lại có thể phân ra 2 thành phần chính là: Đất thịt

và đất sét chiếm ưu thế chủ yếu chiếm 60% Đất Ferarít và FeS (đất đá biến chất do cấu tạo núi hình thành) chiếm 40%

Về thủy văn, địa bàn xã có con sông Gâm chảy theo hướng bắc nam dọc theo trung tâm xã Sông Gâm chiếm một vị trí quan trọng trong đời sống của nhân dân các làng xã Xuân Vân Sông Gâm không những tạo điều kiện giao thông đường thuỷ, cung cấp tưới tiêu thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp, dòng sông Gâm còn tạo ra cảnh quan thiên nhiên tươi đẹp góp phần phát triển du lịch

Với vị trí địa lý như trên, khí hậu của Xuân Vân một năm có bốn mùa: xuân, hạ, thu, đông, chia thành hai mùa nóng ẩm và khô lạnh rõ rệt Mùa nóng

ẩm từ cuối tháng ba đến đầu tháng mười Mùa khô lạnh từ tháng mười đến tháng ba năm sau Nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 20oC đến 25oC Những năm rét đậm, có nhiệt độ xuống thấp 8oC Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.600mm – 1.700mm Độ ẩm không khí trung bình hàng năm dao động

60% đến 80% Hướng gió chủ yếu là gió Đông Nam vào mùa nóng ẩm và gió Đông Bắc mùa khô lạnh

Như vậy, tính chất xen kẽ giữa hai mùa khô lạnh và nóng ẩm mưa nhiều diễn ra rất rõ nét ở Xuân Vân Điều kiện khí hậu nói trên thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp, trồng rừng, chăn nuôi gia súc, gia cầm Nhưng nó cũng gây không

ít khó khăn cho đời sống nhân dân Mùa lũ lụt gây sạt lở đất ven sông Gâm, các triền núi cao, gây ngập lụt thiệt hại hoa màu, gia súc gia cầm Đôi khi thiệt hại đến tính mạng và tài sản người dân Mùa khô lạnh gây nên hạn hán trở ngại cho cây trồng vật nuôi [11]

3.2 Điều kiện kinh tế xã hội

3.2.1 Diện tích, dân số

Xã Xuân Vân có tổng diện tích đất tự nhiên là 3.989,13 ha Trong đó, đất lâm nghiệp là 2.651,25 ha chiếm 66,46%, đất nông nghiệp là 916,93 ha chiếm 22,98% Tổng số hộ gia đình trong địa bàn xã: 2.339 hộ, 9.379 khẩu và có 11

dân tộc cùng sinh sống (bao gồm các dân tộc: Kinh, Tày, Dao, Mông, Cao Lan, Nùng, Hoa, Mường, Thái, Lào, Cờ Lao) Tỷ lệ dân tộc chiếm 47% trong toàn xã

Trên địa bàn xã có 01 chùa Đại bi nằm trên địa bàn thôn Đô Thượng 4, xã Xuân Vân [11]

3.2.2 Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội

- Về nông nghiệp và phát triển nông thôn: Nông - Lâm nghiệp tiếp tục phát triển theo hướng sản xuất hàng hoá, tăng cường thâm canh, sử dụng các giống cây trồng năng suất cao, ứng dụng tiến bộ kỹ thuật trong sản xuất nhằm tăng năng suất, chất lượng sản phẩm cây trồng phù hợp với thị hiếu, thị trường tiêu thụ, tổng sản lượng lương thực hàng năm đạt trên 2.600 tấn, đẩy mạnh sản xuất cây vụ đông trên đất ruộng 2 vụ lúa, từng bước đưa vụ Đông trở thành vụ sản xuất chính, nâng hệ số sử dụng ruộng đạt trên 2,6 lần/năm