Việc xử lí và tận dụng phế phụ phNm nông nghiệp, phế thải chế biến nông sản bằng biện pháp sinh học với mục đích tái tạo nguồn hữu cơ phục vụ cho sản xuất nông nghiệp đang là một giải ph
Trang 1NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VI SINH VẬT LÀM TÁC NHÂN SINH HỌC
XỬ LÝ PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP
Trần Thị Tâm, Lương Hữu Thành, Nguyễn Thu Hà, Phạm Văn Toản, Phạm Bích Hiên
SUMMARY
Study on uses microorganisms for treatment agriculture waste
The result of study showed that Bacillus subtilis (M2.1), Streptomyces hygroscopicus (XK4), Bacillus polyfermenticus (B17) and Bacillus velezensis (CT6) selected from micrbial genetic resources of Soils and Fertilizers Institute can break up organic compounds as cellulose, starch, lexetin and protein According to European Comunity, they have high biosaferty (2 level) and are allowed to apply in common The result of study on effect on treatment of agriculture waste showed that the weigh of agriculture waste reduce 60 - 70% after 60 days treatment with microorganisms
Keywords: Microorganism, organic compounds, treatment agriculture waste
I ĐẶT VẤN ĐỀ
Phế phụ phNm nông nghiệp bao gồm tàn
dư thực vật được để lại sau khi thu hoạch các
sản phNm trồng trọt và phế thải sau quá trình
chế biến nông sản bao gồm các hợp chất
hydratcacbon, protein, photpho khó tan và
một số các hợp chất hữu cơ khác Sản phNm
sau quá trình phân hủy ngoài tác dụng cung
cấp dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng còn
có khả năng làm cho đất tơi xốp, cải thiện các
đặc tính của đất, nhất là khả năng giữ nước
Lượng phế phụ phNm nông nghiệp sau
khi thu hoạch được người nông dân sử dụng
như một nguồn nguyên liệu chính để đun nấu,
tuy nhiên hiện nay hầu hết các hộ nông dân
sử dụng các nguồn nguyên liệu khác như
than, gas, điện cho việc nấu nướng nên
phần lớn lượng phế phụ phNm nông nghiệp
sau khi thu hoạch được người nông dân đốt
ngay trên đồng ruộng, việc đốt lượng phế phụ
phNm nông nghiệp trên đồng ruộng đang dần
hình thành một thói quen không tốt, không
những gây ảnh hưởng xấu tới môi trường sinh
thái mà còn rất lãng phí nguồn nguyên liệu có nguồn gốc thực vật này
Trong chế biến nông sản, đặc biệt là chế biến cà phê, lượng phế thải (vỏ trấu, vỏ thịt ) thải ra sau quá trình chế biến là rất lớn, đây cũng là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường sinh thái, ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng dân cư Việc xử lí và tận dụng phế phụ phNm nông nghiệp, phế thải chế biến nông sản bằng biện pháp sinh học với mục đích tái tạo nguồn hữu cơ phục vụ cho sản xuất nông nghiệp đang là một giải pháp hữu hiệu, thu
hút được sự quan tâm của các nhà khoa học
II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠN G PHÁP
N GHIÊN CỨU
1 Vật liệu nghiên cứu
+ Phế phụ phNm nông nghiệp: Rơm, rạ, thân lá ngô, lá mía, lá dứa, vỏ cà phê sau chế biến ướt
+ Các chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu do Quĩ Gen vi sinh vật Trồng trọt, Viện Thổ nhưỡng N ông hóa cung cấp
Trang 22 Phương pháp nghiên cứu
2.1 Thí nghiệm đánh giá khả năng
phân giải phế phụ phm nông nghiệp
Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên, mỗi
công thức nhắc lại 3 lần
CT 1: Phế phụ phNm
CT 2: Phế phụ phNm + Hỗn hợp VSV
(tủ trên bề mặt)
CT 3: Phế phụ phNm + Hỗn hợp VSV
(vùi trong đất và ngập nước)
2.2 Phương pháp phân tích
+ Mật độ vi sinh vật được xác định theo
phương pháp nuôi cấy trên môi trường
thạch đĩa, số lượng vi sinh vật được tính
trung bình trên đơn vị mililít hoặc gam mẫu
thông qua số khuNn lạc hình thành trên đĩa
môi trường
+ Khả năng phân giải xenlulose được
xác định theo phương pháp tạo vòng khuếch
tán trên môi trường thạch có chứa CMC
+ Khả năng phân giải tinh bột được xác
định theo phương pháp tạo vòng khuếch tán
trên môi trường thạch có chứa tinh bột
+ Xác định khả năng phân giải protein:
Sử dụng phương pháp khuếch tán trên
thạch đĩa với cơ chất cazein và thuốc thử là HgCl2 1%
+ Xác định khả năng phân giải photphat hữu cơ bằng phương pháp đo vòng phân giải lexitin trên môi trường thạch: Vòng tròn trong suốt bao quanh khuNn lạc (đối với trường hợp cấy điểm) hoặc lỗ thạch (đối với trường hợp khoan lỗ)
+ Độ Nm được xác định theo 10 TCN
302 - 2005
III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
1 Lựa chọn tổ hợp vi sinh vật phân giải phế phụ ph,m nông nghiêp
Trong tự nhiên vi sinh vật đóng vai trò
quan trọng trong các chu trình chuyển hóa
hợp chất hữu cơ Với mục tiêu lựa chọn một tổ hợp vi sinh có khả năng chuyển hóa các chất hữu cơ sử dụng trong xử lý nhanh phế phụ phNm nông nghiệp, đề tài đã tiến hành đánh giá hoạt tính sinh học các chủng
vi sinh vật chuyển hóa các hợp chất hữu cơ
từ Quỹ Gen vi sinh vật Trồng trọt - Bộ môn
Vi sinh vật, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học được thể hiện trong bảng 1
Bảng 1 Hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật
Kí hiệu chủng VSV Đường kính vòng phân giải (D - d), cm
Xenlulose Lexitin Tinh bột Protein
Ghi chú: (+): Vòng phân giải nhỏ (< 0,05 cm)
( - ): Không có hoạt tính
Trang 3Kết quả bảng 1 cho thấy 4 chủng vi sinh
vật M2.1, XK4, B17 và TC.6 có khả năng
chuyển hóa các hợp chất xenlulose, tinh bột,
lexitin (photphat hữu cơ) và protein cao
nhất Chủng M2.1 ngoài hoạt tính phân giải
tinh bột còn có hoạt tính phân giải xenlulose
Bảng 1 cũng cho thấy chủng XK4 ngoài hoạt
tính phân giải xenlulose còn có thêm hoạt
tính phân giải tinh bột, chủng B17 ngoài khả
năng chuyển hoá photphat hữu cơ còn có
khả năng phân giải protein, tính chất đa hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật này rất có ý nghĩa trong việc nghiên cứu sử dụng
vi sinh vật làm tác nhân sinh học xử lý phế phụ phNm nông nghiệp
Bốn chủng vi sinh vật lựa chọn được định tên và đảm bảo an toàn sinh học theo tiêu chuNn chung của Cộng đồng châu Âu
Tổ hợp vi sinh vật lựa chọn được trình bày trong bảng 2
Bảng 2 Tổ hợp vi sinh vật được lựa chọn
Kí hiệu chủng VSV Tên chủng VSV Đường kính vòng phân giải (D - d), cm
Xenlulose Lexitin Tinh bột Protein
Ghi chú: ( - ): Không có hoạt tính
Phương pháp cấy vạch được sử dụng
để đánh giá khả năng hỗn hợp của các
chủng vi sinh vật lựa chọn Kết quả đánh
giá cho thấy, các chủng vi sinh vật được
lựa chọn có khả năng cùng tồn tại trong
điều kiện hỗn hợp, chúng không cạnh
tranh, ức chế lẫn nhau và cùng sinh trưởng
phát triển
2 Khả năng sử dụng vi sinh vật trong phân giải phế phụ ph,m nông nghiệp
Kết quả đánh giá ảnh hưởng của hỗn hợp các chủng vi sinh vật đến một số loại phế phụ phNm nông nghiệp sau khi được xử
lý được thể hiện trong bảng 3
Bảng 3 Tính chất cảm quan của phế phụ ph'm
Rơm, rạ Thân lá ngô Lá mía Lá dứa Vỏ trấu cà phê
Cơ giới:
- Đối chứng
- Thí nghiệm
Dai Mủn
Dai Mủn
Dai Mủn
Dai Mủn
Dai Mủn Màu sắc:
- Đối chứng
- Thí nghiệm
Vàng xám Xám nhạt
Vàng Xám nhạt
Vàng Xám nhạt
Vàng Xám tro
Vàng sẫm Nâu đen Mùi:
- Đối chứng
- Thí nghiệm
Thơm, ngái Không mùi
Ngái Không mùi
Không mùi Không mùi
Thơm, ngái Không mùi
Hôi Không mùi
Kết quả cho thấy sau 25 ngày xử lý với
hỗn hợp vi sinh vật, màu sắc của nguyên liệu
đã có những thay đổi đáng kể so với lúc chưa ủ, điều đó chứng tỏ quá trình chuyển
Trang 4hoá các hợp chất hữu cơ trong nguyên liệu
đã xảy ra nhờ hoạt động sống của vi sinh vật
và các phản ứng lý, hoá học Kết quả nghiên
cứu cho thấy sản phNm tạo thành sau khi
được xử lý bằng hỗn hợp vi sinh vật có sự
thay đổi về màu sắc, mủn và tơi xốp
Sự thay đổi tính chất lý học của các nguồn nguyên liệu trước và sau khi ủ so sánh với đối chứng không sử dụng chế phNm VSV được trình bày trong bảng 4
Bảng 4 Sự thay đổi trọng lượng của phế phụ ph'm trước và sau khi xử lý
Loại Thời gian Tỷ lệ giảm trọng lượng so với ban đầu (%)
Rơm, rạ
Thân lá ngô
Lá mía
Lá dứa
Vỏ trấu cà phê
Kết quả bảng 4 cho thấy:
Khi sử dụng chế phNm vi sinh vật bằng
biện pháp tủ bề mặt hoặc vùi trong đất và
cho ngập nước (CT 2, CT 3) trọng lượng
phế phụ phNm giảm đi nhiều hơn so với
không sử dụng
Về thời gian tác động khi sử dụng chế
phNm vi sinh vật (CT 2, CT 3) trọng lượng
của tất cả các loại nguyên liệu giảm đáng kể
sau 25 ngày xử lý với chế phNm vi sinh vật;
tại thời điểm kiểm tra sau 45 ngày và 60
ngày thì trọng lượng của phế phụ phNm vẫn tiếp tục giảm nhưng không đáng kể
Tóm lại sử dụng chế phNm vi sinh vật
có tác dụng làm giảm trọng lượng cơ chất phế phụ phNm nhanh hơn so với không sử dụng Điều này cũng chứng tỏ rằng các chủng vi sinh vật được lựa chọn để xử lý phế phụ phNm nông nghiệp đã mang lại hiệu quả kinh tế cao do cung cấp thêm dinh dưỡng cho cây trồng trong quá trình sinh trưởng và phát triển
Trang 5IV KẾT LUẬN
Từ Quĩ Gen vi sinh vật Trồng trọt đã
lựa chọn được 1 tổ hợp vi sinh vật có khả
năng chuyển hóa một số các hợp chất hữu
cơ trong đó gồm:
- Chủng Bacillus subtilis (M2.1) có hoạt
tính phân giải tinh bột (đường kính vòng
phân giải = 3,6 cm) và phân giải xenlulose
(đường kính vòng phân giải = 3,6 cm)
- Chủng Streptomyces hygroscopicus
(XK4) có khả năng phân giải xenlulose
(đường kính vòng phân giải = 5,1 cm) và
phân giải tinh bột (đường kính vòng phân
giải = 1,6 cm)
- Chủng Bacillus polyfermenticus (B17)
ngoài khả năng phân giải hợp chất photphat
hữu cơ (đường kính vòng phân giải lexitin
= 2,6 cm) còn có khả năng phân giải protein
(đường kính vòng phân giải = 1,2 cm),
- Chủng Bacillus velezensis (CT6) có
hoạt tính phân giải protein (đường kính
vòng phân giải = 2,1 cm)
Sau 60 ngày xử lý bằng chế phNm vi
sinh vật, phế phụ phNm nông nghiệp đã bị
phân hủy (bị mủn hẳn) và trọng lượng phế
phụ phNm giảm 60 - 70% so với ban đầu
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 6guyễn Lân Dũng (dịch từ 6hà xuất
bản Moscow), 1982 Thực hành Vi sinh
vật học, Nhà xuất bản Đại học và
THCN
2 6guyễn Lân Dũng & cộng sự, 1976
Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh
vật học, tập 1, 2 Nhà xuất bản Khoa
học Kỹ thuật Hà Nội
3 R.V Mirsa, R.6 Roy, H Hiraoka, 2003
On - farm composting method, Food
and Agriculture Organization of the
United nations - Rome
4 Sin R.G.H, 1951 Microbial decomposition
of cellulose Rainhold, New York
5 Sheela Srivastava, P S Srivastava,
2003 Understanding Bacteria, Springer
6 Subrao, 1980 Organic matterial manual, Indian
1gười phản biện: Bùi Huy Hiền
Trang 6T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam
6
