Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh xử lý rơm rạ ứng dụng làm phân bón hữu cơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --- NGUYỄN THỊ HOÀI PHƯƠNG NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM VI SINH XỬ LÝ RƠM RẠ ỨNG DỤNG LÀM PHÂN BÓN HỮU CƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

NGUYỄN THỊ HOÀI PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM

VI SINH XỬ LÝ RƠM RẠ ỨNG DỤNG LÀM

PHÂN BÓN HỮU CƠ

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành : Công nghệ sinh học

Mã số: 60 42 80

Người hướng dẫn khoa học: 1 TS Nguyễn Thế Trang

2 TS Nguyễn Văn Giang

HÀ NỘI - 2012

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thế Trang, Viện Công nghệ Sinh học và TS Nguyễn Văn Giang, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã hướng dẫn, tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Khoa Công nghệ Sinh học và Viện Đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành cám ơn tập thể khoa học Phòng Công nghệ vật liệu sinh học, Viện Công nghệ Sinh học thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp

Nhân dịp này tôi xin cảm ơn lãnh đạo Trung tâm Ứng dụng tiến bộ Khoa học và Công nghệ - Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Bắc Giang, Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Phòng Tài nguyên và Môi trường, Trạm Khuyến nông huyện Tân Yên, Uỷ ban Nhân dân xã Quế Nham huyện Tân Yên cùng bà con nông dân thôn Tiền Đình, xã Quế Nham, huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang đã tạo điều kiện cho tôi được thực hiện các nghiên cứu ứng dụng

Cuối cùng tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn./

Hà Nội, ngày 15 tháng 4 năm 2012

Nguyễn Thị Hoài Phương

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn

và các thông tin trích dẫn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 15 tháng 4 năm 2012

Tác giả

Nguyễn Thị Hoài Phương

2.1 Tình hình ô nhiễm rác thải hữu cơ trên thế giới và ở Việt Nam 3 2.1.1 Tình hình ô nhiễm và xử lý rác thải hữu cơ trên thế giới 3 2.1.2 Tình hình nghiên cứu xử lý rác thải hữu cơ ở Việt Nam 5

2.2 Thành phần rác thải hữu cơ và vi sinh vật phân hủy 17

2.3 Ứng dụng vi sinh vật xử lý phụ phẩm nông nghiệp thành phân bón 23 2.3.1 Các loại vi sinh vật được chọn để tạo chế phẩm 23 2.3.2 Tiêu chí chọn vi sinh vật phù hợp tạo chế phẩm 25

2.4 Phân hữu cơ và vai trò của phân hữu cơ trong sản xuất nông nghiệp 27

2.4.3 Hiện trạng sử dụng phân bón trong sản xuất nông nghiệp 29 2.4.4 Các nghiên cứu về hiệu quả của phân hữu cơ đối với cây trồng 32

3.1.1 Các chủng giống vi sinh và vật liệu nghiên cứu 37 3.1.2 Các loại hóa chất, thiết bị và môi trường sử dụng trong nghiên cứu 37

3.2.2 Phương pháp lên men, tạo chế phẩm xử lý rác thải hữu cơ 43

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… iv

3.2.3 Ứng dụng chế phẩm trong xử lý rác thải hữu cơ 44 3.2.4 Đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ từ rơm rạ đối với cây lúa và cây

cà chua

47

4.1 Đặc điểm sinh học của các chủng vi sinh vật nghiên cứu 49 4.1.1 Đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn nghiên cứu 49 4.1.2 Đặc điểm sinh học của các chủng xạ khuẩn nghiên cứu 54 4.1.3 Khả năng đối kháng giữa các chủng nghiên cứu 56

4.2 Tạo chế phẩm vi sinh vật xử lý rơm rạ làm phân hữu cơ 56

4.2.2 Biến động vi khuẩn và xạ khuẩn trong chế phẩm theo thời gian 56

4.3 Ứng dụng chế phẩm vi sinh trong xử lý rơm rạ tại đồng ruộng thành

phân bón hữu cơ

58

4.3.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm phân hữu cơ từ rơm rạ sau khi ủ 61 4.3.5 Xây dựng quy trình xử lý rơm rạ làm phân hữu cơ 62

4.4 Ứng dụng phân bón hữu cơ từ rơm rạ bón cho cây lúa và cây cà chua 64 4.4.1 Ứng dụng phân hữu cơ từ rơm rạ bón cho cây lúa 64 4.4.2 Ứng dụng phân hữu cơ từ rơm rạ bón cho cây cà chua 70

4.5 Đánh giá hiệu quả kinh tế sử dụng phân bón hữu cơ từ rơm rạ 73 4.5.1 Hiệu quả kinh tế sử dụng phân hữu cơ từ rơm rạ bón cho lúa 73 4.5.2 Hiệu quả kinh tế của phân hữu cơ từ rơm rạ bón cho cây cà chua 74

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

2.3 Ước lượng rơm rạ đốt ngoài đồng ruộng ở các tỉnh vùng ĐBSH năm

2010

11

4.2 Khả năng sử dụng cơ chất theo Kit API 50 CHB của chủng TD02 và

TD04 so sánh với loài trong bảng Index của Kit

52

4.7 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của sản phẩm sau ủ 62

4.8 Các chỉ tiêu sinh trưởng phát triển của cây lúa vụ mùa năm 2011 tại

thôn Tiền Đình, xã Quế Nham, huyện Tân Yên

65

4.9 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa 66

4.10 Các yếu tố sinh trưởng của cây lúa tại thời điểm 10 tuần sau cấy 67

4.12 So sánh ruộng đối chứng và ruộng thí nghiệm 69

4.13 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của cây cà chua 71

4.14 Các yếu tố cấu thành năng suất của cây cà chua 72

4.15 Hiệu quả kinh tế của phân hữu cơ từ rơm rạ bón cho lúa 74

4.16 Hiệu quả kinh tế của phân hữu cơ từ rơm rạ bón cho cà chua 75

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

2.3 Sơ đồ thuỷ phân xenluloza bởi phức hệ xenlulaza G- glucoza 19

4.1 Hình dạng khuẩn lạc và tế bào vi khuẩn để sản xuất chế phẩm 49

4.2 Ảnh sử dụng Kit chuẩn CHB của chủng vi khuẩn sau 48 giờ 51

4.3 Hình dạng khuẩn lạc và tế bào xạ khuẩn dùng để sản xuất chế phẩm 54

4.5 Biến động nhiệt độ đống ủ của các công thức thực nghiệm 59

I MỞ ĐẦU

Các loại cây trồng nói chung và cây lúa nói riêng, sau khi thu hoạch đã lấy đi của đất nguồn dinh dưỡng rất lớn Một phần dinh dưỡng đó nằm trong sản phẩm thu hoạch phục vụ con người, phần không nhỏ còn lại nằm trong phế thải nông nghiệp Hiện nay các phế thải nông nghiệp mà chủ yếu là rơm

rạ thường được người nông dân đốt ngay tại đồng ruộng, gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến người, gia súc, gia cầm và các cây trồng khác, làm mất

đi vĩnh viễn nhiều nguyên tố quan trọng mà cây trồng đã lấy đi từ đất, đặc biệt

là cacbon Tình trạng này tiếp diễn cùng với sự lạm dụng phân hoá học sẽ làm cho đất ngày càng cằn cỗi và chai cứng

Việt Nam là nước xuất khẩu gạo lớn thứ hai thế giới Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn năm 2011, diện tích gieo trồng lúa cả năm ước đạt hơn 7.651,4 nghìn ha, đạt sản lượng 42,3 triệu tấn [4] Tương ứng với diện tích gieo trồng đó, lượng rơm rạ sản xuất ra hàng năm ít nhất là 45,6 triệu tấn Với lượng rơm rạ lớn cần thiết phải có hướng xử lý thích hợp để vừa tránh gây ô nhiễm môi trường, vừa đem lại lợi ích kinh tế Trong nhiều biện pháp xử lý đã được áp dụng thì xử lý rơm rạ làm phân bón hữu cơ là một biện pháp có nhiều ưu điểm hơn cả

Việc xử lý rơm rạ sau thu hoạch làm phân bón ngoài tác dụng giảm thiểu ô nhiễm môi trường do khói bụi đốt rơm còn tạo ra được lượng lớn phân bón hữu cơ chất lượng tốt để bón cho các loại cây trồng, góp phần hạn chế việc lạm dụng phân hoá học và thuốc hoá học trên đồng ruộng mà vẫn đảm bảo được năng suất, nâng cao chất lượng nông sản đồng thời dần lấy lại độ phì nhiêu cho đất, làm tăng hàm lượng các chất khoáng, tăng độ tơi xốp của đất, tăng hàm lượng vi sinh vật hữu hiệu trong đất, giảm thiểu các loại vi khuẩn có hại, các loại mầm mống sâu và bệnh hại Đây là một giải pháp quan trọng trong việc tạo nên một nền nông nghiệp sạch và bền vững

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 2

Hiện nay đã có nhiều phương pháp để xử lý nguồn rơm rạ làm phân bón Tuy nhiên, biện pháp ủ tích cực có bổ sung các vi sinh vật để phân giải nhanh rơm rạ đang được nghiên cứu nhiều nhất, đã tạo ra nhiều loại chế phẩm

có tác dụng phân giải nhanh rơm rạ Mỗi loại chế phẩm đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng trong quá trình xử lý

Trên cơ sở lý luận khoa học và ý nghĩa thực tiễn được trình bày ở trên,

chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Phát triển chế phẩm vi sinh vật xử lý rơm rạ làm phân bón hữu cơ”, với các mục tiêu và nội dung chính sau đây:

Mục tiêu cơ bản của đề tài luận văn:

- Tạo chế phẩm vi sinh vật xử lý rơm rạ làm phân bón

- Hoàn thiện quy trình sử dụng chế phẩm vi sinh vật xử lý rơm rạ trên đồng ruộng làm phân hữu cơ

- Ứng dụng phân hữu cơ từ rơm rạ bón cho cây lúa và cây rau

- Đánh giá hiệu quả kinh tế của phân hữu cơ từ rơm rạ trong sản xuất lúa và rau

Nội dung nghiên cứu:

- Đặc điểm sinh học của các chủng vi sinh vật được sử dụng trong sản xuất chế phẩm tại phòng thí nghiệm

- Tạo chế phẩm vi sinh vật xử lý rác thải hữu cơ làm phân bón

- Xử lý rơm rạ trên đồng ruộng thành phân bón hữu cơ

- Ứng dụng phân bón hữu cơ từ rơm rạ trong sản xuất lúa và rau

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

- Đề tài góp phần bổ sung cơ sở lý luận trong việc nghiên cứu và sản xuất chế phẩm vi sinh vật phân giải xenluloza Đồng thời khẳng định vai trò của loại chế phẩm này đối với sản xuất nông nghiệp

- Đưa ra một giải pháp hữu hiệu trong việc xử lý nguồn rơm rạ góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do phế phụ phẩm nông nghiệp

- Tạo được nguồn phân bón hữu cơ tốt cho cây trồng, giải quyết một phần sự thiếu hụt về phân hữu cơ trong trồng trọt

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 4

II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 TÌNH HÌNH Ô NHIỄM RÁC THẢI HỮU CƠ TRÊN THẾ GIỚI VÀ

Ở VIỆT NAM

2.1.1 Tình hình ô nhiễm và xử lý rác thải hữu cơ trên thế giới

Ô nhiễm rác thải hữu cơ đang là vấn đề lớn đối với tất cả các nước trên thế giới Lượng rác thải hữu cơ phụ thuộc vào mức thu nhập bình quân của mỗi nước Ở Mỹ lượng rác thải sinh hoạt mỗi năm khoảng 254 triệu tấn (năm 2007), trong đó chỉ một phần ba lượng rác thải này được tái chế hoặc sử dụng làm phân bón Theo thống kê, Hồng Kông nằm trong danh sách các nước có lượng rác nhiều nhất, trung bình 918kg/người/năm (năm 2010), tương đương với khoảng 17.000 tấn rác thải mỗi ngày…Với số lượng rác thải lớn như vậy, việc xử lý rác thải hữu cơ đã trở thành ngành công nghiệp thu hút nhiều công

ty lớn Ở Mỹ có Công ty Waste Management Inc, ở Anh có Công ty Att wood PLC, Biffa (BEET PLC), ở Pháp có Công ty Cielyonnaise des Eaxux… Hàng năm các công ty này có tổng thu nhập lên tới hàng trăm triệu đô la Mỹ

Tuy nhiên không phải các nước trên đã giải quyết được triệt để vấn đề

xử lý rác thải hữu cơ, mà việc tập trung các bãi rác chưa được xử lý còn rất nhiều Ở Trung Quốc lượng rác được ví như cơn lũ, hàng trăm xe rác chờ xếp hàng để đợi trút rác xuống khu đất rộng chừng 20 sân bóng Một số chuyên gia cảnh báo, Trung Quốc có thể lâm vào cuộc khủng hoảng sức khỏe trong vài thập niên tới Vì vậy, ô nhiễm do rác thải hữu cơ, đặc biệt là rác thải sinh hoạt đang là vấn đề cấp bách với tất cả các nước trên thế giới

Ở Ấn Độ: Nhà nước khuyến cáo nông dân không nên đốt rơm rạ vì mục đích chống ô nhiễm môi trường Họ khuyến cáo nông dân vùi rơm rạ vào đất

để tăng cường dinh dưỡng cho đất, hoặc dùng làm thức ăn cho gia súc…

Nghiên cứu của tổ chức Rice-wheat consortium for Indo-Gangatic plains (2003) cho rằng nếu cả đồng bằng sông Hằng của Ấn Độ mà tất cả

nông dân đều đốt rơm rạ thì sẽ gây ra ô nhiễm môi trường vô cùng lớn vì diện tích đồng bằng này rất rộng [22]

Việc đốt rơm rạ hay tàn dư cây trồng trong vùng đồng bằng sông Hằng đóng góp khoảng 0,14 triệu tấn khí metan (CH4) (0,8 MMTCE/năm, MMTCE: Million Metric Tons of Carbon Equivalent), giả định rằng một nửa số lượng của tàn dư cây trồng sản sinh ở mức độ 10 tấn/ha (lúa và lúa mì) trong 12 triệu ha thuộc đồng bằng sông Hằng được đốt cháy Số lượng này tương đương 20 % của tổng khí CH4 thoát ra từ cánh đồng lúa nước trong cùng một vùng Khí CO2 sinh ra do việc dùng dầu diesel dể chạy máy nông nghiệp và do quá trình đốt cháy tàn dư cây trồng hoặc rơm rạ Khí N2O do đốt cháy tàn dư cây trồng sản sinh ra 40 g N2O /tấn rơm rạ Nếu như giả định cả đồng bằng sông Hằng với 12 triệu ha được đốt cháy thì 2.000 tấn khí N2O đã phóng thích vào bầu khí quyển [22]

Ở Mỹ: Đã ban hành luật cấm đốt rơm rạ trên ruộng lúa Việc quản lý rơm rạ được khuyến cáo cho nhiều mục đích sử dụng thay thế có ý nghĩa kinh

tế - xã hội và bảo vệ môi trường

Các giải pháp thay thế cho việc không đốt rơm rạ trên đồng ruộng ở Mỹ: vùi rơm rạ vào đất, làm thức ăn gia súc, sản xuất ethanol từ rơm rạ, sản xuất giấy từ rơm rạ, chuyển xuống hầm khí biogas

Từ 1956, Gotaas đã nghiên cứu quá trình ủ nguyên liệu hữu cơ và đưa

ra kết luận: nguyên liệu đầu vào dùng làm phân ủ cần phải có pH từ 5 ÷ 7; trong quá trình ủ giai đoạn đầu, pH đạt khoảng 6, sau 2 ÷ 4 ngày, pH giảm xuống chỉ còn 4,5 ÷ 5 do các axit hữu cơ được sinh ra với lượng lớn; nhưng khi nhiệt độ đống ủ tăng cao thì pH tăng lên theo xu hướng hơi kiềm (7,5 ÷ 8,5) Tác giả cũng cho rằng không nên bổ sung thêm tro, cacbonat hoặc vôi vào đống ủ vì sẽ gây mất đạm dưới dạng NH3 trong điều kiện pH cao Trong quá trình ủ hiếu khí có mặt của vi sinh vật sẽ xảy ra 3 trường hợp sau:

- Khi lượng cacbon trong rác có ít thì một lượng lớn khí NxOy và NH3

sẽ thoát ra ngoài không khí

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 6

- Khi tỉ lệ C/N thích hợp cho vi sinh vật sử dụng thì lượng nitơ mất đi không đáng kể

- Khi lượng nitơ có ít hơn lượng cabon thì một số vi sinh vật sẽ chết và nitơ chứa trong tế bào của chúng sẽ được tái sử dụng [40]

Lamot và Voets (1979) đã dùng 7 vi sinh vật phân giải xenluloza

(Aspergillus sp, Penicillium sp, 2 loài Chaetomium, 1 loài Slerotium rolfsii

và 2 loài xạ khuẩn Streptomyces) để phân giải xenlophan Vì xenlophan có

khá nhiều thành phần các chất bọc ngoài: 10 % nitroxenluloza và clorua polyvinyliden, 90 % xenlophan (trong đó có 76 % xenluloza) nên cơ chất này không tan trong tất cả các dung môi hữu cơ Tác giả nhận thấy nếu để từng vi sinh vật tác dụng thì sự phân giải hầu như không diễn ra, do đó phải dùng hỗn hợp vi sinh vật nói trên Tuy nhiên, xenlophan cũng bị phân giải rất chậm dưới tác dụng của hỗn hợp VSV nêu trên, phải sau gần 100 ngày lên men thì chúng mới phân hủy được 85 % xenlophan Sản phẩm cuối cùng là 30 % protein, 60 % đường hòa tan được dùng làm phân bón [46]

Harper và Lynch (1984) đã nuôi hỗn hợp 2 chủng là T harzianum (phân giải xenluloza) và Clostridium butiricum (cố định nitơ) nhằm làm tăng

khả năng phân giải xenluloza, thành phần chính trong phế thải hữu cơ [41]

Từ các nghiên cứu chuyên sâu nêu trên và rất nhiều nghiên cứu khác

mà trên thế giới đã có khá nhiều loại chế phẩm xenlulaza dùng trong xử lý môi trường và sản xuất phân bón sinh học như:

- Chế phẩm enzym Cellusin thu được từ việc nuôi cấy chủng

Aspergillus niger có hoạt tính xenlulaza khoảng 450.000 đơn vị/g

- Chế phẩm “Biosin” ở Mỹ được sản xuất bằng phương pháp nuôi cấy

bề mặt A oryzae chứa 26 enzym khác nhau trong đó có xenlulaza, amylaza,

proteaza, pectinaza

- Chế phẩm “Cellolignorin” sản xuất được nuôi cấy từ Trichoderma lignorum đã sấy khô đến độ ẩm 13 %, chứa 1 ÷ 50 đơn vị xenlulaza/g Ngoài

ra còn có các hemixenlulaza, pectinaza

2.1.2 Tình hình nghiên cứu xử lý rác thải hữu cơ ở Việt Nam

2.1.2.1 Khái quát chung về rơm rạ

Rơm rạ là thành phần dư thừa của cây lúa sau khi thu hoạch, gồm có thân, bẹ và lá Tùy vào từng giống lúa, rơm rạ có thể chiếm từ 50 ÷ 70 % tổng sản lượng sinh khối sản xuất của cây lúa Các giống lúa cổ truyền có thể tạo

ra đến 70 % sinh khối là rơm rạ và chỉ có 30 % là hạt lúa, còn các giống lúa cải tiến cho rơm rạ khoảng 50 ÷ 60 % tổng sản lượng chất khô

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của rơm rạ [18]

Thành phần hóa học (tính theo % khối lượng) của rơm rạ gồm chủ yếu

là xenluloza (60 %), lignin (14 %), chất béo (1,9 %) và protein (3,4 %) Thành phần nguyên tố (tính theo % khối lượng) như sau C chiếm 44 %, H chiếm 5

%, N chiếm 0,92 % và Oxy chiếm 49% [37] Bảng 1.1 là kết quả phân tích thành phần hóa học của rơm rạ giống lúa khang dân tại Việt Nam do Đặng Tuyết Phương và cs nghiên cứu

2.1.2.2 Hiện trạng xử lý rác thải hữu cơ sau thu hoạch

Cây lúa luôn giữ vị trí trung tâm trong nông nghiệp và kinh tế Việt Nam Khoảng 80 % trong tổng số 11 triệu hộ nông dân tham gia sản xuất lúa gạo, chủ yếu dựa vào phương thức canh tác thủ công truyền thống Việc sản xuất lúa gạo đã tạo ra một lượng lớn phế phẩm từ cây lúa trong đó có rơm rạ

Hầu hết các nước đã và đang tìm kiếm các phương pháp tận dụng rơm,

rạ và xử lý theo cách vừa đem lại hiệu quả kinh tế vừa an toàn, thân thiện với môi trường Theo nghiên cứu của tổ chức FAO, việc sử dụng rơm rạ mang tính truyền thống, thích ứng cho nhu cầu của người dân nông thôn Rơm rạ

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 8

thường được dùng trong những lĩnh vực như làm thức ăn và chất độn chuồng cho gia súc, làm chất đốt, trồng nấm, làm phân ủ compost Hiện nay, các nhà khoa học đã tập trung chú ý tới một số biện pháp xử lý hữu hiệu hơn như sản xuất cồn nhiên liệu sinh học, sử dụng làm nguyên liệu trong công nghiệp giấy, làm phân bón hữu cơ,

Sử dụng rơm rạ làm thức ăn gia súc: Đa số nông dân ở các nước châu Á

bổ sung rơm và cỏ vào trong khẩu phần thức ăn để nuôi trâu bò mặc dù chất lượng của rơm rất kém về protein, nhiều silic và lignin Nông dân thường gom rơm rạ khô chất thành đống ở quanh nhà để dành cho trâu bò ăn dần Ở nhiều nơi, rơm còn được ủ với urê để trở thành thức ăn chăn nuôi có chất lượng hơn, tăng mức tiêu hóa cho trâu bò từ 5 ÷ 7 % [30] Trong điều kiện hiện nay, ngành chăn nuôi chú trọng tăng năng suất nhanh đã hạn chế việc sử dụng rơm rạ làm thức ăn cho trâu bò, thay vào đó là nguồn thức ăn tinh Cùng với quá trình cơ giới hóa trong nông nghiệp, máy cày thay thế cho sức cày bừa của trâu bò khiến số lượng trâu bò ở nông thôn giảm Những nguyên nhân đó dẫn tới sự dư thừa rơm rạ sau thu hoạch Thường ở những khu vực này, lượng rơm rạ dư thừa được đốt ngay tại đồng ruộng gây nhiều nguy hại Rơm rạ từ sản xuất lúa gạo đã trở thành nguồn sinh khối lớn nhất (Bảng 2.2)

Bảng 2.2 Các nguồn biomass chính ở Việt Nam năm 2000 [1]

STT Biomass Lượng (triệu tấn) Tỉ lệ (%)

1 Gỗ thải từ nhà máy cưa 3,1 2,6

sử dụng rơm rạ để đun nấu dẫn tới dư thừa rơm rạ sau thu hoạch

Sử dụng rơm rạ làm phân ủ compost: Cũng theo truyền thống, người nông dân ở nhiều quốc gia đã sử dụng rơm để ủ cùng với phân thải động vật hoặc pha trộn với urê trở thành loại phân hữu cơ tốt cho cây lúa, rau, hoa màu Việc sử dụng phân rơm compost giúp hạn chế ảnh hưởng xấu trực tiếp của thành phần hữu cơ đối với cây trồng Trong quá trình phân hóa rơm rạ, hàm lượng cacbon giảm dần trong khi hàm lượng nitơ tăng lên, tỉ lệ C/N giảm xuống dưới 20 %, hàm lượng nitơ có thể đạt tới 2 % và giảm tỉ lệ cacbonhydrat xuống dưới 35 % Tỉ lệ C/N như vậy phù hợp để bón vào đất, thúc đẩy hệ vi sinh vật đất phát triển, góp phần cải tạo và tăng độ phì nhiêu cho đất Cho tới nay, đã có nhiều nghiên cứu về sử dụng rơm rạ để ủ cùng với chất thải vật nuôi làm phân compost Các nghiên cứu tập trung làm rõ cơ chế của quá trình ủ, vai trò của từng loại nguyên liệu, nhằm mục đích tìm ra các biện pháp rút ngắn thời gian ủ và tạo sản phẩm có chất lượng tốt nhất [34, 35,

36, 38, 47, 48] Ở nước ta, hướng sử dụng này thường chỉ áp dụng tại các hộ gia đình chăn nuôi nhỏ lẻ kết hợp với sử dụng rơm rạ để lót chuồng nên lượng rơm rạ được sử dụng theo cách này không nhiều

Chôn vùi rơm rạ vào đất: Đây là việc làm trả lại cho đất hầu hết các nguyên tố dinh dưỡng mà cây lúa đã lấy đi từ đất, nên nó có tác dụng bảo toàn nguồn dự trữ dinh dưỡng của đất về lâu dài Mặc dù tác dụng trực tiếp lên

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 10

năng suất lúa vụ kế tiếp là không lớn so với việc lấy rơm rạ ra khỏi đồng ruộng, nhưng về lâu dài thì ảnh hưởng này là thấy rõ Nếu kết hợp song song việc bón phân hàng vụ cho lúa cùng với việc vùi rơm rạ vào đất sẽ bảo toàn được dinh dưỡng N, P, K và S cho lúa, và nhiều khi còn làm tăng được dự trữ dinh dưỡng cho đồng ruộng Việc vùi rơm rạ vào đất ướt, sẽ gây ra tình trạng

cố định tạm thời của đạm (N) và làm tăng lượng metan (CH4) phóng thích trong đất, gây ra tình trạng tích luỹ khí nhà kính Khi vùi một lượng lớn rơm

rạ tươi sẽ rất tốn lao động và cần có những máy móc thích hợp cho việc làm đất cũng như có thể gây ra những vấn đề về bệnh cây Việc trồng trọt chỉ nên bắt đầu sau 2 ÷ 3 tuần vùi rơm rạ Các kết quả nghiên cứu hiện tại cho thấy, cày khô, nông 5 ÷ 10 cm để vùi rơm rạ và tăng cường sự thoáng khí cho đất trong thời kỳ bỏ hoá có tác dụng tốt đến độ phì đất trong hệ thống thâm canh lúa-lúa Việc cày khô, nông nên tiến hành sau 2 ÷ 3 tuần sau khi thu hoạch ở những cánh đồng mà thời kỳ bỏ hoá khô-ướt giữa 2 vụ lúa tối thiểu là 30 ngày [13] Biện pháp vùi rơm rạ vào đất mang lại nhiều lợi ích như:

Số lượng cacbon quay vòng hoàn toàn sẽ đạt được nhiều hơn nhờ vào

sự phân giải hiếu khí, do đó hạn chế đến mức tối thiểu ảnh hưởng xấu của các sản phẩm phân giải yếm khí trong giai đoạn sinh trưởng đầu của cây lúa

Tăng cường sự thoáng khí cho đất

Tăng cường được sự khoáng hoá nitơ và sự giải phóng phốtpho cho cây trồng

Làm giảm được sự phát sinh cỏ dại trong suốt thời kỳ bỏ hoá

Làm cho quá trình làm đất được dễ dàng hơn (thường không cần cày đất lần 2)

Sự phóng thích CH4 sẽ ít hơn so với việc vùi rơm rạ lúc làm đất ngay trước khi gieo trồng

Tại các vùng khí hậu nóng ẩm, việc chôn vùi rơm rạ vào đồng ruộng sau khi thu hoạch có thể làm tăng năng suất lúa vào vụ kế tiếp Theo tính toán của các nhà khoa học, cứ vùi 4 ÷ 5 tấn rơm vào ruộng lúa theo cách hợp lý có

thể làm tăng năng suất thêm 0,4 tấn/ha Theo Ponnamperuma (1984), rơm rạ

có thể có ích cho các nơi trồng lúa nước ở Đông Nam Á vì một tấn rơm có thể cung cấp 9 kg N, 2 Kg P và S, 25 Kg K, 70 Kg Si, 6 kg Ca và 2 kg Mg [51]

Sử dụng rơm rạ làm nguyên liệu giấy: Việc sử dụng rơm rạ làm nguyên liệu trong công nghiệp giấy đã được áp dụng ở nhiều nước như Ấn Độ, Banglades, Indonesia, Pakistan, Philippin, Trung Quốc Do hàm lượng lignin trong rơm rạ thấp hơn trong gỗ (< 20 %) nên công nghệ sản xuất giấy từ rơm

rạ tốn ít năng lượng hơn so với công nghệ sản xuất giấy từ nguyên liệu gỗ Tại Trung Quốc, các nhà khoa học đã phát triển thành công công nghệ sản xuất bột giấy từ rơm rạ, công nghệ mới này có thể sản xuất được bột giấy nhiều gấp 4 lần so với gỗ cùng trọng lượng Đây là biện pháp xử lý mang lại nhiều lợi ích, tuy nhiên các dây chuyền công nghệ vẫn chưa được phổ biến rộng rãi để áp dụng

Sản xuất nhiên liệu sinh học từ rơm rạ: Hiện nay, công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học từ rơm rạ đang được nhiều nước quan tâm Đây là một giải pháp có nhiều tiềm năng giúp tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay thế cho nguồn nhiêu liệu hóa thạch đang có nguy cơ ngày một khan hiếm Tại Việt Nam, đã có nhiều nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học từ các nguồn cơ chất xenluloza mà chủ yếu là rơm rạ Gần đây nhất là nghiên cứu của Đặng Tuyết Phương, sản xuất dầu sinh học từ rơm rạ sử dụng phương pháp nhiệt phân không sử dụng xúc tác (ở nhiệt độ 550 oC) hiệu suất tạo nhiên liệu lỏng đạt 25 ÷ 30 % Theo phương pháp này, từ 1 tấn rơm rạ, có thể cho ra 250 kg nhiên liệu lỏng, loại nhiên liệu có thể sử dụng vào nhiều lĩnh vực như sản xuất hóa chất, y dược, công nghiệp, thực phẩm hoặc làm nhiên liệu [18] Một phương pháp chuyển rơm rạ thành nhiên liệu nữa là áp dụng phân giải kị khí nhờ vi sinh vật Với biện pháp này, người ta chuyển rơm rạ xuống hầm khí sinh học (biogas) Qua sự phân giải và tổng hợp của các vi sinh vật thì toàn bộ chất hữu cơ trong rơm rạ sẽ biến thành khí đốt (chủ yếu là khí mêtan) dùng để

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 12

đun nấu, thắp sáng… Phần dịch trong bể là nguồn phân bón rất tốt và rất sạch, còn có thể dùng để đưa vào các ao nuôi thủy sản để tăng năng suất vật nuôi

Sản xuất protein: Các nguồn xenluloza thực vật (gỗ, rơm rạ, bã mía, lõi ngô, ) được chú ý nhiều trong sản xuất protein đơn bào Với biện pháp thủy phân xenluloza bằng axit hoặc bằng enzym tạo dịch thủy phân để nuôi cấy vi sinh vật thu sinh khối

Sử dụng rơm rạ trong sản xuất nấm: Trồng nấm được coi là một trong những biện pháp sinh học tận dụng nguồn rơm rạ có hiệu quả Việc trồng nấm

từ rơm rạ đã được thế giới khuyến cáo như một trong những phương pháp thay thế để giảm nhẹ các vấn đề ô nhiễm môi trường liên quan đến các phương pháp xử lý hiện nay như đốt ngoài trời hay xử lý với đất Trồng nấm trên nền rơm rạ còn mang lại những biện pháp khuyến khích kinh tế đối với nghề nông, coi nguồn phế thải như một nguồn nguyên liệu có giá trị và có thể phát triển các cơ sở kinh doanh sử dụng chúng để sản xuất các loại nấm giàu chất dinh dưỡng và giúp xử lý loại phế thải này theo cách thân thiện môi trường Do vậy tăng cường sử dụng nguồn rơm rạ để phát triển ngành trồng nấm là hướng đi thích hợp để góp phần giảm thiểu tình trạng đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng

Bảng 2.3 Ước lượng rơm rạ đốt ngoài đồng ruộng ở các tỉnh vùng

Sản lượng rơm rạ

Tỷ lệ đốt 20%

Tỷ lệ đốt 30%

Tỷ lệ đốt 40%

Tỷ lệ đốt 50%

Tỷ lệ đốt 60%

Tỷ lệ đốt 70%

Tỷ lệ đốt 80%

Hà Nội 1154,5 865,9 173,2 259,8 346,4 432,9 519,5 606,1 692,7

Vĩnh Phúc 323,2 242,4 48,5 72,7 97,0 121,2 145,4 169,7 193,9

Bắc Ninh 438,5 328,8 65,8 98,7 131,6 164,4 197,3 230,2 263,1

Quảng Ninh 205,9 154,4 30,9 46,3 61,8 77,2 92,7 108,1 123,5

Theo số liệu ước tính của Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT) huyện Bình Giang tỉnh Hải Dương thì tỉ lệ rơm rạ đốt ngoài đồng ruộng chiếm 30 % Ở các nơi gần đô thị như các huyện ngoại thành Hà Nội và một số địa phương có mức thu nhập tương đối cao thì nhu cầu sử dụng rơm rạ làm chất đốt hay làm thức ăn gia súc, ủ phân bón là rất thấp nên tỉ lệ rơm rạ đốt ngoài đồng ruộng có thể đạt tới 60 ÷ 90 % Hơn nữa, nhiều hộ nông dân còn gom rơm rạ vẫn còn tươi thành những đống lớn rồi đốt ngay tại đồng ruộng Rơm rạ đốt tạo thành những đám khói đặc quánh bao trùm cả vùng rộng lớn, ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân sống quanh khu vực

đó và là nguy cơ gây mất an toàn giao thông Đốt rơm rạ được cho là nguyên nhân gây ra tình trạng khói mù dày đặc bao quanh thành phố Hà Nội, Nam Định… Khói rơm rạ cũng được cho là nguyên nhân gây ra rất nhiều bệnh tật liên quan đến hô hấp do gây ra tình trạng ngột ngạt, khó chịu, đặc biệt là vào những ngày nắng nóng oi bức [10]

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 14

Các loại khí thải chủ yếu từ đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng: Theo nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới thì đốt rơm rạ bừa bãi ngoài đồng ruộng sẽ tạo ra nhiều khí thải độc hại vào môi trường [39, 49] Những loại khí thải chủ yếu được tạo ra khi đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng bao gồm khí CO2, CO, CH4, các oxit nitơ (NOx, N2O), oxit sulfua (SOx), non-methan hydrocarbon (NMHC), bụi hay vật chất dạng hạt (như TPM, PM25, PM10), khí Polycyclic Aromatic Hydrocacbon (PAHs), Polychlorinated Dioxins và Furans (PCDD/F) Trong số đó thì lượng khí thải CO2 chiếm tỉ trọng cao nhất Theo Streets và cs (2003) [56], hằng năm lượng khí thải do đốt rơm rạ và các phế thải từ cây ngắn ngày khác ngoài đồng ruộng ở châu Á ước tính đạt 100 ngàn tấn SO2, 960 ngàn tấn NOx, 379 triệu tấn CO2, 23 triệu tấn CO và 680 ngàn tấn CH4 Rất nhiều các khí thải từ đốt rơm rạ là những khí gây hiệu ứng nhà kính như CO2, CH4, N2O, NMHC Ngoài ra các loại khí thải khác như

SOx, NOx có thể tích tụ trong khí quyển gây ra tình trạng mưa axít cũng như gây ra các bệnh liên quan đến đường hô hấp như khó thở, hen suyễn, viêm phế quản [53] Chính vì vậy hạn chế tình trạng đốt rơm rạ bừa bãi sẽ đóng góp vai trò quan trọng trong việc giảm lượng khí thải độc hại, hạn chế tình trạng ô nhiễm môi trường, tình trạng biến đối khí hậu cũng như giảm thiểu những tác động tiêu cực đến sức khỏe người dân

Hình 2.1 Đốt rơm rạ cạnh đường giao thông

Đốt rơm rạ gây ra sự mất mát gần như hoàn toàn N Lượng P mất đi khoảng 25 %, K mất đi khoảng 20 % và S mất từ 5 ÷ 60 % [56] Lượng dinh dưỡng mất mát tuỳ thuộc vào cách thức đốt rơm rạ Ơ những vùng mà thu hoạch đã được cơ giới hoá, hầu như tất cả rơm rạ được để lại trên đồng và được đốt nhanh chóng tại chỗ, vì thế sự mất mát S, P và K là nhỏ Một số nơi khác rơm rạ được để thành đống ở chỗ tuốt lúa và được đốt sau khi thu hoạch,

vì thế tro không được rải đều trên đồng, nên gây ra sự mất mát khoáng chất rất lớn Các nguyên tố K, Si, Ca, Mg dễ bị rửa trôi từ đống tro Hơn nữa, việc làm như vậy sẽ gây nên sự chuyển dịch dinh dưỡng rất lớn từ ngoại vi vào giữa ruộng, và đôi khi là từ những thửa ruộng xung quanh vào ruộng trung tâm, làm cho hiệu quả sử dụng chúng bị giảm đi rất nhiều, vì nơi quá thừa, nơi quá thiếu

Sử dụng rơm rạ làm phân bón hữu cơ: Hiện nay, tại nhiều nước trên thế giới đã tập trung nghiên cứu biện pháp sử dụng vi sinh vật bổ sung vào quá trình ủ nhằm rút ngắn thời gian ủ rơm rạ làm phân bón hữu cơ [42, 44, 45, 52, 54] Ở nước ta, người nông dân đã sử dụng các chế phẩm sinh học để ủ rơm rạ làm phân hữu cơ Ví dụ tại Bình Giang, huyện trọng điểm lúa của Hải Dương, lượng rơm, rạ sau thu hoạch rất lớn Người ta dùng men vi sinh bổ sung vào quá trình ủ, tạo ra nguồn phân bón có chất lượng tốt, giảm được một nửa chi phí đầu vào cho nông dân, cải tạo đất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường; hướng tới một thương hiệu gạo an toàn, chất lượng Thay vì đổ xuống ruộng đồng phân hóa học, khiến cấu tượng đất bị đổi thay, nhanh chóng mất dần độ phì nhiêu, và gây ô nhiễm ngày một nặng nề, thì nông dân đã có phân từ rơm, rạ của mình, làm cho đất đai thêm phì nhiêu và môi trường an toàn, nâng cao giá trị kinh tế, xã hội Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất phân vi sinh từ rơm rạ để có thể triển khai sản xuất trên phạm vi cả nước là vấn đề cần được quan tâm trong thời gian tới

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 16

Các biện pháp khác: Ngoài việc dùng làm nấm, sản xuất phân bón hữu

cơ, rơm, rạ còn dùng làm vật liệu xây dựng; làm bê tông siêu nhẹ, đệm lót vận chuyển hàng hóa dễ vỡ, vận chuyển hoa quả, v.v…

Việc sử dụng rơm, rạ cho sản xuất năng lượng, gồm nhiên liệu sinh khối rắn; nhiên liệu sinh học; đóng bánh Sản xuất bột giấy…là phương pháp tận dụng tối ưu Song thu gom, vận chuyển là rào cản lớn từ nghiên cứu triển khai đến sản xuất

2.1.2.3 Quy định về quản lý rơm rạ ở Việt Nam

Tại Việt Nam, Bộ NN&PTNN ra quyết định số 3119/QĐ-BNN-KHCN ngày 16/12/2011, phê duyệt đề án giảm phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp nông thôn đến năm 2020 Một trong các nội dung chính của đề án là thu gom, tái sử dụng và xử lý triệt để rơm rạ nhằm hạn chế tối đa đốt, vùi gây phát thải khí nhà kính và ô nhiễm môi trường Với quy mô xử lý là 100 % diện tích gieo trồng, tương ứng với 7 triệu ha gieo trồng lúa, việc thực hiện đề

án ước tính sẽ giảm phát thải 1,54 triệu tấn CO2 [3]

2.1.2.4 Các nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật trong xử lý chất thải hữu cơ

Trước tình trạng ô nhiễm rác thải và phế thải ngày càng trầm trọng và nhu cầu sản xuất phân hữu cơ cho sản xuất nông nghiệp an toàn ngày càng lớn, nhiều nhà khoa học môi trường và sinh học đã bắt tay vào nghiên cứu, khai thác các nguồn hữu cơ tự nhiên có từ hoạt động sản xuất nông nghiệp (trồng trọt, chăn nuôi) và từ sinh hoạt của con người hàng ngày (ăn uống, chế biến, ) để tái chế thành phân bón hữu cơ Cùng với sự góp mặt của công nghệ sinh học, hàng vạn, hàng triệu tấn phế thải hữu cơ đã được xử lý tạo ra sản phẩm cuối cùng là CO2, nước và phân ủ Đã có rất nhiều nghiên cứu cơ bản và chuyên sâu của các nhà khoa học thế giới, từ đó giúp hoàn thiện và rút ngắn quá trình ủ phân đồng thời tạo ra sản phẩm với chất lượng tốt nhất

Xuất phát từ mặt ưu việt của phương pháp xử lý phế thải hữu cơ bằng biện pháp sinh học (sử dụng các chế phẩm VSV) nhiều tác giả trong nước cũng đã dầy công đầu nghiên cứu, từng bước hoàn thiện các quy trình xử lý phế thải hữu cơ một các hoàn thiện và triệt để nhất

Nghiên cứu của Phạm Văn Ty và cs (1998) đã phân lập được hàng trăm chủng VSV có khả năng phân giải xenluloza, lignin, hemixenluloza Tác giả

đã xây dựng được quy trình sản xuất chế phẩm phân giải các chất hữu cơ Kết quả thử nghiệm xử lý phế thải hữu cơ bằng chế phẩm VSV này đã rút ngắn thời gian ủ xuống còn 45 ÷ 60 ngày, so với phương pháp ủ tự nhiên phải ủ từ

6 ÷ 12 tháng [32]

Đề tài cấp nhà nước KHCN 02 - 06 A, giai đoạn 1998 đã nghiên cứu và

áp dụng công nghệ sinh học trong sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ nguồn phế thải hữu cơ rắn Đề tài đã phân lập từ mẫu đất và mẫu rác ở một số tỉnh phía bắc, tuyển chọn được hai chủng xạ khuẩn X50 thuộc loài Streptomyces gougero và chủng xạ khuẩn Streptomyces macrosporrus X20; 2 chủng vi khuẩn là V40 thuộc loài Cellulona sp và V31 thuộc loài Corynebacoerium sp;

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 18

2 chủng nấm là N11 thuộc loài A Japonicus và N3 thuộc loài A Unilateralis

Các chủng giống này là các chủng giống có khả năng phân hủy chuyển hóa các hợp chất hữu cơ khó phân giải như xenluloza, hemixenluloza cao Khi nghiên cứu tác động của VSV vào quá trình phân hủy rác, các tác giả nhận thấy khi chúng tác động đồng thời theo tỷ lệ phối trộn 1:1:1 giữa xạ khuẩn, vi khuẩn và nấm sợi sẽ cho hiệu quả cao hơn khi chúng có tác động riêng rẽ

Đề tài cấp nhà nước KC 02 – 04 giai đoạn 1996 - 2000, Lê Văn Nhương và cs đã phân lập và tuyển chọn được hai chủng xạ khuẩn là S59 và S16 có hoạt tính phân giải tinh bột, xenluloza cao Khi thử nghiệm mức độ chuyển hóa xenluloza của các xạ khuẩn trên môi trường có bổ sung 5 g rơm rạ hoặc vỏ lạc đã xử lý kiềm và nhận thấy chúng làm giảm cơ chất rơm 37,78 %

so với đối chứng Khi nuôi trên môi trường rơm, vỏ lạc đã qua xử lý kiềm thì chủng S59 đã làm giảm hàm lượng xenluloza là 43,03 % (rơm) và 39,37 % (vỏ lạc); chủng S116 giảm 40,7 % (rơm) và giảm 37,34 % (vỏ lạc) so với đối chứng [16]

Năm 2003, Lý Kim Bảng và cs, đã nghiên cứu hiệu quả sử dụng chế phẩm Micromix 3 trong xử lý rác thải bằng phương pháp ủ hiều khí tại nhà máy chế biến phế thải Việt Trì, Phú Thọ Thí nghiệm được các tác giả bố trí như sau: Rác được cho vào các bể lên men có dung tích 150 m3, bể đối chứng

và bể thí nghiệm được bổ sung 8 kg đạm ure, 16 kg rỉ đường, riêng bể thí nghiệm có bố sung 30 kg chế phẩm micromix 3 đã thúc đẩy nhanh quá trình phân hủy triệt để hơn, thời gian ủ rút ngắn từ 50 ngày xuống còn 40 ngày, hàm lượng mùn thu được tăng hơn 22 %, đặc biệt hàm lượng mùn tinh tăng hơn 50% so với đối chứng Nếu tính trung bình mỗi tháng trước đây nhà máy

xử lý được 15 bể ủ thì việc bổ sung chế phẩm micromix 3 đã nâng lên 18 bể ủ (do thời gian xử lý được rút ngắn hơn), qua đó cũng làm tăng nguồn thu nhập hàng tháng cho công ty [6]

Phan Bá Học (2007) trong nghiên cứu “ứng dụng chế phẩm vi sinh vật

xử lý tàn dư tực vật trên đồng ruộng thành phân hữu cơ tại chỗ bón cho cây trồng trên đất phù sa sông Hồng” đã có kết luận: Cứ 1 tấn rơm rạ ủ thì cho ra 0,2 ÷ 0,25 tấn phân hữu cơ; 1 tấn thân là ngô sau khi ủ cho ra 0,3 ÷ 0,33 tấn phân hữu cơ; 1 tấn thân và lá khoai tây thu được 0,2 tấn phân ủ, 1 tấn các loại rau màu khác cho 1,15 ÷ 0,3 tấn phân ủ [12]

Lưu Hồng Mẫn và cs ở Viện Lúa đồng bằng sông Cửu Long đã khai

thác nấm Tricoderma, là nguồn vi sinh vật có khả năng phân hủy rơm rạ

nhanh, hạn chế được sự phát triển của nấm bệnh khô vằn lưu tồn trong rơm

rạ, để điều chế thành công chế phấm sinh học phân hủy rơm ra, tạo nguồn phân hữu cơ cho đất Nếu sử dụng 10kg chế phẩm cho 1ha rơm rạ sau thu hoạch thì trong khoảng thời gian 4 tuần sẽ tạo được khoảng 6 tấn phân hữu

cơ tại chỗ Chế phẩm vi sinh vật phân hủy rơm được nghiên cứu và sản xuất thành 2 dạng: dạng xử lý trực tiếp vào rơm và dạng hòa tan trong nước tưới hoặc phun trực tiếp vào rơm Thời gian để chế phẩm sinh học phân hủy rơm

rạ là 5 ÷ 6 tuần sau khi xử lý Rơm rạ xử lý ở các thời điểm khác nhau khi được bón trả lại cho vụ mùa không ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của cây lúa [14, 19]

Như vậy, áp dụng các biện pháp sinh học trong xử lý chất thải hữu cơ

đã được các nhà khoa học trong nước và thế giới quan tâm, tập trung nghiên cứu Trong tình hình hiện nay, lượng rác thải hữu cơ ngày càng nhiều, các biện pháp xử lý khác không thể đảm bảo xử lý hiệu quả thì biện pháp xử lý bằng vi sinh vật không những góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra một ngồn phân hữu cơ sinh học rất lớn dùng để bón cho cây trồng, giảm bớt chi phí về phân bón cho sản xuất nông nghiệp

2.2 THÀNH PHẦN RÁC THẢI HỮU CƠ VÀ VI SINH VẬT PHÂN HỦY 2.2.1 Các hydratcacbon trong rác thải

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 20

Trong rác thải các hydratcacbon chiếm tỷ trọng lớn bởi nó là thành phần chính trong sinh khối thực vật Rác thải hữu cơ thường chứa các thành phần như: xenluloza, hemixenluloza, lignin, tinh bột với các tỷ lệ khác nhau

tùy mỗi loại thực vật [17, 23]

a, Xenluloza

Xenluloza là một trong những thành phần chủ yếu của các tổ chức thực vật Hàm lượng xenluloza trong sinh khối thực vật thay đổi tùy loài Xenluloza là hợp chất polysaccarit cao phân tử rất bền vững, cấu tạo bởi rất nhiều gốc glucoza, liên kết với nhau nhờ dây nối β 1,4-glucozit [31]

Hình 2.2 Hình ảnh hợp chất cao phân tử xenluloza

Mầu nâu - cacbon, màu đỏ - oxy, màu trắng - hydro

Trong tự nhiên có nhiều loại vi sinh vật có khả năng sinh ra các enzym làm xúc tác trong quá trình phân giải xenluloza Chúng có ý nghĩa rất lớn đối với việc thực hiện vòng tuần hoàn cacbon trong tự nhiên, góp phần quan trọng trong việc nâng cao độ phì nhiêu của đất Trong điều kiện tự nhiên thoáng khí xenluloza có thể bị phân giải dưới tác dụng của nhiều vi sinh vật hiếu khí Các

loài vi khuẩn như: Achromobacter, Pseudomonas, Cellulomonas, Vibrio,

Cellvibrio, Bacillus, Cytophaga, Angiococcus, Polyangium, Sporocytophaga, Sorangium, Archangium, Promyxobacterium; xạ khuẩn như Micromonospora, Proactino-myces, Actinomyces, Streptomyces, Streptosporangium… Nhưng

trong thực tế, người ta thấy Bacillus, Fravobacterium và Pseudomonas là các

loài phân lập được có tần suất cao nhất Ngoài các vi khuẩn hiếu khí còn có một

số vi khuẩn kị khí có khả năng tham gia vào quá trình phân giải xenluloza

Người ta gọi quá trình phân giải xenluloza kị khí là quá trình lên men xenluloza Điển hình là vi khuẩn trong khu hệ vi sinh vật trong dạ cỏ động vật nhai lại:

Ruminococcus flavefeciens, R albus, R parvum, Bacteroides succinpgenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Clostridium cellobioparum, Cillobacterium cellulosolvens,… [17]

Hình 2.3 Sơ đồ thuỷ phân xenluloza bởi phức hệ xenlulaza G- glucoza

(1): Thuỷ phân do tác dụng của exo – glucanaza; (2): Thuỷ phân do tác dụng phối hợp của endo - glucanaza, xenlobiohydrolaza và xenlobiaza; (3): Thuỷ phân trước

tiên bởi endo – glucanaza sau đó bởi exo - glucanaza

Cơ chế phân giải xenluloza (hình 2.3) trải qua nhiều giai đoạn, với sự tham gia của phức hệ xenlulaza gồm chủ yếu là các loại: Endo-glucanaza, exo-glucanaza và β-glucozidaza [25] Quá trình sinh tổng hợp xenlulaza của vi sinh vật phụ thuộc vào thành phần môi trường, điều kiện nuôi cấy của các sinh vật này Xenluloza là cơ chất đóng vai trò chất cảm ứng cho tổng hợp xenlulaza đối với nhiều loại vi sinh vật Trong xử lý rác thải sinh hoạt, việc tìm ra các chủng vi sinh vật có khả năng phân huỷ nhanh mạnh xenluloza là việc quan trọng đầu tiên, cần thiết để thúc đẩy nhanh quá trình phân huỷ rác thải

Hầu hết các vi sinh vật này đều sinh ra xenlulaza thuỷ phân xenluloza thành bioxenluloza và sau đó thành đường đôi, đường đơn Các đường này trở

Endoglucanaza Xenluloza

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 22

thành nguồn cung cấp năng lượng cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật

12 %, trong các loại lá rộng chiếm 20 ÷ 25 % khối lượng khô Có nhiều loại

vi sinh vật có khả năng phân giải xylan Các vi sinh vật có khả năng phân giải xenluloza khi sản sinh ra xenlulaza thường sinh ra xylanaza Một số loại vi

sinh vật có khả năng phân giải xylan như: Bacillus, Aspergillus, Clostridium, Streptomyces [17]

của nước), giúp cây phát triển và chống lại sự tấn công của côn trùng và mầm bệnh Thực vật càng già thì lượng lignin tích tụ càng lớn

Lignin là hợp chất cao phân tử được cấu thành từ dẫn xuất của ba loại rượu chủ yếu: trans-P-cumarylic, trans-conferylic và trans- siparilic, nhưng tùy theo từng loại thực vật mà tỷ lệ ba thành phần này khác nhau

Hình 2.4 Các đơn vị cơ bản của lignin

Trong tự nhiên, lignin bị phân huỷ bởi một số loại nấm Trong đó đáng chú ý là các loài thuộc nhóm nấm mục trắng và nâu Những vi khuẩn đất được

biết có khả năng phân giải lignin thường thuộc về các chi Achrmobacter và Pseudomonas Nhiều loài xạ khuẩn cũng có khả năng phân huỷ lignin [23]

d, Tinh bột

Tinh bột là một cacbonhydrat cao phân tử bao gồm các đơn vị D-glucozơ nối với nhau bởi liên kết α-glucozit Công thức phân tử gần đúng là (C6H10O5)n trong đó n có giá trị từ vài trăm đến khoảng mười nghìn Tinh bột

có dạng hạt màu trắng tạo bởi hai loại polyme là amilozơ và amilopectin Amilozơ là polyme mạch thẳng gồm các đơn vị D- glucozơ liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4- glucozit Amilopectin là polyme mạch nhánh, ngoài chuỗi glucozơ thông thường còn có những chuỗi nhánh liên kết với chuỗi chính bằng liên kết α- 1,6-glucozit [31]

Trong tự nhiên, tinh bột là thành phần chủ yếu của các loại ngũ cốc,

củ, quả Hàm lượng tinh bột có trong hạt và củ là 40 ÷ 70 %, trong các phần khác của cây là 4 ÷ 25 % Chúng đóng vai trò là nguồn dự trữ năng lượng cho

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 24

quá trình nảy mầm của hạt, và là nguồn lương thực chủ yếu của con người Enzym thủy phân tinh bột phân hủy chủ yếu liên kết α-glucozit Nhóm enzyme này gồm các enzyme: α-amylaza, β-amylaza, glucoamylaza, dextrinaza Rất nhiều vi sinh vật có khả năng có khả năng phân giải mạnh mẽ

tinh bột, đó là vi khuẩn Bacillus, Pseudomonas, Athrobacter, Achromobacter, Agrobacterium…

e, Pectin

Pectin là một polysaccharide tồn tại phổ biến trong thực vật, là thành phần tham gia xây dựng cấu trúc tế bào thực vật Ở thực vật pectin tồn tại chủ yếu ở 2 dạng là pectin hòa tan và protopectin không hòa tan Dưới tác dụng của axit, protopectinaza hoặc khi gia nhiệt thì protopectin chuyển thành pectin

Pectin là hợp chất cao phân tử polygalactoronic có đơn phân tử là galactoronic và rượu metylic Trọng lượng phân tử từ 20.000 ÷ 200.000 đvC Hàm lượng pectin 1 % trong dung dịch có độ nhớt cao, nếu bổ sung 60 % đường và điều chỉnh pH môi trường từ 3,1 ÷ 3,4 sản phẩm sẽ tạo đông

Cấu tạo phân tử pectin là một dẫn xuất của acid pectic Acid pectic là một polymer của acid D-galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết 1-4-glycozide

Hình 2.5 Cấu tạo pectin

Pectin không tan được trong phần lớn chất hữu cơ, nhưng tan trong

amoniac, kiềm, etylendiamin, trong glyxerin nóng Tuy hàm lượng chỉ chiếm

khoảng 5% trong thành tế bào nhưng chúng là một trong những thành phần cơ bản của tế bào thực vật Cùng với lignin, xenluloza, pectin tham gia vào việc

hình thành nên “ bộ xương” của thực vật, điều chỉnh độ ẩm và trạng thái của

tế bào thực vật Ngoài các hydratcacbon cao phân tử trên, còn có các loại

đường: đường đôi như maltoza; đường đơn như glucoza, fructoza Vi sinh vật dễ dàng hấp thụ các loại đường và chuyển hoá qua các chuỗi phản ứng hoá học Nhờ vào quá trình phân giải này, các chất dinh dưỡng được đồng hoá

để nuôi cơ thể và cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của vi sinh vật

[17, 25, 31]

2.2.2 Protein trong rác thải

Protein là hợp chất cao phân tử chứa nitơ (15 ÷ 17 % tính theo trọng lượng khô) Protein là thành phần quan trọng của cơ thể động, thực vật Sự phân giải protein trải qua các quá trình thuỷ phân protein thành các polypeptit, sau đó là các axit amin, tiếp theo là các quá trình amon hoá, nitrat hoá và phản nitrat hoá Quá trình amon hoá là quá trình chuyển hoá các hợp chất nitơ hữu

cơ thành nitơ dạng khoáng Quá trình nitrat hoá là quá trình chuyển hoá các chất amoniac ban đầu thành axit nitơ sau đó thành axit nitric Quá trình khử

nitrat thành nitơ gọi là phản nitrat hoá Các vi sinh vật có khả năng sinh proteaza ngoại bào có thể phân huỷ protein Trong xử lý rác thải sinh hoạt bằng công nghệ sinh học, các vi sinh vật này có ý nghĩa quan trọng Các vi

sinh vật sinh proteaza mạnh: B subtilis, A oryzae [17, 25, 31]

2.2.3 Lipit trong rác thải

Lipit (các este phức tạp của glyxerin và axit béo) có nhiều trong cơ thể

sinh vật, chúng thường là chất dự trữ hoặc bảo vệ So với các chất khác thì lipit thủy phân chậm hơn Nhiều vi sinh vật có khả năng phân giải lipit vì chúng tổng hợp được enzym lipaza [17, 25, 31]

2.3 ỨNG DỤNG VI SINH VẬT XỬ LÝ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP THÀNH PHÂN BÓN

Dựa vào hệ vi sinh vật có mặt và hoạt động trong bể ủ các bã thải thực vật, người ta tạo ra các chế phẩm vi sinh để bổ sung vào các bể ủ hay thiết bị lên men phân giải để đẩy nhanh quá trình phân hủy và nâng cao được hiệu

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 26

quả xử lý

2.3.1 Các loại vi sinh vật được chọn để tạo chế phẩm

* Vi khuẩn: Vi khuẩn phân giải xenluloza: Có khả năng sinh trưởng ở nhiệt độ cao, bên cạnh hoạt tính phân giải hợp chất ligno - xenluloza, còn sinh

nhiều enzym ngoại bào phân huỷ các hợp chất cao phân tử khác như protein, tinh bột Ưu điểm của những vi khuẩn chịu nhiệt này là sinh trưởng khá

nhanh, do đó có thể lấn át các nhóm vi sinh vật không hữu ích khác [17]

Vi khuẩn sinh kích thích sinh trưởng thực vật: Các vi khuẩn mà trong

quá trình trao đổi chất có khả năng tổng hợp các hoocmon thực vật như: axit

indolaxetic, xifokinin Các chủng này thường được bổ sung vào giai đoạn cuối của quá trình sản xuất phân ủ và phát huy tác dụng khi được bổ sung vào đất trồng trọt

Các chủng vi khuẩn thường sử dụng thuộc giống Bacillus như B subtilis, B mesentericus, B megatherium, B lincheniformis, B thermophilus (hoặc B stearothermophilus)

* Xạ khuẩn: Các chủng xạ khuẩn có khả năng phân giải nhanh các hợp

chất cao phân tử trong rác Trong đó hoạt tính phân giải các hợp chất ligno - xenluloza là nổi bật hơn cả Ngoài ra còn có khả năng sinh các chất kích thích sinh trưởng các kháng sinh chống nấm và vi sinh vật gây bệnh cây trồng khác

Vì vậy, trong đất xạ khuẩn có khả năng phát huy tác dụng với cây trồng Nhờ khả năng chịu nhiệt độ cao mà xạ khuẩn có thể sinh trưởng và hoạt động mạnh mẽ trong đống ủ thực tế Xạ khuẩn được bổ sung thường là các chủng

xạ khuẩn có mặt khi khối ủ có nhiệt độ khoảng 65 ÷ 75 oC và có thể giữ các chủng thuần khiết ở dạng bào tử [17]

* Vi nấm: Các chủng vi nấm sử dụng trong chế phẩm có dải nhiệt độ

cho sinh trưởng khá rộng Hoạt động của vi nấm diễn ra mạnh ở giai đoạn đầu của quá trình ủ hiếu khí Ngoài khả năng phân giải xenluloza, còn có thể sinh một số enzym ngoại bào khác như proteaza, amylaza Hoạt động của chủng này phân huỷ nhanh chóng các chất hữu cơ tạo ra các sản phẩm làm cơ chất

cho các vi sinh vật hữu ích khác phát triển Vi nấm phân giải photphat rất cần trong quá trình biến đổi các photphat khó tan thành dạng cây dễ hấp thụ, nâng cao chất lượng phân thành phẩm

Các loài nấm mốc (vi nấm hay nấm sợi) thường được bổ sung là

Aspergillus oryzae, A niger, Rhizopus, đặc biệt là Tricoderma viside và Chaetonium cellulolyticum Các chủng nấm Tricoderma ưa ấm và có hoạt tính xenlulaza rất cao, nhưng Chaetomium cellulolyticum ưa nhiệt có khả năng phân hủy lignin nhanh gấp 1,5 ÷ 2,0 lần so với Tricoderma

2.3.2 Tiêu chí chọn vi sinh vật phù hợp tạo chế phẩm

Để có thể tuyển chọn được chủng giống vi sinh vật hữu hiệu cần phải dựa trên những tiêu chí sau:

- Vi sinh vật phải có hoạt tính sinh học cao như khả năng phân giải xenluloza, hemixenluloza và các hợp chất cao phân tử khác

- Phải sinh trưởng mạnh trong điều kiện đống ủ lấn át các vi sinh vật tạp nhiễm khác

- Có tác dụng cải tạo đất tốt, tức là phát huy các khả năng sau khi bón vào đất

- Không độc hại cho người và vật nuôi, cây trồng và các vi sinh vật hữu ích khác trong vùng rễ

- Có khả năng sinh trưởng mạnh trên môi trường đơn giản, dễ kiếm, thuận lợi cho quá trình sản xuất chế phẩm [5]

2.3.3 Hoạt động của vi sinh vật trong khối ủ

Trong khối ủ khi xử lý các loại chất thải nói chung, trong đó có phụ phẩm nông nghiệp đều xảy ra hai quá trình VSV là hiếu khí và kỵ khí [17]

Trong đống rác phế thải, vi nấm và xạ khuẩn cũng đóng vai trò quan trọng, đặc biệt trong phân giải glucan và xylan Đối với những vật liệu có độ

ẩm từ 35 %, vi nấm phát triển trước tiên, nếu độ ẩm tăng lên nữa vi khuẩn sẽ phát triển cùng với nấm mốc và xạ khuẩn Trong số nấm, ta thấy có nấm sợi

thuộc giống bất toàn và nấm túi (Ascomycetes) phát triển ở pH khá rộng (2 ÷ 11) và sinh đính bào tử Các giống thường gặp là Aspergillus, Penicillium và

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 28

Tricoderma Ngoài ra, còn thấy nấm đốm, nấm mùn mềm, nấm mùn nâu, nấm

mùn trắng Các loại nấm mùn có khả năng phân hủy được lignin, nhưng rất chậm

Các giống vi khuẩn và xạ khuẩn trong quá trình hiếu khí chủ yếu gồm có: Bacillus, Flavobacterium và Pseudomonas, Micromonospora, Proactinomyces, Actinomyces, Streptomyces, Treptosporangium, Ngoài ra còn có Achoromobacter, Cellulomonas, Vibrio, Cellvibrio, Cytophaga, Agricoccus, Polyngium, Sporocytophaga, Saragium, Archargium, Promyxobacterium, Người ta có thấy cổ khuẩn, nhiều loài thuộc nhóm này

chịu nhiệt cao

2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình ủ

2.3.4.1 Độ ẩm

Độ ẩm trong quá trình ủ là yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng đến nhiệt

độ và thời gian kết thúc quá trình ủ, là điều kiện cơ bản nhất để quá trình lên men diễn ra thuận lợi Sau khi hút nước, nguyên liệu sẽ trương lên, mềm ra có lợi cho sự phân giải của vi sinh vật Khi nước di chuyển trong đống ủ thì các

vi sinh vật cũng đi theo, làm cho đống ủ hoai đều Tuy nhiên, nếu độ ẩm quá cao thì sẽ làm giảm diện tích tiếp xúc của nguyên liệu với không khí do các khe hổng bị lấp đầy nước, vi sinh vật không phát triển tốt, mặt khác, chất dinh dưỡng trong nguyên liệu có thể bị rửa trôi Thời gian đầu để cho các vi sinh vật tham gia phân giải nguyên liệu được tốt thì cần duy trì độ ẩm khoảng 60 ÷

70 %, độ ẩm sẽ giảm dần và khi nguyên liệu đã hoai hoàn toàn thì còn khoảng

gian phân hủy Tro, vôi bột và các chất kiềm khác có vai trò trung hòa độ chua, làm cho pH không xuống quá thấp, nhưng nếu bổ sung nhiều vào đống

ủ sẽ gây ra hiện tượng mất nitơ dưới dạng amoniac bay lên trong điều kiện

pH quá cao

2.3.4.3 Độ thông khí

Cung cấp oxi cho các vi sinh vật hiếu khí tiến hành quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ tốt và nhanh hơn, không gây mùi khó chịu Do vậy không nên nén chặt đống ủ, song cũng không được để quá xốp sẽ làm hao tổn chất hữu cơ, đặc biệt đạm sẽ bay hơi ở mức độ lớn

2.3.4.4 Nhiệt độ

Trong điều kiện tốt về độ ẩm, độ thông khí và đủ lượng vi sinh vật tổng

số, việc phân giải đống nguyên liệu sẽ diễn ra nhanh chóng làm cho nhiệt độ nguyên liệu tăng lên từ 50 ÷ 60 oC, có khi lên tới 70 oC Nhiệt độ cao có tác dụng trong việc diệt bớt một số mầm bệnh, cỏ dại, sâu bọ, Tuy nhiên sau thời gian ủ, khi nguyên liệu đã hoai thì nhiệt độ hạ xuống và như thế các mầm bệnh lại có thể xuất hiện

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 30

Phân hữu cơ được chế biến từ những sản phẩm thực vật và động vật Phân hữu cơ được bón với khối lượng lớn, nhưng nó chỉ chứa một lượng rất ít những chất dinh dưỡng khoáng mà cây lúa cần Tuy nhiên, phân hữu cơ không thể thiếu trong sản xuất nông nghiệp, nó không chỉ cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, mà còn làm cho cấu trúc của đất tốt hơn, đất tơi xốp hơn, bộ rễ thực vật phát triển mạnh Có hai loại phân hữu cơ là: phân hữu cơ truyền thống và phân hữu cơ công nghiệp Phân hữu cơ truyền thống được chia làm 4 nhóm chính là: phân chuồng, phân rác, than bùn và phân xanh Ngoài ra còn có một số loại phân bón khác như: tro, phân bắc, phân gia cầm, bùn ao, bùn hồ, bùn sông, nước phù sa, khô dầu Phân hữu cơ công nghiệp bao gồm: phân hữu cơ khoáng (được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ được trộn thêm một hay nhiều yếu tố dinh dưỡng khoáng); Phân hữu cơ sinh học (được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ có sự tham gia của vi sinh vật sống có ích hoặc các tác nhân sinh học khác) và phân hữu cơ vi sinh – còn gọi là phân

vi sinh (là sản phẩm phân bón chứa vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của các vi sinh vật có ích tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sử dụng được hay các hoạt chất sinh học, đối kháng vi khuẩn, vi nấm gây bệnh vùng rễ cây để góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản)

2.4.2 Lợi ích của phân hữu cơ

Phân hữu cơ sinh học hay hữu cơ truyền thống là loại phân toàn diện có đầy đủ đa, trung, vi lượng và các amino acid như : acid Aspartic, acid Glutamic, Lysin, Serin, Leucin, Histidin, Tryptophan, Alanin, Glycin… các thành phần dinh dưỡng này rất cần thiết cho cây trồng mà phân vô cơ không thể thay thế được

Phân hữu cơ sinh học hoặc hữu cơ truyền thống có tác dụng:

- Cải tạo hóa tính đất: trong quá trình phân giải phân hữu cơ có khả

năng hòa tan, làm giảm khả năng di động của một số nguyên tố khoáng, hạn chế khả năng đồng hóa kim loại của cây, do đó sản phẩm nông nghiệp trở nên

sạch hơn Việc hình thành các phức hữu cơ – vô cơ làm tăng tính đệm của đất, điều này rất quan trọng đối với đất có thành phần cơ giới nhẹ

- Cải tạo lý tính đất : tác dụng ổn định cấu trúc đất phụ thuộc vào bản

chất của chất hữu cơ làm tăng khả năng kết dính của hạt đất để tạo thành đoàn lạp và làm giảm khả năng thám ướt khiến cho kết cấu được bền trong nước

Bón phân hữu cơ sinh học hoặc hữu cơ truyền thống, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật có ích trong đất phát triển và hoạt động mạnh lên nhiều, giải phóng nhiều đạm hòa tan, độ ổn định của kết cấu đất tăng

Chất hữu cơ giúp cho nước ngấm vào đất thuận lợi hơn, khả năng giữ nước của đất cao hơn, việc bốc hơi của mặt đất ít đi, do đó tiết kiệm được nước tưới, đồng thời khi mưa nhiều, đất thoát nước nhanh hơn, ít bị úng hơn

- Phân hữu cơ sinh học tác động đến hệ sinh thái của đất Trong quá

trình phân giải, phân hữu cơ cung cấp thêm thức ăn cho vi sinh vật có ích cả thức ăn khoáng và thức ăn hữu cơ, nên khi bón phân vào đất tập đoàn vi sinh vật có ích phát triển nhanh, kể cả giun đất cũng phát triển Một số chất có hoạt tính sinh học (phytohormone) được hình thành lại tác động đến việc tăng trưởng và trao đổi chất của cây”

Dùng phân vi sinh có thể thay thế được từ 50 ÷ 100 % lượng phân đạm hóa học (tùy từng loại cây trồng) Thực tế sản xuất cho thấy 1 tấn phân vi sinh thay thế cho 10 tấn phân chuồng Bón phân vi sinh làm cho cây khỏe hơn, sinh trưởng nhanh hơn, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt hơn, năng suất cây trồng có thể tăng từ 25 ÷ 30 %, chất lượng tốt hơn, mã quả đẹp hơn Bón phân vi sinh có thể tiết kiệm được nhiều chi phí do giá phân hạ, giảm lượng phân bón, giảm số lần phun và lượng thuốc BVTV… nên hạ được giá thành sản phẩm, tăng thêm mức thu nhập cho nông dân Do bón vi sinh nên sản phẩm rất an toàn, lượng nitrat giảm đáng kể, đất không bị ô nhiễm, khả năng giữ ẩm tốt hơn, tăng cường khả năng cải tạo đất do các hệ sinh vật có ích hoạt

động mạnh làm cho đất tơi xốp hơn, cây dễ hút thu dinh dưỡng hơn