nghiên cứu ứng dụng giun quế, các chế phẩm vi sinh vật để xử lý bèo nhật bản và đề xuất giải pháp sử dụng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGÔ NGUYỄN QUỲNH CHI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIUN QUẾ, CÁC CHẾ PHẨM VI SINH VẬT ĐỂ XỬ LÝ BÈO NHẬT BẢN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬ DỤNG CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN &

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC



NGÔ NGUYỄN QUỲNH CHI

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIUN QUẾ, CÁC CHẾ PHẨM VI SINH VẬT ĐỂ XỬ LÝ BÈO NHẬT BẢN

VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬ DỤNG

CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN & MÔI TRƯỜNG

MÃ SỐ: 60.85.01.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

KIỂM SOÁT VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN MINH TRÍ

Huế, 2014

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưatừng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Ngô Nguyễn Quỳnh Chi

tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thànhluận văn.

Tôi trân trọng cám ơn đến tất cả quý thầy cô đãgiảng dạy trong chương trình Cao học Quản lý tài nguyên

và môi trường khóa 2012 – 2014, Trường Đại học Khoahọc Huế, những người đã truyền đạt cho tôi những kiếnthức hữu ích về Quản lý tài nguyên và môi trường làm cơ

sở cho tôi thực hiện tốt luận văn này

Tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến tất cả các Thầy Côđang giảng dạy tại các Khoa Sinh học, Ban giám hiệu vàphòng đào tạo Sau đại học trường Đại học Khoa học – Đạihọc Huế đã nhiệt tình giảng dạy, đã tạo mọi điều kiệnthuận lợi trong suốt thời gian tôi vừa công tác tại trườngvừa tiến hành hoàn thành luận văn

Sau cùng tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến nhữngngười thân, gia đình, bạn bè đã luôn động viện, tạo điềukiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học cũng nhưthực hiện luận văn

Do thời gian có hạn và kinh nghiệm nghiên cứu khoahọc chưa nhiều nên luận văn còn nhiều thiếu sót, rấtmong nhận được ý kiến góp ý của Thầy Cô và các anh chịhọc viên

Huế, tháng 09 năm 2014Tác giả luận văn Ngô Nguyễn Quỳnh Chi

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục viết tắt

Danh mục bảng biểu

Danh mục hình vẽ, đồ thị

MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 3

5 CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN 3

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 SƠ LƯỢT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ XỬ LÝ BÈO NHẬT BẢN 4 1.1.1 Giới thiệu về bèo Nhật Bản 4

1.1.2 Tình hình nghiên cứu về xử lý bèo Nhật Bản 5

1.2 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ VIỆC ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI HỮU CƠ 7

1.2.1 Các nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật trong xử lý chất thải hữu cơ .7 1.2.2 Tình hình ứng dụng chế phẩm vi sinh vật 10

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG GIUN ĐẤT ĐỂ XỬ LÝ RÁC HỮU CƠ 11

1.3.1 Tình hình xử lý rác hữu cơ bằng giun đất trên thế giới 11

1.3.2 Nghiên cứu xử lý rác thải hữu cơ bằng giun đất ở Việt Nam 15

BẰNG GIUN ĐẤT 17

1.4.1 Giới thiệu khái quát về giun Quế (Perionyx excavatus) 18

1.4.2 Vai trò của giun Quế 19

1.4.2.1 Làm thức ăn cho gia cầm, thủy cầm, thủy sản 19

1.4.2.2 Xử lý môi trường 19

1.4.2.3 Sử dụng làm phân bón 20

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 21

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 21

2.1.2 Thời gian nghiên cứu 22

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.2.1 Ngoài thực địa 22

2.2.1.1 Điều tra tình hình xâm hại của bèo Nhật Bản ở thành phố Huế và vùng phụ cận 22

2.2.1.2 Bố trí thí nghiệm xử lý bèo Nhật Bản bằng chế phẩm vi sinh vật 22

2.2.1.3 Thí nghiệm xử lý bèo Nhật Bản bằng giun Quế 23

2.2.2 Trong phòng thí nghiệm 24

2.2.2.1 Đánh giá mức tăng trưởng của giun Quế 24

2.2.2.2 Xác định hệ số sinh trưởng của giun Quế 25

2.2.2.3 Khả năng chuyển hóa thức ăn của giun Quế 25

2.2.2.4 Xác định hàm lượng cellulose 25

2.2.2.5 Xác định nhiệt độ của chất nền thí nghiệm 25

2.2.2.6 Phân tích các chỉ tiêu của mẫu phân hữu cơ tạo thành 25

2.2.3 Thống kê và xử lý số liệu 26

3.1 TÌNH HÌNH BÈO NHẬT BẢN XÂM LẤN Ở THÀNH PHỐ HUẾ VÀ

VÙNG PHỤ CẬN 27

3.2 KHẢ NĂNG XỬ LÝ BÈO NHẬT BẢN CỦA GIUN QUẾ 31

3.2.1 Biến động về nhiệt độ chất nền thí nghiệm 31

3.2.2 Sự tăng trưởng về khối lượng của giun Quế 34

3.2.3 Khả năng xử lý bèo Nhật Bản của giun Quế 37

3.3 XỬ LÝ BÈO NHẬT BẢN BẰNG CÁC CHẾ PHẨM VI SINH VẬT 39 3.3.1 Biến động nhiệt độ của đống ủ 40

3.3.2 Biến động về chiều cao của đống ủ 43

3.3.3 Khả năng phân hủy bèo Nhật Bản bằng các chế phẩm vi sinh vật 45 3.4 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG PHÂN HỮU CƠ 47

3.5 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HỢP LÝ 50

3.5.1 Mô hình sản xuất phân hữu cơ từ bèo Nhật Bản bằng chế phẩm Vixura hoặc chế phẩm EM 51

3.5.2 Mô hình sử dụng bèo Nhật Bản để nuôi giun Quế 53

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 58

I KẾT LUẬN 58

II ĐỀ NGHỊ 59

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC

Số hiệu

2.1 Thí nghiệm xử lý bèo Nhật Bản bằng chế phẩm Vixura 222.2 Thí nghiệm xử lý bèo Nhật Bản bằng chế phẩm EM 233.1 Phân bố của bèo Nhật Bản ở thành phố Huế và vùng phụ cận 283.2 Kinh phí hỗ trợ xử lý bèo Nhật Bản cho một số phường ở Huế 293.3 Biến động nhiệt độ của chất nền và phòng nuôi giun Quế 323.4 Tăng trưởng về sinh khối giun trên các nguồn thức ăn 353.5 Khả năng xử lý bèo Nhật Bản của giun Quế 383.6 Biến động nhiệt độ của đống ủ theo thời gian xử lý 423.7 Biến động chiều cao của đống ủ so với ban đầu theo thờigian xử lý 423.8 Khả năng phân hủy bèo Nhật Bản bằng các chế phẩmVixura và EM 463.9 Tỷ lệ mùn hóa bèo Nhật Bản dưới tác động của các chế phẩmvi sinh vật 463.10 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của phân hữu cơ tạo thành 48

Số hiệu

3.1 Biến động nhiệt độ của chất nền và phòng nuôi giun (đợt 1) 323.2 Biến động nhiệt độ của chất nền và phòng nuôi giun (đợt 2) 343.3 Động thái tăng trưởng về sinh khối của giun Quế trên cácnguồn thức ăn ở đợt 1 353.4 Động thái tăng trưởng về sinh khối của giun Quế trên cácnguồn thức ăn ở đợt 2 363.5 Biến động nhiệt độ của đống ủ khi xử lý bằng chế phẩm Vixura 403.6 Biến động nhiệt độ của đống ủ khi xử lý bằng chế phẩm EM 413.7 Biến động chiều cao đống ủ khi xử lý bằng chế phẩm Vixura 433.8 Biến động chiều cao đống ủ khi xử lý bằng chế phẩm EM 443.9 Mô hình xử lý bèo Nhật Bản thành phân hữu cơ sinh học bằngchế phẩm (Vixura hoặc EM) 52

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Bèo Nhật Bản (Eichhornia crassipes) hay còn gọi là bèo Tây, Lục

Bình… có nguồn gốc từ Nam Mỹ đã được di nhập vào Việt Nam từ nhữngnăm 1902 với mục đích làm cảnh Trong điều kiện thuận lợi, loài này có thểphát triển gấp đôi diện tích trong khoảng 10 ngày, hiện đã phân bố rộng khắptại các thủy vực nước ngọt ở Việt Nam nói chung và ở địa bàn tỉnh Thừa ThiênHuế nói riêng Sự phát triển quá mức của bèo Nhật Bản sẽ gây cản trở dòngchảy, giảm lưu thông của nước và gây ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dântrong khu vực Nó cạnh tranh môi trường sống với các loài thủy sinh vật bảnđịa và làm giảm đáng kể tính đa dạng sinh học trong các hệ sinh thái thủyvực Vì vậy, việc xử lý sinh khối bèo Nhật Bản đang là một vấn đề cần quantâm hiện nay

Giun Quế (Peryonyx excavatus) là một loài động vật đất có khả năng

phân hủy chất hữu cơ rất nhanh, chúng được nuôi phổ biến ở nhiều nơi trênThế giới cũng như ở Việt Nam để xử lý phân của gia súc, gia cầm Hoạtđộng nuôi giun Quế mang lại rất nhiều lợi ích như: là nguồn thức ăn giàuchất đạm cho gia súc, gia cầm; là “nhà máy” chuyển hoá nguồn phân từdạng tươi sang dạng hoai, giúp tăng năng suất cây trồng theo từng năm, hạnchế sự phát triển của sâu bệnh, tăng tính bền vững của hệ sinh thái… Dựavào các đặc điểm sinh học của loài giun này, chúng tôi thấy rằng chúng hoàntoàn có khả năng xử lý chuyển hóa được các chất hữu cơ thành các chất dinhdưỡng cho cây trồng

Chế phẩm vi sinh vật cũng được coi là một công cụ hữu hiệu để giảiquyết vấn đề ô nhiễm môi trường Hiện nay phương pháp sử dụng các chếphẩm vi sinh vật để xử lý chất thải rắn, rác thải sinh hoạt, xử lý bùn ao nuôithủy sản, xử lý các phế phẩm từ nông nghiệp để làm phân bón nhằm tạo rasản phẩm thân thiện môi trường đã và đang được các nhà khoa học quantâm nghiên cứu.

Đứng trước vấn đề cần phải giải quyết một lượng lớn sinh khối bèoNhật Bản đang phát triển quá mức và tận dụng loại nguyên liệu này như mộtnguồn tài nguyên thiên nhiên Dựa vào đặc tính sinh học về khả năng chuyểnhóa chất hữu cơ của giun Quế và hiệu quả xử lý của các chế phẩm vi sinh vật,

chúng tôi mạnh dạn đề xuất ý tưởng thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng

dụng giun Quế, các chế phẩm vi sinh vật để xử lý bèo Nhật Bản và đề xuất giải pháp sử dụng” nhằm mục đích tạo ra các sản phẩm phục vụ ngành

nông nghiệp và thân thiện với môi trường

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu sử dụng giun Quế và một số chế phẩm vi sinh để xử lýsinh khối bèo Nhật Bản đang phát triển mạnh, phá vỡ cảnh quan và gây ônhiễm môi trường tại các thủy vực ở thành phố Huế nhằm tạo ra sản phẩmphân hữu cơ sinh học an toàn và có chất lượng cho ngành nông nghiệp

3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đề tài tập trung nghiên cứu chủ yếu về khả năng chuyển hóa sinh khốibèo Nhật Bản của giun Quế và chế phẩm vi sinh để tạo phân hữu cơ sinh học,đồng thời đánh giá chất lượng các nguồn phân tạo thành phục vụ cho ngànhnông nghiệp của địa phương

4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

4.1 Ý nghĩa khoa học

Đóng góp về mặt lý luận cho việc sử dụng giun Quế và chế phẩm visinh vật để xử lý bèo Nhật Bản nhằm tạo nguồn phân hữu cơ giàu dinh dưỡngcho trồng trọt, đồng thời thu được sinh khối giun là một nguồn thức ăn giàuđạm phục vụ cho chăn nuôi

- Đề xuất một số giải pháp nhằm sử dụng bèo Nhật Bản làm nguyênliệu để có thể tạo ra sản phẩm phân bón an toàn, hướng tới một nền nôngnghiệp sạch và bền vững

- Kết quả của đề tài là tài liệu tham khảo cho các cơ quan chức năngtrong việc triển khai ứng dụng vào thực tiễn, góp phần bảo vệ môi trường tạiđịa phương

5 CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN

Luận văn được trình bày trong 67 trang, bố cục như sau:

Mở đầu: 3 trang; Tổng quan tài liệu: 17 trang; Đối tượng và phươngpháp nghiên cứu: 6 trang; Kết quả nghiên cứu: 31 trang; Kết luận và đề nghị:

2 trang; Danh mục công trình của tác giả: 1 trang; Tài liệu tham khảo: 7 trang

Trong luận văn có 12 bảng, 11 hình vẽ, đồ thị, 53 tài liệu tham khảo(38 tài liệu tiếng Việt và 15 tài liệu nước ngoài) để minh họa cho kết quảnghiên cứu

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 SƠ LƯỢT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ XỬ LÝ BÈO NHẬT BẢN 1.1.1 Giới thiệu về bèo Nhật Bản

Bèo Nhật Bản (Eichhornia crassipes Solms) còn được gọi là Lục bình,

Lộc bình là một loài thực vật thuỷ sinh, thân thảo, sống trôi nổi theo dòngnước, thuộc về chi Eichhornia của họ bèo Nhật Bản (Pontederiaceae) [48] Nó

có xuất xứ từ Nam Mỹ, du nhập Việt Nam khoảng năm 1905 với mục đíchtrồng làm cảnh

Bèo Nhật Bản có thân cao khoảng 30 cm với dạng lá hình tròn, màuxanh lục, láng và nhẵn mặt Lá cuốn vào nhau như những cánh hoa, cuống lá

nở phình ra như bong bóng xốp ruột giúp cây bèo nổi trên mặt nước Ba lá đàigiống như ba cánh Rễ bèo trông như lông vũ sắc đen buông rủ xuống nước,cos thể dài đến 1 m Cây bèo Nhật Bản sinh sản rất nhanh nên dễ làm nghẽn

ao hồ, kênh rạch Một cây mẹ có thể đẻ nhánh ra nhiều cây con, tăng số gấpđôi số lượng sau 2 tuần [15]

Bèo Nhật Bản sinh sản rất nhanh, chúng sinh trưởng và phát triển tốttrong điều kiện ao hồ có nhiều chất hữu cơ và dinh dưỡng, ánh sáng nhiều,nhiệt độ tối ưu 300C, pH khoảng 5,5 - 9 Tốc độ phát triển bèo Nhật Bản rấtcao, một cây mẹ có thể đẻ nhiều cây con, tăng số lượng gấp đôi sau 2 tuần Ởnhững nơi giàu dinh dưỡng, một cây bèo Nhật Bản có thể sinh ra tới 1.000 cáthể trong hai tháng Bèo Nhật Bản phát triển mạnh vào mùa nắng, đặc biệt từ

tháng 2 đến tháng 5 hàng năm (dẫn theo Châu Văn Ngọc) [24].

Bèo Nhật Bản thuộc nhóm thức ăn xanh, chứa hầu hết các acid aminkhông thay thế, giàu vitamin, khoáng đa lượng và vi lượng nên có thể sử dụngcho gia súc khi thiếu thức ăn xanh Lượng chất khô thấp (6-7%), lượng xơ cao

(trên 200 g/kg), khoáng tổng số cũng cao (180 – 190 g/kg chất khô) nên giá trịnăng lượng thấp (1800 - 1900 Kcal) ứng với 1 kg chất khô (dẫn theo Châu

Văn Ngọc) [24].

Bèo Nhật Bản là một trong mười loài cây có tốc độ sinh trưởng mạnhnhất trên thế giới Theo Reddy và DeBusk (1987): tỷ lệ tăng trưởng của bèoNhật Bản khoảng 10,33-19,15 kg/ha/ngày, chúng có khả năng tăng gấp đôisinh khối trong vòng 14 ngày, sinh khối trung bình lớn nhất của bèo Nhật Bản

là 49,6 kg/m2 Trong điều kiện bình thường, bèo Nhật Bản có thể che phủ mặtnước với mật độ 10 kg/m2, mật độ tối đa có thể đạt được là 50 kg/m2 (dẫntheo Phạm Công Minh) [21]

1.1.2 Tình hình nghiên cứu về xử lý bèo Nhật Bản

Theo Wilson và cộng sự (2005), bèo Nhật Bản là một loài thực vật thủysinh phát triển lâu năm được tìm thấy đầu tiên ở các vùng đất ngập mặn [53].Theo Malik (2007), bèo Nhật Bản có thể phá hoại trên diện rộng của mặtnước và dẫn đến hàng loại những vấn đề như giảm đa dạng sinh học, tắcnghẽn các con sông và hệ thống thoát nước, thay đổi thành phần hóa họcnước, ô nhiễm môi trường Vì vậy, nhiều nghiên cứu đã sử dụng phươngpháp sinh học, hóa học và cơ học để ngăn ngừa sự lây lan và thậm chí là tiêudiệt bèo Nhật Bản [46]

Theo Gunnarsson và Petersen (2007) bèo Nhật Bản đã được đề xuấtnhư một chất nền cho sản xuất phân hữu cơ hoặc sản xuất khí sinh học Bùn

từ quá trình khí sinh học có chứa hầu hết các chất dinh dưỡng bề mặt và cóthể được sử dụng như một loại phân bón cho cây trồng [42]

Aboud và cộng sự (2005) cho rằng bèo Nhật Bản có thể cung cấp mộtlượng lớn thức ăn bổ dưỡng và là một nguồn tiềm năng về dinh dưỡng chođộng vật nhai lại [39] Gần đây năm 2010, Bhattacharya và Kumar đã chỉ ra

rằng bèo Nhật Bản có thể là một cây trồng nhiên liệu sinh học tiềm năng vàđược sử dụng trong sản xuất nhiên liệu sinh học [40].

Hàng năm, nhiều tỉnh thành trên cả nước tốn nhiều chi phí cho việc giảiquyết vấn nạn bèo Nhật Bản Ngày 6/6/2014, Sở Khoa học & Công nghệ tỉnhTây Ninh tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp xử lý bèo Lục Bình trên sôngVàm Cỏ Đông” Một số tác giả đã trình bày tham luận về tình trạng phát triểncủa bèo Lục Bình trên hệ thống các kênh rạch của Việt Nam nói chung và trênsông Vàm Cỏ Đông nói riêng cùng một số giải pháp xử lý đã có ở các địaphương để đưa ra đề xuất các giải pháp xử lý đối với bèo Lục Bình trên sông,kênh rạch [38]

Trên địa bàn các huyện/thị thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế bèo Nhật Bảncũng phát triển rất mạnh trên các ao hồ, sông nhỏ ở các huyện Trong nhữngnăm qua các huyện/thị phải tiêu tốn hàng trăm triệu đồng cho việc vớt bèo đểkhơi thông dòng chảy trước mùa mưa lũ Chỉ riêng năm 2008, tỉnh đã chingân sách khoảng 1,2 tỷ đồng cho các huyện Phú Vang, Hương Thủy vàthành phố Huế để vớt bèo trên các sông, rạch nhằm khơi thông dòng chảytrước mùa mưa lũ, hạn chế việc sập cầu cống do bèo vướng chân cầu (dẫn

theo Châu Văn Ngọc) [24].

Tại các địa phương như Quảng Điền, Phong Điền, Hương Trà, HươngThủy, Phú Vang, Phú Lộc bèo Nhật Bản phát triển và sinh sản rất nhanh.Ngoài ra, do mật độ quá nhiều nên dẫn đến tình trạng cây bị chết với số lượnglớn gây ô nhiễm môi trường nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái trên sông Với

sự phát triển mạnh của bèo Nhật Bản đã gây ảnh hưởng lớn đến sinh hoạt vàcuộc sống của người dân trong khu vực

Năm 2009, Trung tâm Chuyển giao công nghệ tỉnh Thừa Thiên Huế(nay là Trung tâm Ứng dụng tiến bộ Khoa học và Công nghệ) phối hợp vớiViện Công nghệ sinh học đã xây dựng mô hình sản xuất phân hữu cơ sinh học

từ nguyên liệu bèo Nhật Bản, rơm rạ và các phụ phẩm nông nghiệp khác bằngchế phẩm sinh học tại thị xã Hương Thủy và thử nghiệm sản phẩm cho trồnghoa cảnh tại Thủy Vân, trồng lúa tại Thủy Thanh [18].

Tháng 5/2013, Trung tâm Ứng dụng Tiến bộ Khoa học & Công nghệ

đã thực hiện dự án "Nhân rộng mô hình xử lý bèo Nhật Bản bằng chế phẩm

sinh học Micromix-3 thành phân hữu cơ sinh học tại 5 huyện/thị, tỉnh Thừa Thiên Huế” nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu này, giải quyết vấn nạn

bèo Nhật Bản gây tắc nghẽn dòng chảy, làm ô nhiễm môi trường, cảnh quan

du lịch và có được sản phẩm phân hữu cơ sinh học phục vụ cho sản xuất nôngnghiệp một cách bền vững, góp phần để bảo vệ môi trường [18]

1.2 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ VIỆC ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG

XỬ LÝ CHẤT THẢI HỮU CƠ

1.2.1 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 nông nghiệp ngày càngtrầm trọng và nhu cầu nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ cho sản xuất nôngnghiệp ngày càng lớn, nhiều nhà khoa học đã bắt tay vào nghiên cứu, khaithác các nguồn hữu cơ tự nhiên có từ hoạt động sản xuất nông nghiệp (trồngtrọt, chăn nuôi) và từ sinh hoạt con người hàng ngày (ăn uống, chế biến ) đểtái chế thành phân bón hữu cơ Cùng với sự góp mặt của công nghệ sinh học,hàng vạn tấn phế thải hữu cơ đã được xử lý tạo ra sản phẩm cuối cùng là phân

ủ Đã có rất nhiều nghiên cứu cơ bản và chuyên sâu của các nhà khoa học thếgiới, từ đó giúp hoàn thiện và rút ngắn quá trình ủ phân đồng thời tạo ra sảnphẩm với chất lượng tốt nhất

Đào Thị Lương và Phạm Văn Ty (1998) đã phân lập được các chủng visinh vật có khả năng phân giải cellulose, lignin và hemicellulose Các tác giảcũng 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 này đã rút ngắn thờigian ủ xuống còn 45 - 60 ngày, so với cách ủ tự nhiên từ 6 - 12 tháng [20].

Đề tài cấp nhà nước KHCN 02 - 06A đã nghiên cứu và áp dụng côngnghệ sinh học trong sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ nguồn phế thải hữu

cơ rắn Đề tài đã phân lập từ các 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; 2 chủng nấm

là N11 thuộc loài A japonicus và N3 thuộc loài A unilateralis Các có khả

năng phân hủy các hợp chất hữu cơ khó phân giải như cellulose,hemicellulose cao Khi nghiên cứu tác động của chúng vào quá trình phân hủyrác, các tác giả nhận thấy khi chúng tác động đồng thời theo tỷ lệ phối trộn1:1:1 giữa xạ khuẩn, vi khuẩn và nấm sợi sẽ cho hiệu quả cao hơn khi sử dụngriêng rẽ [35]

Đề tài cấp nhà nước KHCN 02 - 04 của Lê Văn Nhương và cộng sự

đã phân lập và tuyển chọn được hai chủng xạ khuẩn là S59 và S116 có hoạttính phân giải tinh bột, cellulose cao Khi thử nghiệm mức độ chuyển hóacellulose của các xạ khuẩn trên môi trường rơm, vở lạc đã qua xử lý kiềmthì chủng S59 đã làm giảm hàm lượng xenlulose là 43,03% (rơm) và39,37% (vỏ lạc); chủng S116 giảm 40,7% (rơm) và giảm 37,34% (vỏ lạc)

so với đối chứng [27]

Năm 2003, Tăng Thị Chính và cộng sự đã nghiên cứu hiệu quả sử dụngchế phẩm Micromix 3 trong xử lý rác thải bằng phương pháp ủ hiếu khí tạinhà máy chế biến phế thải Việt Trì, Phú Thọ Thí nghiệm được các tác giả bốtrí như sau: rác được cho vào các bể lên men có dung dịch 150 m3, bể đốichứng và bể thí nghiệm được bổ sung 8 kg đạm ure, 16 kg rỉ đường, riêng bểthí nghiệm có bổ 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 40 ngày,hàm lượng mùn thu được tăng hơn 22%, đặc biệt hàm lượng mùn tinh tănghơn 50% so với đối chứng và thời gian xử lý được rút ngắn hơn [10].

Lý Kim Bảng và Tăng Thị Chính (2005) đã xây dựng công nghệ xử lýrơm rạ ngay tại đồng ruộng tại tỉnh Nam Định với việc bổ sung các chủng visinh vật phân giải nhanh cellulose và các chất phụ gia cần thiết Kết quả tạođược một nguồn phân hữu cơ lớn để cải tạo đất trồng lúa, hạn chế đốt rơm rạnên không có khói gây ô nhiễm môi trường [5]

Trong thời gian qua đã có một số đề tài khoa học nghiên cứu xử phếthải giàu chất hữu cơ như đề tài B001-32-09 của Nguyễn Xuân Thành chủ trì

về “xử lý phế thải mùn mía, bùn mía bằng công nghệ vi sinh thành phân hữu

cơ bón cho cây mía đường” [29] Đào Châu Thu (2006) chủ trì Đề tài hợp tácKhoa học và Công nghệ của Đại học Nông nghiệp I Hà Nội với Cộng hòaItalia: “Sản xuất phân hữu cơ sinh học từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thảinông nghiệp để dùng làm phân bón cho rau sạch vùng ngoại vi thành phố HàNội” Kết quả nghiên cứu của các đề tài này đã tạo ra được những sản phẩmphân hữu cơ giàu dinh dưỡng, góp phần cải tạo đất và giảm thiểu tác động củacác loại phế phẩm đến môi trường [32]

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

xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng thành phân hữu cơ tại chỗ bón cho câytrồng trên đất phù sa sông Hồng” đã có kết luận: cứ 1 tấn rơm rạ ủ thì cho ra0,2 - 0,25 tấn phân hữu cơ; 1 tấn thân ngô sau khi ủ cho ra 0,3 - 0,33 tấn phânhữu cơ; 1 tấn thân và lá khoai tây thu được 0,2 tấn phân ủ, 1 tấn các loại raumàu khác cho 0,15 - 0,3 tấn phân ủ [17]

Lưu Hồng Mẫn và cộng sự ở Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long đãkhai thác nấm Tricoderma là nguồn vi sinh vật có khả năng phân hủy rơm rạnhanh, hạn chế được sự phát triển nấm bệnh khô vằn lưu tồn trong rơm rạ, tạo

nguồn phân hữu cơ cho đất Nếu sử dụng 10 kg chế phẩm cho 1 ha rơm rạ sauthu hoạch thì trong khoảng thời gian 4 - 6 tuần sẽ tạo được khoảng 6 tấn phânhữu cơ tại chỗ Chế phẩm vi sinh vật phân hủy rơm được nghiên cứu và sảnxuất thành 2 dạng: dạng xử lý trực tiếp vào rơm và dạng hòa tan trong nướctưới hoặc phun trực tiếp vào rơm Thời gian để chế phẩm sinh học phân hủyrơm rạ là 5 - 6 tuần sau khi xử lý [44].

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 nghiêncứu Trong tình hình hiện nay, lượng rác thải hữu cơ ngày càng nhiều, cácbiện pháp xử lý khác không thể đảm bảo xử lý hiệu quả thì biện pháp xử lýbằng vi sinh vật không những góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường màcòn tạo ra một nguồn 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

1.2.2 Tình hình ứng dụng chế phẩm vi sinh vật

Để xử lý ô nhiễm môi trường người ta có rất nhiều biện pháp, nhưngtùy theo điều kiện cụ thể mà áp dụng phương pháp nào cho hiệu quả Hiệnnay biện pháp sinh học trong xử lý ô nhiễm môi trường đang rất phổ biến vàđược triển khai mạnh mẽ Vi sinh vật môi trường đang là phương pháp tiếpcận nghiên cứu tốt nhất của thế giới, tập trung vào việc phân lập vi sinh vật từ

tự nhiên hay tạo ra các chủng vi sinh vật môi trường được coi là biện pháphữu hiệu nhằm giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm nước thải, rác thải mà cáccông nghệ trước đây như kỹ thuật kị khí, hiếu khí chưa làm được

Nước ta là nước nông nông nghiệp có nguồn phế thải sau thu hoạch rấtlớn, đa dạng, một số ngành công nghiệp cũng tạo ra một khối lượng rác hữu

cơ rất lớn từ quá trình sản xuất và các nguồn rác phế thải cũng từ sinh hoạt.Nguồn rác thải và phế thải này là một cản trở lớn cho sự phát triển mạnh mẽcủa xã hội và chỉ một phần phế thải đó được xử lý đúng quy cách và tận dụng

được những lợi ích từ những nguồn rác thải và phế thải này Biện pháp sinhhọc để xử lý phế thải là biện pháp tối ưu nhất và hiệu quả nhất [31].

Hiện nay, ở Việt Nam trong công tác xử lý chất thải đã tồn tại và được

sử dụng phổ biến ở một số chủng loại vi sinh vật hữu hiệu như: vi sinh vậtphân giải celulose, protein, lignin, tinh bột Cụ thể, một số loại chế phẩm visinh vật sử dụng trong xử lý ô nhiễm môi trường:

- Chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu EM (Effective Microoganisms) có

nguồn gốc từ Nhật Bản do Trung tâm chuyển giao công nghệ Việt - Nhật, BộKhoa học và Công nghệ đưa vào thử nghiệm ở Việt Nam

- Chế phẩm vi sinh vật Emuni và vi sinh vật cellulose: là chế phẩm củaTrung tâm Ứng dụng Vi sinh vật thuộc Đại học Quốc Gia Hà Nội

- Chế phẩm vi sinh vật Micromic 3: là chế phẩm vi sinh vật của ViệnCông nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

- Chủng loại vi sinh vật của Trung tâm Ứng dụng Vi sinh vật thuộctrường Đại học Quốc gia Hà Nội

Ở thành phố Huế, hiện nay các chế phẩm vi sinh vật được ứng dụngrộng rãi để xử lý chất thải và mang lại hiệu quả trong công tác giảm thiểu ônhiễm môi trường,ví dụ như công ty Xử lý chất thải rắn đã sử dụng chế phẩm

EM thứ cấp trong xử lý rác thải, đặc biệt việc sử dụng chế phẩm Micromix 3

để xử lý bèo Nhật Bản của Trung tâm Ứng dụng tiến bộ Khoa học và Côngnghệ thuộc Sở Khoa học và Công nghệ Thừa Thiên Huế

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG GIUN ĐẤT ĐỂ XỬ LÝ RÁC HỮU CƠ

1.3.1 Tình hình xử lý rác hữu cơ bằng giun đất trên thế giới

Từ rất lâu người ta đã nghiên cứu giun đất và vai trò của nó trong tựnhiên vào những năm 1950 thuộc thế kỷ 20 Tracey (1951) đã chứng minh sự

hiện diện của các enzyne cellulase và kitinase phân hủy cellulose và kitin cótrong hệ tiêu hóa của giun đất [51].

Các nghiên cứu của Parcel và Kalpachevski năm 1968 đã chứng minhrằng đất và các chất hữu cơ được chuyển qua ống tiêu hóa của giun đất biếnthành các dạng viên giàu mùn, giàu các yếu tố khoáng như Ca+, K+ có khảnăng giữ nước cao, đồng thời cũng giàu các chất N, P, K làm tăng độ phì củađất (dẫn theo Đỗ Văn Nhượng) [26]

Mitchell và cộng sự (1977) nghiên cứu khả năng mùn hóa chất hữu cơcủa giun đất Barley và Jenning (1959) khi nghiên cứu phân giun và nhận thấyphân có lượng nitơ hữu dụng cho cây trồng tăng cao hơn Theo Jacobson vàGraaf (1971) trong phân giun có các nguyên tố trao đổi Ca, Mg, P, K … vớihàm lượng khá cao (dẫn theo Trình Nghiên) [23]

Bonche (1972), Pussard và Fayolle (1983) đã nghiên cứu về phân loại,khả năng tăng trưởng sinh sản của giun đất và môi trường sinh sống củachúng Từ việc nuôi giun đất để nghiên cứu, các nhà khoa học đã phát hiện ranhững loài giun dễ nuôi trong điều kiện nhân tạo Từ đó họ bắt đầu nghiêncứu nuôi giun vì mục đích kinh tế và cải tạo môi trường Công việc nuôi giunđất đơn giản, không cần những kỷ năng và trình độ văn hóa cao Người ta đãnuôi giun ở nhiều nước trên thế giới như Mỹ, Canada, Pháp, Ý, Úc, Nhật, HànQuốc, Trung Quốc… ở những nước này giun được nuôi để làm thức ăn chogia súc, các loài thủy sản đặc sản, làm thức ăn cho người (cháo giun, lươngkhô) và thuốc trị bệnh cho người (dẫn theo Trình Nghiên) [23]

Tại Pháp, hội tư nhân Sovadec thành lập năm 1986 đã tổ chức xử lý rácthải sinh hoạt ở quy mô công nghiệp và năm 1991 xí nghiệp này đã xây dựngnhà máy đầu tiên xử lý rác thải bằng giun đất ở La Voulte thuộc tỉnh Ardechevới hiệu suất 30 tấn rác/ngày Sản phẩm cuối cùng của ủ rác hữu cơ với giunđất là một sản phẩm tơi xốp v à giàu chất dinh dưỡng Tất cả những người sử

dụng sản phẩm này làm phân bón đều nhận thấy cây trái trồng trên đất đượclàm giàu bằng chất mùn này cho nhiều quả hơn, hoa nhiều hơn và có sức chịuđựng với bệnh tật tốt hơn (dẫn theo Thái Trần Bái) [4].

Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng giun đất có tác dụng tiêu diệt một sốtác nhân gây bệnh truyền qua đất Tại Mỹ các nghiên cứu được tiến hành tạiBang Florida cho thấy rằng xử lý rác bằng giun đất sẽ làm giảm các vi khuẩngây bệnh xuống dưới mức cho phép theo tiêu chuẩn của Cục môi trường Mỹ

(EDA) trong 144 giờ, đối với Fecal coliform trong 24 giờ, Salmonella trong

72 giờ và trứng giun trong 144 giờ Hiện nay, không những ở Hoa Kỳ, Úc mà

ở nhiều nước khác trên thế giới, người dân sử dụng giun đất để xử lý rác hữu

cơ ngay tại gia đình thay cho việc bỏ rác vào thùng để chuyển đến bãi xử lýrác thải (dẫn theo Phan Tử Diên) [12]

Kết quả nghiên cứu của một số tác giả đã cho thấy rằng có thể sử dụngmột số loài giun đất để xử lý rác Những loài giun này ăn rác, khử được mùihôi thối và chuyển rác hữu cơ thành phân bón giàu dinh dưỡng Ở Ấn độ, cácnghiên cứu về giun đất được tiến hành từ đầu năm 1980 và đến năm 1981 tạithành phố Pune, Viện nghiên cứu về giun đất là Shawankal đã được thành lập

và đã tiến hành nhiều sự án lớn về sử dụng giun đất để xử lý rác thải và nướcthải (dẫn theo Đặng Thị An) [1]

Edwards và cộng sự (1998) đã nghiên cứu về tăng trưởng và sinh sản

của giun đất (Perionyx excavatus) trong xử lý chất thải hữu cơ Các tác giả đã

đánh giá thời gian thành thục và tốc độ tăng trưởng của này loài dưới biếnđộng nhiệt độ từ 15 - 300C và mật độ giun khác nhau Nhiệt độ tăng lên đến

300C sẽ gia tăng sự phát triển của giun đất và giảm bớt thời gian thành thục.Tuy nhiên, tỷ lệ cao nhất của sinh sản xảy ra vào lúc 250C cả trong chất rắn vàphân thải gia súc ở dạng bùn Giun đất đã tăng trưởng với tốc độ tương tự

trong phân trâu, bò, lợn, nhưng nó không phát triển tốt trong phân ngựa và chỉtăng kém trong chất thải gà tây [41].

Rajiv K.S (2002) đã nghiên cứu tác dụng của giun đất Elsinia foetida,

Eudrilus euginae và Perionyx excavatus trong quá trình phân hủy sinh học

một số chất thải của cộng đồng ở Ấn Độ và Úc với mục tiêu đa dạng sinh tháinhư quản lý chất thải, giải độc đất và tái sinh nông nghiệp bền vững Chúngtiết ra các enzym protease, lipase, amylase, cellulase và chitinases có khảnăng chuyển đổi sinh hóa nhanh chóng cellulose và các vật liệu protein trongchất thải hữu cơ có nguồn gốc từ nhà cửa, vườn tược và các trang trại Các

loài được sử dụng ở Ấn Độ là Perionyx excavatus và Eudrilus euginae, trong

đó Elsinia Foetida đã được sử dụng tại Úc Loài Elsinia euginae được tìm

thấy có tăng trưởng về sinh khối và khả năng phân hủy sinh học cao hơn sovới hai loài còn lại [49]

Hossian và cộng sự (2010) đã nghiên cứu về tiềm năng dinh dưỡng của

giun Quế (Perionyx excavatus) để sử dụng thay thế bột cá ở các công ty vật

nuôi Bangladesh Kết quả đã chỉ ra rằng loài giun Quế này có giá trị dinhdưỡng gần tương đương với bột cá, nó có thể được sử dụng như thức ăn tươisống cho cá; việc sinh trưởng quanh năm của loài giun này cũng đóng một vaitrò quan trọng trong việc phát triển bền vững nghề cá và sản xuất con giốngthủy sản [50]

Lara Zirbes và cộng sự (2011) đã nghiên cứu về tính khả thi của quátrình ủ phân hữu cơ bằng cách sử dụng Lục Bình, phân lợn và giun Quế vớicác tỷ lệ khác nhau nhằm phân hủy xác bã thực vật và chất thải Kết quả xử lýcủa giun Quế trên các loại thức ăn thí nghiệm đã cho được nguồn phân hữu cơ

có chất lượng tốt, tăng khả năng sinh trưởng của cây trồng Việc sử dụng LụcBình làm nguyên liệu thô với sự giúp đỡ của giun Quế để chuyển đổi thànhmột loại phân bón có giá trị cho nông dân miền trung Việt Nam [43]

M Birundha và cộng sự (2013) đã khảo sát về sự tăng trưởng và sinhsản của giun Quế trong chất thải hữu cơ khác nhau như rơm rạ, xơ dừa Kếtquả nghiên cứu cho thấy giun Quế phát triển tốt khi được nuôi trên nền phânchuồng có bổ sung rơm rạ Theo các tác giả qua đó có thể thấy được việc sửdụng giun Quế là một trong những phương án tốt nhất để giảm ô nhiễm chấtthải hữu cơ, tạo nguồn phân hữu cơ, giảm thiểu sử dụng bừa bãi các loại phânbón vô cơ [45].

1.3.2 Nghiên cứu xử lý rác thải hữu cơ bằng giun đất ở Việt Nam

Ở nước ta, từ những năm 1980, giun Quế đã được nghiên cứu theohướng làm thuốc và sau đó làm thức ăn chăn nuôi Đây là một loại thức ăngiàu dinh dưỡng (66,14% protein thô; 7,4% lipit thô; 13,23% khoáng tổng số;

xơ thô 1,73%; Ca là 0,11% và P là 0,18%); ngoài ra giun Quế có 17 axit amintrong đó có 9 axit amin không thay thế [6]

Kết quả nghiên cứu của Đặng Vũ Bình và cộng sự (2008) cho thấy giunQuế lại có khả năng tăng sinh khối nhanh, tăng gấp 3 lần sau 60 ngày nuôi.Các tác giả cũng đã đề xuất mô hình nuôi giun Quế để tạo ra nguồn thức ăngiàu dinh dưỡng cho vật nuôi, đồng thời còn là một trong những biện phápgóp phần hạn chế ô nhiễm môi trường [7]

Năm 2000, một nghiên cứu về thử nghiệm nhân nuôi giun đất xử lý ráchữu cơ quy mô gia đình đã được tiến hành ở Hà Nội Kết quả bước đầu chothấy loài giun Quế đã đẩy nhanh quá trình xử lý rác hữu cơ với sản phẩm đầu

ra không chỉ là phân giun sử dụng cho sản xuất rau sạch mà còn có thể tạo rasinh khối giun cho chăn nuôi gia súc, thủy sản, làm cơ sở cho việc hình thànhliên hợp xử lý rác - chăn nuôi - trồng trọt Ngoài ra nghiên cứu này cũng chothấy khả năng tiêu diệt trứng ký sinh trùng đường ruột tồn tại ở trong rác [1]

Tại Việt Nam, đã có một số địa phương đã ứng dụng nuôi giun đất đểlàm thức ăn cho gia cầm và một số nghiên cứu về vai trò của giun đất cũng đãđược tiến hành nhưng chủ yếu ở mức độ thử nghiệm Các tác giả NguyễnHùng Long và Huỳnh Thị Kim Hối (2002) đã nghiên cứu giun đất như mộtyếu tố chỉ thị đánh giá tác động sinh thái học của thuốc trừ sâu lên hệ sinh tháinông nghiệp [19].

Chư Thị Hòa (2007) đã nghiên cứu sự phát triển của giun Quế trên cácnguồn thức ăn khác nhau, kết quả cho thấy nguồn thức ăn của giun chủ yếu làphân bò tươi Trước khi đưa vào nuôi cần phải ủ phân từ 2-3 ngày rồi trộn lẫnvới rơm rạ hoặc cỏ khô Mỗi lần cho giun ăn với độ dày khoảng 10 cm, tươngđương với 2 tạ phân Sau khi cho ăn thì phải tưới nước để luôn giữ được nhiệt

độ từ 20 - 280C Sau thời gian 3 tháng, khi giun đã ăn hết phân bò và cho sảnphẩm là phân của chính nó thì thu hoạch phân giun và sinh khối giun Việclàm này đã tận dụng được lực lượng lao động nhàn rỗi tại chỗ, góp phần xử lýcác chất thải chăn nuôi ở nông thôn hiện nay [16]

Năm 2008, Đặng Vũ Bình và cộng sự đã nghiên cứu đánh giá sinhtrưởng của giun Quế trên các nguồn thức ăn khác nhau Với công thức nuôikết hợp giữa phân lợn, phân bò và thân cây chuối đã qua ủ nhằm xây dựngcông thức nuôi giun Quế thích hợp trên các vùng miền khác nhau Theo cáctác giả, nuôi giun Quế là một biện pháp thực hiện chu trình khép kín trong sảnxuất nông nghiệp để tạo ra nguồn thức ăn giàu protein cho vật nuôi và giảmthiểu ô nhiễm môi trường [7]

Nghiên cứu gần đây của Vũ Đình Tôn và cộng sự (2009), cho thấy việc

sử dụng các nguyên vật liệu như phân gia súc, vật liệu hữu cơ hoặc rơm rạ đểnuôi giun Quế sẽ làm tăng sinh khối của giun Kết quả này đóng một vai tròquan trọng trong việc quản lý chất thải nông nghiệp và cung cấp một nguồnthức ăn có giá trị cho gia cầm [52]

Nghiên cứu của Nguyễn Hữu Yến Nhi và cộng sự (2010) về tăng

trưởng của giun đất (Perionyx excavatus) trên phân trâu bò có hoặc không có

bổ sung lục bình ở mức 25% tính theo trọng lượng phân Tốc độ tăng trưởngtương đối về số lượng và trọng lượng của giun tương đối đều trên các côngthức thí nghiệm có nguồn gốc từ phân trâu bò Tác động tiêu cực của lục bìnhlớn hơn so với phân gia súc, dẫn đến giảm số lượng giun, năng suất vật chấtkhô và protein thô của chất nền [47]

1.4 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA GIUN ĐẤT VÀ XỬ LÝ RÁC HỮU CƠ BẰNG GIUN ĐẤT

Giun đất có mặt trong tất cả các loại đất trừ đất sa mạc, đất rất chuahoặc đất rất mặn Sinh khối của giun đất có thể thay đổi từ một vài trăm kg/hatrong rừng đến vài tấn/ha trong các bãi chăn thả gia súc ẩm ướt [2]

Việc nghiên cứu vai trò của sinh vật trong đất trước hết là giun đất vàcác động vật chân đốt trong phân hủy chất thải hữu cơ đã được bắt đầu từnhững năm 1980 của thế kỷ XX [2] Giun và các động vật trong đất đã gópphần tích cực trong việc phân hủy lá cây rừng tạo nên mùn Các nhà khoa học

đã xác định được rằng trên Trái đất có khoảng 44.000 loài giun đất, trong đó

hàng trăm loài có thể ứng dụng để xử lý rác và giun Quế (Perionyx

excavatus) là một loài giun khá phổ biến ở nước ta cũng thuộc nhóm này [4].

Giun đất là một đại diện của lớp giun ít tơ, sống ở cạn Trong tự nhiên,thông qua các hoạt động sống của mình, giun đất tham gia tích cực vào quátrình hình thành lớp đất trồng trọt, làm tăng độ màu mỡ của đất Qua tiêu hóa,giun đất chuyển các mảnh vụn thực vật trên mặt đất xuống các lớp đất sâuhơn làm cho đất tơi xốp, dễ thoát nước, tạo điều kiện cho vi sinh vật và cácđộng vật có ích khác hoạt động, giúp cho rễ cây sinh trưởng thuận lợi Cónhững loài giun đất có thể ăn một lượng thức ăn hàng ngày gấp mười lầntrọng lượng cơ thể của nó [3]

Hoạt động của giun đất đã làm tăng độ phì của đất thông qua việc tạo racác điều kiện độ ẩm, độ thoáng và pH thích hợp cho các vi sinh vật phân giải.Chất đạm do giun đất thải ra dưới dạng cây dễ hấp thụ hoặc dưới dạng vikhuẩn còn tiếp tục phân giải (dịch biểu mô) Sau thời gian ngắn lưu lại trongđất, lượng đạm trong phân giun được cây hấp thụ hầu như toàn bộ [14].

1.4.1 Giới thiệu khái quát về giun Quế (Perionyx excavatus)

Theo các tác giả Thái Trần Bái và Đỗ Văn Nhượng (1985), ở Việt Nam

có 6 họ giun Họ Megascolecudae có tới 97 loài trong số 110 loài của các họtrùn đất Trong họ này có giống Pheretima có 88 loài hiện sống ở nhiều vùng

trong nước ta Trong số này có loài Perionyx excavatus thường sống trên mặt

đất, nơi ẩm ướt, có nhiều phân và rác mục [6]

Giun Quế (một số tài liệu nước ngoài thường gọi là Blue Worm, IndianBlue, Malaysian Blue) là động vật không xương sống, cơ thể phân đốt, phầnđầu thoái hóa, có mang đai sinh dục (clitellum), các hệ cơ quan bên trong cơthể như hệ tuần hoàn, hệ thần kinh, hệ bài tiết cũng sắp xếp theo đốt Giunthuộc nhóm giun ăn phân, thường sống trong môi trường có nhiều chất hữu cơđang phân hủy, trong tự nhiên ít tồn tại với quần thể lớn Giun Quế là mộttrong những giống giun đã được thuần hóa, nhập nội và đưa vào nuôi côngnghiệp Là loài giun mắn đẻ, xuất hiện rải rác ở vùng nhiệt đới, dễ thu hoạch.Được sử dụng rộng rãi trong việc xử lý chất thải ở Phillippines, Australia vàmột số nước khác [41]

Việc nuôi giun Quế bên cạnh thu được nguồn sản phẩm chính là sinhkhối giun thì một ưu điểm khác là sẽ góp phần là cải thiện môi trường do thức

ăn sử dụng cho việc nuôi giun Quế là nguồn phân gia súc Ngoài ra phân dogiun thải ra sau khi sử dụng các loại phân gia súc là một nguồn phân hữu cơsạch và đồng nhất được gọi là vermicompost hay là earthworm compost Phângiun có thể được sử dụng làm phân bón bằng cách pha loãng với nước và tưới

cho cây trồng hay sử dụng trực tiếp làm giá thể để trồng cây Phân giun là loạiphân hữu cơ tự nhiên duy nhất hiện nay có chứa đầy đủ hàm lượng các chấtcần thiết cho các loại cây trồng, đặc biệt cho các loại cây ngắn ngày.

1.4.2 Vai trò của giun Quế

1.4.2.1 Làm thức ăn cho gia cầm, thủy cầm, thủy sản

Với hàm lượng protein thô chiếm 70% trọng lượng khô, hàm lượngđạm của giun tương đương với bột cá, bột đậu tương thường được dùng trongthức ăn chăn nuôi Giun còn hội đủ 12 loại axit amin, nhiều vitamin, chấtkhoáng cần thiết cho gia súc, gia cầm và thủy sản Đặc biệt, giun còn có cácloại kích thích tố sinh trưởng tự nhiên mà trong bột cá không có Thức ănchăn nuôi có trong bột giun sẽ không có mùi tanh và khét của cá và dầu cá,hấp dẫn với vật nuôi, lại bảo quản được lâu hơn thức ăn có dùng bột cá

Giun tươi là thức ăn lý tưởng cho nuôi cá, ba ba, rùa, lươn, ếch…làmtăng tốc độ sinh trưởng từ 15 - 40%, năng suất tăng 30%, giảm giá thành thức

ăn 40 -60% Trong chăn nuôi gà năng suất trứng tăng từ 17 - 25%, tốc độ tăngtrưởng tăng 65 - 100% và giảm tỷ lệ mắc các loại bệnh dịch (nếu nuôi bằngthức ăn không có giun thì tỷ lệ mắc bệnh cúm gà là 16 - 40%) [12]

1.4.2.2 Xử lý môi trường

Bên cạnh việc thu được nguồn sản phẩm chính là giun thương phẩm thìmột ưu điểm rất quan trọng đó là giun sẽ sử dụng các loại phân gia súc giacầm làm thức ăn và chuyển chúng thành các loại phân hữu cơ hoai mục sửdụng rất tốt trong trồng trọt Ngoài các loại phân gia súc gia cầm còn có thể

sử dụng các loại rác hữu cơ đem ủ hoai để làm thức ăn cho giun Việc sửdụng thức ăn của giun đã góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường đáng kể từviệc phát thải khí CH4 trong phân thải của gia súc gia cầm [12]

1.4.2.3 Sử dụng làm phân bón

Ngoài phân do giun quế thải ra sau khi sử dụng các loại phân gia súc làmột nguồn phân hữu cơ sạch và đồng nhất Chứa nhiều loại axit amin hàmlượng tương đối cao Phân giun có thể được sử dụng làm phân bón bằng cáchpha loãng với nước và tưới cho cây trồng hay sử dụng trực tiếp làm giá thể đểtrồng cây Phân giun là loại phân hữu cơ tự nhiên duy nhất hiện nay có chứađầy đủ hàm lượng các chất cần thiết cho các loại cây trồng Phân giun có thểgiúp chống sự xói mòn và tăng khả năng giữ nước trong đất Chất mùn trongphân giun loại trừ được những độc tố, nấm và vi khuẩn có hại trong đất, cóthể ngăn ngừa các bệnh về rễ và đẩy lùi nhiều bệnh của cây trồng

Dùng làm phân bón lót cho cây và rau quả, tạo ra sản phẩm có chấtlượng và năng suất cao, vì vậy, phân giun là loại phân sạch để bón cho hoa,cây cảnh, rau quả trong nông nghiệp sạch, hiện nay đang được thị trườngrất ưa chuộng [12]

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Giun quế (Peryonyx excavatus) được lấy từ trang trại của ông Hoàng

Văn Nhật ở phường Hương Sơ, thành phố Huế

- Bèo Nhật Bản được thu tại các ao hồ ở thành phố Huế, sau đó cắtnhỏ thành từng đoạn từ 3 - 5cm và ủ trong bao dứa từ 5 -7 ngày cho khô

héo dùng để làm nguồn thức ăn nuôi giun Quế và làm nguyên liệu cho quá à l m ngu n th c n nuôi giun Qu v l m nguyên li u cho quá ồn thức ăn nuôi giun Quế và làm nguyên liệu cho quá ứ ă ế à à ệ trình t o phân h u c ạ ữ ơ

Hình 2.1 Giun quế

(Peryonyx excavatus)

Hình 2.2 Bèo Nhật Bản

(Eichhornia crassipes)

Chế phẩm EM (Effective Microoganisms) thứ cấp được điều chế từ chế

phẩm EM gốc, rỉ đường và nước theo tỷ lệ (1: 1: 20) bằng cách phối trộn rỉđường với nước sạch cho đến khi tan hoàn toàn, sau đó cho chế phẩm EM vàotrộn đều rồi cho tất cả vào can nhựa sạch và để lên men trong 5 - 10 ngày ởnhiệt độ phòng, khi đo pH ≤ 4,0 là sử dụng được [25] Chế phẩm EM thứ cấp

có màu nâu, thơm, vị chua ngọt, bảo quản ở nhiệt độ bình thường từ 6 - 12tháng, tránh ánh nắng mặt trời chiếu trực tiếp

Chế phẩm Vixura: là tập hợp các chủng vi sinh vật hiếu khí, kỵ khíchuyên dùng (3 chủng vi khuẩn và 3 chủng xạ khuẩn) có hoạt tính cellulasemạnh, có tính chịu nhiệt cao, độ hiếu khí mạnh đã được chọn lọc và bảo quảntại Viện Công nghệ sinh học được hoạt hoá trên môi trường thạch và kiểm trahoạt tính trước khi đưa vào sản xuất chế phẩm [36].

2.1.2 Thời gian nghiên cứu: từ tháng 12/2013 đến tháng 07/2014.

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Ngoài thực địa

2.2.1.1 Điều tra tình hình xâm hại của bèo Nhật Bản ở thành phố Huế và

vùng phụ cận:

Theo phương pháp đánh giá độ nhiều bằng số lượng cá thể của loài

theo thang 5 bậc của Braun - Blanquet (1972) có cải tiến với các quy ước như sau:

+ : có mặt ít (1 - 10 cá thể) mỗi lần gặp

++ : tần số bắt gặp vừa (11 - 49 cá thể)

+++ : tần số bắt gặp nhiều (từ 50 - 99 cá thể)

++++ : tần số bắt gặp nhiều và phong phú (trên 100 cá thể) [30]

2.2.1.2 Bố trí thí nghiệm xử lý bèo Nhật Bản bằng chế phẩm vi sinh vật

Tìm hiểu khả năng xử lý bèo Nhật Bản bằng chế phẩm vi sinh vật vớicác công thức thí nghiệm như sau:

Bảng 2.1 Thí nghiệm xử lý bèo Nhật Bản bằng chế phẩm Vixura

Lô thí nghiệm Bèo (kg) Chế phẩm Vixura (g) Phân NPK (g)

Bảng 2.2 Thí nghiệm xử lý bèo Nhật Bản bằng chế phẩm EM

Lô thí nghiệm Bèo (kg) Chế phẩm EM thứ cấp Phân NPK (g)

- Kích thước đống ủ: Chiều dài 0,95 - 1,05 m, chiều rộng 0,7 - 0,75 m,chiều cao 0,6 - 0,65 m

- Phương pháp ủ: Tiến hành pha chế phẩm vi sinh vật Vixura với cácmức 100 g, 200 g, 300 g trong 5 lít nước hoặc pha loãng chế phẩm EM từ chếphẩm gốc ở các mức 5 lần, 10 lần, 15 lần Tiến hành pha từng loại chế phẩm

vi sinh cùng với 200g phân NPK đã hòa tan ở dạng dung dịch Tưới 5 lít chếphẩm ở các độ pha loãng khác nhau vào nguyên liệu bèo Nhật Bản đượcchuẩn bị sẵn sao cho nguyên liệu ướt đều và nước không bị ngấm chảy raxung quanh đống ủ, độ ẩm đạt khoảng 50 - 60% (có thể kiểm tra bằng cáchlấy tay bóp nhẹ nguyên liệu thì thấy nước thấm ra ướt kẽ ngón tay và khi thả

tay ra nguyên liệu thí nghiệm không bị vỡ vụn là được) Cuối cùng đậy nilon

kín và để ở những nơi thuận tiện cho việc theo dõi kết quả thực nghiệm

Sau khi ủ từ 2-3 ngày nhiệt độ của đống ủ sẽ tăng lên cao khoảng 50°C Nhiệt độ này sẽ làm cho nguyên liệu bị khô và không khí cần cho hoạtđộng của vi sinh vật cũng ít dần Vì vậy cứ khoảng 7-10 ngày tiến hành kiểmtra, đảo trộn và nếu nguyên liệu khô thì tưới thêm nước

40-2.2.1.3 Thí nghiệm xử lý bèo Nhật Bản bằng giun Quế

Bố trí các công thức thực nghiệm về sự sinh trưởng của giun Quế trênnguồn thức ăn là bèo Nhật Bản có bổ sung phân bò với các tỷ lệ khác nhaunhư sau:

+ Lô thí nghiệm 1: 80% bèo + 20% phân bò

+ Lô thí nghiệm 2: 70% bèo + 30% phân bò

+ Lô đối chứng: 100% bèo

Các lô thí nghiệm được bố trí một cách ngẫu nhiên, mỗi lô thả 300ggiun giống trên 10kg chất nền làm thức ăn nuôi giun Kiểm tra độ ẩm thíchhợp cho giun bằng cách lấy một nắm chất nền nuôi giun rồi bóp nhẹ, nếu thấynước rỉ ra ở kẽ ngón tay là thích hợp Nếu nước nhỏ giọt hoặc chảy thànhdòng là quá ẩm, cần điều chỉnh bằng cách giảm số lần tưới hoặc giảm lượngnước tưới Nếu bóp chặt mà không có nước là chất nền bị khô, cần tưới nướcngay để giữ ẩm cho giun

Giun được thu hoạch bằng cách cho hỗn hợp chất nền và sinh khối giunlên tấm nilon để ngoài sân trống có ánh nắng, sau 5 - 10 phút gạt bỏ phần cơchất bên sẽ thu được giun phía trên tấm nilon vì khi giun ra ngoài sợ ánh nắngnên sẽ chui xuống phía dưới

Thí nghiệm được thực hiện trong 2 đợt:

+ Đợt 1: từ tháng 12/2013 đến tháng 01/2014

+ Đợt 2: từ tháng 03/2014 đến tháng 05/2014

2.2.2 Trong phòng thí nghiệm

2.2.2.1 Đánh giá mức tăng trưởng của giun Quế

Mức tăng trưởng của giun quế được tính theo công thức:

M = M2 - M1

Trong đó: M: Tăng trưởng về khối lượng giun (g)

M2: Khối lượng giun thu hoạch (g)

M1: Khối lượng giun ban đầu (g) [52]

2.2.2.2 Xác định hệ số sinh trưởng của giun Quế

Hệ số sinh trưởng (F) của giun được xác định theo công thức:

Trong đó: F: Hệ số sinh trưởng của giun

M2: Khối lượng giun thu hoạch (g)

M1: Khối lượng giun ban đầu (g) [45]

2.2.2.3 Khả năng chuyển hóa thức ăn của giun Quế

Khả năng chuyển hóa thức ăn của giun Quế được tính theo công thức:

H = B A

Trong đó: A: Tổng số thức ăn tiêu thụ (kg)

B: Khối lượng giun tăng (kg) [7]

2.2.2.4 Xác định hàm lượng cellulose: bằng phương pháp thủy phân

Nguyên tắc: cellulose là hợp chất bền không tan trong môi trường axit

và kiềm, người ta xác định hàm lượng này bằng trọng lượng còn lại sau khihòa tan bằng axit và kiềm [11]

2.2.2.5 Xác định nhiệt độ của chất nền thí nghiệm: bằng nhiệt kế thủy ngân 2.2.2.6 Phân tích các chỉ tiêu của mẫu phân hữu cơ tạo thành

- Xác định độ ẩm: theo TCVN 5815:2001 [33].

- Xác định pH: theo TCVN 5979:1995 [11].

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác định pH bằng cách sử dụngđiện cực thủy tinh để đo pH trong huyền phù 1:5 (V/V) của mẫu trong nước(pH-H2O) hoặc dung dịch KCl 1mol/L (pH-KCl)

- Xác định hàm lượng cacbon hữu cơ tổng số: theo TCVN 9294:2012 [34].

Nguyên tắc: Oxy hóa cacbon hữu cơ bằng dung dịch K2Cr2O7 trong môitrường axit H2SO4, sau đó chuẩn độ lượng K2Cr2O7 dư bằng dung dịch Fe2+, từ

đó tính ra hàm lượng cacbon hữu cơ

- Xác định hàm lượng nitơ tổng số: theo TCVN 5815:2001 [33].

Nguyên tắc: Vô cơ hóa mẫu bằng H2SO4 đậm đặc và chất xúc tác, sau

đó dùng kiềm mạnh (NaOH hay KOH) để đẩy NH3 từ muối (NH4)2SO4 hìnhthành ra thể tự do Định lượng NH3 bằng H2SO4 0,1N

Chương 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 TÌNH HÌNH BÈO NHẬT BẢN XÂM LẤN Ở THÀNH PHỐ HUẾ

VÀ VÙNG PHỤ CẬN

Hiện nay trên địa bàn thành phố Huế và các vùng phụ cận, bèo NhậtBản phát triển rất mạnh ở các ao hồ, sông nhỏ và lấp kín mặt nước Sự pháttriển quá mức của bèo trên các thủy vực sẽ gây cản trở dòng chảy, làm giảm lưuthông của nước, ảnh hưởng đến sinh hoạt và cuộc sống của người dân trong khuvực Trong những năm qua các huyện/thị phải tiêu tốn rất nhiều kinh phí choviệc trục vớt bèo, khơi thông dòng chảy trước mùa mưa lũ để hạn chế việc sậpcầu cống do các mảng bèo vướng vào chân cầu, cống

Tại các phường/xã như: Phú Hòa, Thuận Thành, Tây Lộc, Xuân Phú,Thủy Phương, Thủy Vân, Hương Vinh, Phú Thượng bèo Nhật Bản đã pháttriển và sinh sản rất nhanh trên các sông, hồ Ngoài ra, do mật độ quá dày nêndẫn đến tình trạng bèo chết với số lượng lớn gây ô nhiễm môi trường nước,ảnh hưởng đến hệ sinh thái của thủy vực

Để đánh giá tình trạng xâm lấn của bèo Nhật Bản ở thành phố Huế vàvùng phụ cận, chúng tôi đã tiến hành điều tra sự phân bố của các cá thể bèoNhật Bản ở một số thủy vực dựa vào thông số độ nhiều tính theo thang 5 bậccủa Braun - Blanquet (1972) có cải tiến, kết quả được trình bày ở bảng 3.1

Bảng 3.1 Phân bố của bèo Nhật Bản ở thành phố Huế và vùng phụ cận

Phường/xã Độ nhiều Phường/ xã Độ nhiều

Theo cán bộ phòng Cảnh quan - Môi trường thuộc Trung tâm Bảo tồn

Di tích Cố đô Huế cho biết: tình trạng bèo Nhật Bản phát triển mạnh và phủkín hệ thống các hồ di tích ở Huế như hồ Tịnh Tâm, hồ Học Hải, Hào hộthành đã phá vỡ cảnh quan của hệ sinh thái nơi đây Đồng thời, bèo NhậtBản phủ kín mặt nước làm giảm lượng ôxi hòa tan ảnh hưởng đến sự sống củacác sinh vật thủy sinh, tăng quá trình phân hủy kỵ khí trong nước và bùn đáy

gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch của các hồ Khimảng bèo chết và bị phân hủy sẽ gây ô nhiễm nguồn nước và tạo mùi khóchịu cho du khách đến tham quan.

Thành phố Huế đang phấn đấu là một thành phố xanh, sạch, đẹp và đãthu hút khá nhiều khách du lịch trong và ngoài nước đến tham quan Tuynhiên, hiện nay tình trạng bèo Nhật Bản phát triển quá mức trên khắp các consông, hồ ở các điểm di tích… đã làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến cảnh quan

và giá trị du lịch Vì vậy, hằng năm Ủy ban nhân dân thành phố Huế phải cấpkinh phí cho việc trục vớt, thu gom và xử lý bèo Nhật Bản nhằm lưu thôngdòng chảy, giảm tắc nghẽn giao thông thủy, cải tạo cảnh quan đô thị Chỉ tínhriêng trong năm 2013, thành phố Huế đã hỗ trợ kinh phí cho một số phường

để trục vớt bèo Nhật Bản trên các ao hồ với kinh phí hỗ trợ là 5000đ/m² Kếtquả điều tra về tình hình làm sạch bèo Nhật Bản của các phường ở trung tâmthành phố Huế được thể hiện ở bảng 3.2

Bảng 3.2 Kinh phí hỗ trợ xử lý bèo Nhật Bản cho một số phường ở Huế

Trong thời gian thực hiện đề tài, theo các tuyến khảo sát chúng tôi nhận

thấy bèo Nhật Bản (Eichhornia crassipes) là loài thực vật thủy sinh ngoại lai

xâm hại nguy hiểm, có tên trong Danh mục loài ngoại lai xâm hại của bộ Tàinguyên và Môi trường qui định [9], chúng chỉ phân bố ở các thủy vực nướcđứng như ao, hồ, mương nước, ven sông, trên các thửa ruộng đang canh tác.Tại các điểm này bèo Nhật Bản đã thiết lập được những quần thể với mật độtương đối cao (50 - 99 cá thể/1m²), độ che phủ bề mặt thủy vực lớn, gặp nhiều

ở vùng ngập và bán ngập nước của các điểm khảo sát Sự phát triển của loàinày đã lấn chiếm diện tích đất canh tác, cũng như diện tích mặt nước gây ảnhhưởng nhiều đến sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản của một số địaphương trên địa bàn thành phố Huế và vùng phụ cận

Theo nghiên cứu của Võ Nguyễn Châu Ngân và một số tác giả, bèoNhật Bản nếu biết cách sử dụng sẽ mang lại nhiều lợi ích, như bổ sung vàohầm ủ biogas để sản xuất khí sinh học dùng cho đun nấu, lá và thân ủ chuadùng thức ăn cho gia súc, rễ dùng làm nấm…[22] Đặc biệt hơn, một lợi thếcho các vùng sản xuất nông nghiệp là dùng bèo Nhật Bản vớt lên từ các sông

hồ, ủ thành từng đống rồi cho thêm phân lợn hoặc trâu bò và ủ trong thời gian

60 - 80 ngày sẽ cho ra phân hữu cơ Loại phân bón này không những tốt chocây trồng, dễ làm mà còn giúp người dân giảm lượng phân hóa học, tăng độphì cho đất và tiết kiệm chi phí sản xuất [37]

Trước tình hình đó, sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Chi cụcBảo vệ Môi trường tỉnh Thừa Thiên Huế đã áp dụng rất nhiều biện pháp để

xử lý bèo Nhật Bản như trục vớt bèo và sản xuất các sản phẩm hữu íchphục vụ cho nông nghiệp Tuy nhiên, các địa phương vẫn chưa thể kiểmsoát được vấn nạn bèo Nhật Bản, do đó việc tìm ra biện pháp hạn chế sựphát triển của bèo Nhật Bản và tận dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên này

để tạo nguồn phân bón có lợi cho sản xuất nông nghiệp