Điều tra số lượng phế thải đồng ruộng và đánh giá hiệu quả của chế phẩm vi sinh vật xử lý rơm rạ tại xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội

Nông nghiệp chuyên sâu: là lĩnh vực sản xuất nông nghiệp được chuyên môn hóa trong tất cả các khâu sản xuất nông nghiệp, gồm cả việc sử dụng máy móctrong trồng trọt, chăn nuôi, hoặc tron

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này ngoài nỗ lực của bản thân em đã nhậnđược rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của các tập thể, cá nhân trong vàngoài trường

Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo trong khoaTài Nguyên & Môi Trường – Trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội, các thầy côgiáo trong bộ môn Vi Sinh Vật đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em hoàn thành khóaluận tốt nghiệp

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô giáo TS Đinh Hồng Duyên đãtận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian em thực tập tốt nghiệp

Khóa luận này sẽ không thể thực hiện được nếu không có lòng tốt và hiếukhách của người dân xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội Em xin tỏlòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các cán bộ, nhân viên của UBND xã Việt Hùng, đãủng hộ giúp đỡ nhiệt tình cho em thực hiện đề tài này

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã khuyến khích độngviên em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày tháng năm 2012

Sinh viên

Ngô Thị Chang

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục đích, yêu cầu 2

1.2.1 Mục đích: 2

1.2.2 Yêu cầu: 2

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 3 2.1 Thực trạng sản xuất nông nghiệp và phế thải đồng ruộng trên thế giới và Việt Nam 3 2.1.1 Thực trạng sản xuất nông nghiệp trên thế giới và Việt Nam 3

2.1.1.1 Khái niệm và một số thuật ngữ về nông nghiệp 3

2.1.1.2 Thực trạng sản xuất nông nghiệp trên thế giới 4

2.1.1.3 Thực trạng sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam 4

2.1.2 Thực trạng phế thải đồng ruộng trên thế giới và Việt Nam 5

2.1.2.1 Khái niệm, nguồn gốc, thành phần và phân loại phế thải đồng ruộng 5

2.1.2.2 Thực trạng phế thải đồng ruộng trên thế giới 8

2.1.2.3 Thực trạng phế thải đồng ruộng ở Việt Nam 8

2.2 Tác động của phế thải đồng ruộng đến môi trường và sức khỏe con người 9 2.3 Tính kinh tế trong quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng 10 2.3.1 Tính kinh tế của phế thải đồng ruộng 10

2.3.2 Tính kinh tế trong quản lý phế thải đồng ruộng 11

2.3.3 Tính kinh tế trong xử lý phế thải đồng ruộng 11

2.4 Các biện pháp xử lý phế thải đồng ruộng hiện nay 12 2.4.1 Phương pháp đốt 12

2.4.2 Phương pháp đổ trực tiếp ra sông ngòi 13

2.4.3 Biện pháp vùi trực tiếp vào đất, trên đồng ruộng 13

2.4.4 Phương pháp dùng làm thức ăn gia súc 14

2.4.5 Phương pháp ủ làm phân 14

2.4.6 Phương pháp sinh học 14

2.5 Cơ sở khoa học của việc xử lý phế thải nông nghiệp bằng vi sinh vật 15 2.5.1 Xenluloza, cơ chế thủy phân và vi sinh vật phân giải Xenluloza 15

2.5.2 Hemixenluloza, cơ chế thủy phân và vi sinh vật phân giải Hemixenluloza .18 2.6 Các nghiên cứu trong và ngoài nước về xử lý phế thải nông nghiệp bằng vi sinh vật 20 2.6.1 Các nghiên cứu trên thế giới 20

2.6.2 Các nghiên cứu ở trong nước 20

PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 23 3.2 Nội dung nghiên cứu23 3.2.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế,xã hội của xã Việt Hùng – Đông Anh – Hà Nội 23 3.2.1.1 Điều kiện tự nhiên 23

3.2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 23

3.2.2 Hiện trạng phế thải nông nghiệp của xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội 23

3.2.2.1 Thành phần, khối lượng phế thải nông nghiệp 23

3.2.2.2 Kết quả điều tra hình thức xử lý phế thải đồng ruộng 23

3.2.2.3 Kết quả điều tra hình thức quản lý phế thải đồng ruộng 23

3.2.3 Những thuận lợi và khó khăn trong công tác thu gom xử lý phế thải đồng ruộng và những ảnh hưởng của phế thải đồng ruộng tại xã Việt Hùng, huyện Đông

Anh, thành phố Hà Nội 23

3.2.3.1 Ảnh hưởng của phế thải đồng ruộng 23

3.2.3.2 Thuận lợi và khó khăn trong công tác thu gom xử lý phế thải đồn ruộng tại xã 23

3.2.4 Xây dựng đống ủ theo quy trình B2004 – 32 – 66 trên rơm rạ và tái chế thành phân hữu cơ 23

3.2.4.1 Đánh giá chất lượng của chế phẩm 23

3.2.4.2 Xây dựng đống ủ và tái chế sau khi ủ 23

3.2.4.3 Kết quả phân tích các chỉ tiêu đống ủ 24

3.2.5 Đề xuất một số giải pháp quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng 24

3.2.5.1 Giải pháp về cơ chế chính sách 24

3.2.5.2 Giải pháp về quản lý 24

3.2.5.3 Giải pháp công nghệ xử lý 24

3.3 Phương pháp nghiên cứu 24 3.3.1 Phương pháp thu thập số liệu 24

3.3.1.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: 24

3.3.1.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp: 24

3.3.2 Xử lý phế thải nông nghiệp bằng chế phẩm vi sinh vật 24

3.3.3 Phương pháp đo nhiệt độ đống ủ 24

3.3.4 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong chế phẩm 25

3.3.5.Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đống ủ 25

PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 26 4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế,xã hội của xã Việt Hùng – Đông Anh – Hà Nội 26 4.1.1 Điều kiện tự nhiên 26

4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 28

4.2 Hiện trạng phế thải nông nghiệp của xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội 32 4.2.1 Thành phần, khối lượng phế thải nông nghiệp 32

4.2.2 Kết quả điều tra hình thức xử lý phế thải đồng ruộng: 37

4.2.3 Kết quả điều tra hình thức quản lý phế thải đồng ruộng 38

4.3 Những thuận lợi, khó khăn trong công tác thu gom xử lý phế thải đồng ruộng tại xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội 39 4.3.1 Thuận lợi 39

4.3.2 Khó khăn 39

4.4 Xây dựng đống ủ theo quy trình B2004 – 32 – 66 trên rơm rạ và tái chế thành phân hữu cơ 40 4.4.1 Đánh giá chất lượng của chế phẩm: 40

4.4.2 Xây dựng đống ủ và tái chế sau khi ủ 40

4.4.3 Kết quả phân tích các chỉ tiêu đống ủ: 42

4.4.3.1 Diễn biến nhiệt độ của đống ủ: 42

4.5 Đề xuất một số giải pháp quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng 46 4.5.1 Giải pháp về cơ chế chính sách 46

4.5.2 Giải pháp về quản lý 47

4.5.3 Giải pháp công nghệ xử lý 48 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

5.1 Kết luận 50

5.2 Kiến nghị 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2001 8

Bảng 2 Bảng hiện trạng sử dụng đất xã Việt Hùng năm 2011 27

Bảng 3 Tổng hợp dân số các thôn của xã năm 2011 30

Bảng 4: Kết quả điều tra thành phần, khối lượng phế thải đồng ruộng của 120 hộdân xã Việt Hùng 32

Bảng 5: Thành phần, khối lượng phế thải đồng ruộng của xã Việt Hùng 33Bảng 6: Lượng phân bón sử dụng trong nông nghiệp của 120 hộ dân xã Việt Hùng

Sơ đồ 1: Các nguồn phát sinh chất thải rắn nông nghiệp 6

Sơ đồ 2 : Mô hình phân hủy Xenluloza của Lutzen 16

Sơ đồ 3: Quy trình xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng 42

Hình 1: Diễn biến nhiệt độ trong đống ủ 44

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Từ xưa đến nay, nông nghiệp là một lợi thế to lớn của nước ta, với trên 10triệu ha đất nông nghiệp, trong đó có 2 vùng đồng bằng phì nhiêu đó là đồng bằngSông Hồng và đồng bằng Sông Cửu Long Cùng với việc tự do hóa sản xuất nôngnghiệp, đặc biệt là sản xuất lúa gạo đã giúp Việt Nam là nước thứ hai trên thế giới

về xuất khẩu gạo Ngoài ra còn có nông sản khác như cà phê, sợi, bông, cao su vàtrà Bên cạnh mức tăng trưởng xuất khẩu nông sản còn đọng lại vấn đề các bãichứa, đầu ra cho các phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ trấu, thâncây, bã mía, vỏ dừa… Số liệu hàng trăm ngàn tấn nông sản xuất khẩu hàng nămtương ứng với con số gấp nhiều lần như thế về phế thải nông nghiệp Tất cả cácnguồn phế thải này một phần bị đốt gây ô nhiễm không khí gây ra hiệu ứng nhàkính, phần còn lại gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường đất, nguồn nước và là ổdịch bệnh lây lan rất nguy hiểm trên đồng ruộng

Mặt khác, qua hoạt động sản xuất nông nghiệp, con người đã lấy đi khỏi đấthàng tỷ tấn vật chất mỗi năm thông qua sinh khối của cây trồng Nhưng lại khôngtrả lại cho đất lượng vật chất đã lấy đi nên đã làm cho đất ngày càng trở nên thoáihóa và bạc màu Bên cạnh đó, để đảm bảo năng suất của cây trồng thì người dânphải sử dụng đến phân hóa học

Vì vậy việc xử lý phế phụ phẩm trên đồng ruộng không chỉ làm sạch môitrường đồng ruộng, mà còn góp phần tạo ra phân hữu cơ tại chỗ trả lại cho đất,giảm bớt chi phí cho người nông dân

Việt Hùng là một xã của huyện Đông Anh, dân số sống chủ yếu bằng nghềnông, vì vậy lượng phế thải nông nghiệp sau khi thu hoạch là khá lớn Trước đây,phần lớn phế thải nông nghiệp sau thu hoạch dùng để đun nấu, làm thức ăn cho gia

súc nhưng mấy năm trở lại đây đời sống người dân được cải thiện, họ không cầnđến rơm rạ để đun nấu Mặc dù vậy người dân vẫn cần giải phóng ruộng để chuẩn

bị cho vụ sau và giải pháp đốt rơm rạ trên đồng ruộng để chuẩn bị cho vụ sau là lựachọn phổ biến nhất của bà con nông dân Việc đốt rơm rạ gây ô nhiễm bầu khôngkhí, ảnh hưởng đến sức khỏe và làm mất an toàn giao thông trên nhiều tuyếnđường

Xuất phát từ thực tế trên cùng với sự hướng dẫn của TS Đinh Hồng Duyên –

Bộ môn Vi sinh – Khoa Tài nguyên và Môi trường – Đại học Nông Nghiệp Hà Nội,

tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Điều tra số lượng phế thải đồng ruộng và đánh giá hiệu quả của chế phẩm vi sinh vật xử lý rơm rạ tại xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội”.

1.2 Mục đích, yêu cầu

1.2.1 Mục đích:

- Điều tra số lượng và đánh giá hiện trạng, các hình thức sử dụng, xử lý phế thảiđồng ruộng tại xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội

- Đánh giá hiệu quả của chế phẩm vi sinh vật xử lý rơm rạ tại địa phương

- Đề xuất một số biện pháp xử lý có hiệu quả phù hợp với đặc điểm của địaphương

1.2.2 Yêu cầu:

- Điều tra nông hộ bằng phiếu điều tra

- Phải xử lý số liệu bằng excel

- Số liệu thu thập được phải trung thực chính xác

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

2.1 Thực trạng sản xuất nông nghiệp và phế thải đồng ruộng trên thế giới và Việt Nam

2.1.1 Thực trạng sản xuất nông nghiệp trên thế giới và Việt Nam

2.1.1.1 Khái niệm và một số thuật ngữ về nông nghiệp

Nông nghiệp là quá trình sản xuất lương thực, thực phẩm, tơ, sợi và sản

phẩm mong muốn khác bởi trồng trọt những cây trồng chính và chăn nuôi đàn giasúc (nuôi trong nhà) Công việc nông nghiệp cũng được biết đến bởi những ngườinông dân, trong khi đó các nhà khoa học, những nhà phát minh thì tìm cách cải tiếnphương pháp, công nghệ và kỹ thuật để làm tăng năng suất cây trồng vật nuôi [18]

Nông nghiệp thuần nông hay nông nghiệp sinh nhai là lĩnh vực sản xuất

nông nghiệp có đầu vào hạn chế, sản phẩm đầu ra chủ yếu phục vụ cho chính giađình Không có sự cơ giới hóa trong nông nghiệp sinh nhai [18]

Nông nghiệp chuyên sâu: là lĩnh vực sản xuất nông nghiệp được chuyên

môn hóa trong tất cả các khâu sản xuất nông nghiệp, gồm cả việc sử dụng máy móctrong trồng trọt, chăn nuôi, hoặc trong quá trình chế biến sản phẩm nông nghiệp.Nông nghiệp chuyên sâu có nguồn đầu vào sản xuất lớn, bao gồm cả việc sử dụnghóa chất diệt sâu, diệt cỏ, phân bón, chọn lọc, lai tạo giống, nghiên cứu các giốngmới và mức độ cơ giới hóa cao Sản phẩm đầu ra chủ yếu dùng vào mục đíchthương mại, làm hàng hóa bán ra thị trường hay xuất khẩu [18]

Nông nghiệp hiện đại vượt ra khỏi sản xuất nông nghiệp truyền thống, loại

sản xuất nông nghiệp chủ yếu tạo ra lương thực cho con người hay làm thức ăn chocác con vật Các sản phẩm nông nghiệp hiện đại ngày nay ngoài lương thực, thựcphẩm truyền thống phục vụ cho con người còn các loại khác như: sợi dệt(sợi bông,sợi len, lụa, sợi lanh), chất đốt (mêtan, dầu sinh học, ethanol…), da thú, cây cảnh,

sinh vật cảnh, chất hóa học ( tinh bột, đường, mì chính, cồn, nhựa thông), lai tạogiống, các chất gây nghiện cả hợp pháp và không hợp pháp như (thuốc lá,cocaine…) [18].

Thế kỷ 20 đã trải qua một sự thay đổi lớn trong sản xuất nông nghiệp, đặcbiệt là sự cơ giới hóa trong nông nghiệp và ngành sinh hóa trong nông nghiệp Cácsản phẩm sinh hóa nông nghiệp gồm các hóa chất để lai tạo, gây giống, các chất trừsâu, diệt cỏ, diêt nấm, phân đạm [18]

2.1.1.2 Thực trạng sản xuất nông nghiệp trên thế giới

Trong báo cáo Triển vọng mùa màng và tình hình lương thực, Tổ chức NôngLương LHQ (FAO) dự báo tổng sản lượng ngũ cốc của vụ mùa 2011-2012 sẽ đạtmức 2.310 triệu tấn, tăng 68 triệu tấn (3%) so với vụ mùa 2010-2011[20]

Tổng sản lượng lúa mì trên thế giới năm 2010/11 đạt 657,3 triệu tấn, giảm 1%

so với 682,4 triệu tấn của năm 2009/10, song vẫn khá cao so với sản lượng bìnhquân của 5 năm qua Tổng sản lượng ngũ cốc thô thế giới đạt 1136,5 triệu tấn trongnăm 2010/2011, tăng 1,9% so với 1115,1 triệu tấn của năm 2009/10 Tổng sảnlượng gạo thế giới năm 2010/2011 đạt 474,2 triệu tấn, tăng 4,5% so với 453,9 triệutấn của năm 2009/10

Trong tổng sản lượng lương thực dạng hạt trên thế giới nêu trên, tổng sảnlượng của các nước đang phát triển đạt 1286,8 triệu tấn, tăng 4,8% so với năm2009/10 và tổng sản lượng của các nước phát triển đạt 999,2 triệu tấn, giảm 2,4%

so với năm 2009/10 [19]

Theo FAO, trong vòng 25 – 50 năm tới sản lượng lương thực cần phải tănggấp đôi nhằm đáp ứng nhu cầu lương thực cảu dân số thế giới sẽ tăng khoảng 3 tỷngười vào năm 2050 [18]

2.1.1.3 Thực trạng sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam

Theo báo cáo 12 tháng năm 2011 ngành nông nghiệp và phát triển nôngthôn, tổng sản lượng lương thực có hạt cả năm ước tính đạt 46,97 triệu tấn, tăng

2,34 triệu tấn (+5,2%) so với năm 2010; trong đó sản lượng lúa tiếp tục đuợc mùa

cả ba vụ, đạt 42,3 triệu tấn, tăng 2,3 triệu tấn (+5,8%), sản lượng ngô đạt 4,7 triệutấn, tăng 21 nghìn tấn (+0,4%) Diện tích cho sản phẩm và sản lượng của hầu hếtcác loại cây công nghiệp lâu năm đều tăng co với năm trước như diện tích cho sảnphẩm cà phê đạt 533,8 nghìn ha, tăng 3% và cao su đạt 471,9 nghìn ha, tăng 7,5%

Do diện tích cho sản phẩm tăng, nên sản lượng nhiều cây công nghiệp lâu năm chủlực tăng so với năm trước như cà phê đạt 1167,9 nghìn tấn, tăng 5,0%, cao su đạt811,6% nghìn tấn, tăng 8,0% và hồ tiêu ước tình đạt 109,4 nghìn tấn, tăng 3,8%[17]

Sản lượng lương thực tăng là do chúng ta đã áp dụng các nghiên cứu và sửdụng các giống lúa cao sản trong trồng trọt Chính điều này đã đưa Việt Nam từnước nhập khẩu gạo trở thành một trong ba nước xuất khẩu gạo lớn nhất trên thếgiới

2.1.2 Thực trạng phế thải đồng ruộng trên thế giới và Việt Nam

Để đảm bảo vấn đề an ninh lương thực trong giai đoạn hiện nay, đòi hỏi cácquốc gia trên thế giới không ngừng mở rộng diện tích sản xuất, sản lượng như ápdụng các tiến bộ KH – KT nâng cao năng suất, sản lượng nông sản Đồng nghĩa vớiviệc này là ngành nông nghiệp cũng để lại một lượng các chất thải rắn hằng năm rấtlớn

2.1.2.1 Khái niệm, nguồn gốc, thành phần và phân loại phế thải đồng ruộng

a Khái niệm:

Phế thải đồng ruộng là các chất thải rắn phát sinh từ các hoạt động sản xuấtnông nghiệp ngoài đồng ruộng như trồng trọt, thu hoạch : Rơm rạ, thân lá thực vật,bao bì đựng phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật…

b Nguồn gốc:

Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn đồng ruộng từ nhiều nguồn khác nhau vàđược thể hiện qua sơ đồ sau:

Sơ đồ 1: Các nguồn phát sinh chất thải rắn nông nghiệp

Phế thải đồng ruộng phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau như trong quá trìnhtrồng trọt, thu hoạch nông sản, quá trình sử dụng thuốc BVTV, quá trình bón phân,kích thích sinh trưởng Trong quá trình trồng trọt, phế thải đồng ruộng chính là cácxác thực vật đã chết, cành lá được cắt tỉa và các loại cây cỏ bị con người loại bỏtrong khi chăm sóc cây trồng Trong quá trình sinh trưởng của cây, để giúp câyphát triển tốt và chống lại các loại sâu bệnh con người đã sử dụng các loạiHCBVTV, các loại phân bón hóa học để bón cho cây trồng nhưng chai lọ và bao bìđựng các hóa chất đó lại bị vứt bừa bãi trên đồng ruộng trở thành phế thải đồngruộng Ngoài ra, phế thải đông ruộng còn phát sinh trong quá trinh thu hoạch nôngsản như: rơm rạ, thân lõi ngô, trấu, cám…Đây là nguồn phế thải chính trong phếthải đồng ruộng và hiện đang là nguồn gây ô nhiễm trầm trọng nếu không được xử

Quá trình bón phân, kích thích sinh trưởng (bao bì chứa đựng…)

PHẾTHẢIĐỒNG RUỘNG

c Thành phần:

Phế thải đồng ruộng mà chủ yếu là phế thải hữu cơ có thành phần rất phongphú và đa dạng Tuy nhiên, tựu chung chúng đều thuộc 2 nhóm hợp chất chính là:Nhóm hợp chất hữu cơ chứa cacbon gồm có Xenluloza, Hemienxenluloza, Pectin,Lignin, Tinh bột và nhóm hợp chất hữu cơ chứa nitơ gồm có Protein và Kitin

Các hợp chất hữu cơ này không bất biến mà luôn luôn chuyển hóa từ dạngnày sang dạng khác dưới tác dụng của nhiều yếu tố khác nhau tạo thành một vòngtuần hoàn khép kín trong tự nhiên [11]

d Phân loại:

Phế thải đồng ruộng được phân loại theo nhiều cách khác nhau như: theonguồn gốc phát sinh, tính nguy hại, thành phần hóa học và theo khả năng phân hủysinh học Trong khóa luận này, tôi chỉ tìm hiểu cách phân loại phế thải đồng ruộngtheo nguồn gốc phát sinh để từ đó đưa ra các giải pháp xử lý loại phế thải này

Theo nguồn gốc phát sinh, phế thải đồng ruộng gồm các phế thải có nguồngốc từ các phế phụ phẩm trồng trọt và từ các bao bì đựng các hóa chất sử dụngtrong nông nghiệp

Các phế phụ phẩm trồng trọt gồm các loại phế thải trong quá trình thu hoạch

và chế biến nhiều loại cây trồng khác nhau như; các loại rơm, rạ sau khi thu hoạchlúa tại các cánh đồng, các loại lá, thân cây, cỏ dại tại các vườn cây, các phần dậpcủa cây lúa không sử dụng được ở các ruộng sau khi thu hoạch…

Chất thải từ các bao bì đựng hóa chất sử dụng trong nông nghiệp gồm chai,lọ…bằng thủy tinh hoặc nhựa được dùng làm vỏ đựng thuốc trừ sâu, trừ cỏ, thuốcdiệt côn trùng, thuốc chữa bệnh cho động vật sau khi đã qua sử dụng được thải bỏ,các túi nilon, túi giấy dùng đựng phân bón vi sinh, phân đạm, phân lân và kể cả cáchóa chất BVTV đã quá hạn sử dụng… Đây là các vật phẩm cso tính nguy hại cao,cần phải có biện pháp thu gom và xử lý thích hợp

2.1.2.2 Thực trạng phế thải đồng ruộng trên thế giới

Theo số liệu năm 2001 thì lượng chất thải hữu cơ trên thế giới có số lượngnhư sau:

Bảng 1: Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2001

Loại chất thải Số lượng ( triệu tấn/ năm)Tàn dư thực vật trên đồng ruộng 1200

Chất thải công nghiệp thực phẩm 420

Nguồn: Báo cáo đề tài nhà nước KHCN 02-04 1996- 2000

Từ bảng trên ta thấy, khối lượng phế thải hàng năm của ngành nông nghiệpthải ra ngoài môi trường là rất lớn, với khối lượng 1200 triệu tấn/ năm Trong khi

đó, các loại chất thải khác như bùn thải là 650 triệu tấn/ năm, rác sinh hoạt là 400triệu tấn/ năm, rác vườn là 690 triệu tấn/ năm và chất thải công nghiệp thực phẩm

là 420 triệu tấn/ năm Như vậy, phế thải nông nghiệp có khối lượng lớn nhất trongcác loại chất thải và chiếm khoảng 35,7% tổng khối lượng

2.1.2.3 Thực trạng phế thải đồng ruộng ở Việt Nam

Việt Nam là một nước nông nghiệp, gạo là mặt hàng xuất khẩu thế mạnh.Với tổng diện tích gieo trồng hàng năm đến 7,6 triệu ha, năng suất đạt 4 – 4,5tấn/ha, sản lượng lúa đạt 35 triệu tấn Do đó, lượng phế thải để lại hàng năm cũngrất lớn, ước tính khoảng gần 31 triệu tấn rơm rạ Ngoài ra, cả nước còn có hơn 1triệu ha trồng ngô cho sản lượng khoảng 3,8 triệu tấn và để lại lượng phế thải trên

10 triệu tấn mỗi năm

Trên đây chỉ là kết quả tính toán cho một số cây lương thực chủ yếu như lúa,ngô… ngoài ra trên thế giới và Việt Nam, hàng năm còn có một lượng lớn diện tích

các loại cây trồng khác như cà phê, chè, cao su, mía, lạc đậu, rau… cũng để lại mộtlượng phế thải đáng kể.

2.2 Tác động của phế thải đồng ruộng đến môi trường và sức khỏe con người

Theo các số liệu thống kê ở trên cho thấy lượng phế thải do hoạt động nôngnghiệp để lại hàng năm là rất lớn Nếu lượng phế thải này không được xử lý, quản

lý chặt chẽ thì nó sẽ làm nảy sinh một số vấn đề như ảnh hưởng đến môi trườngđất, môi trường nước, không khí và sức khỏe cộng đồng

Tác động của phế thải đồng ruộng tới môi trường đất là không đáng kể vìthành phần của chúng chủ yếu là chất hữu cơ có tác dụng tốt đối với đất và câytrồng

Tác động của phế thải đồng ruộng tới môi trường nước là việc các loại chấtthải nguy hại không được thu gom hợp lý bị rửa trôi gây ô nhiễm môi trường nướcmặt và nước ngầm Ngoài ra rơm rạ sau thu hoạch không được thu gom mà vứt bừabãi ra mương máng, sau một thời gian chúng bị phân hủy gây nhiễm bẩn nguồnnước mắt và làm ảnh hưởng tới cảnh quan môi trường xung quanh

Không những thế, việc thải bỏ bừa bãi các loại chất thải vô cơ, đặc biệt làchất thải có tính nguy hại sẽ góp phần làm thoái hóa đất, giảm độ tơi xốp và màu

mỡ của đất

Quá trình lưu giữ và tận dụng lại chưa hợp lý phế thải đồng ruộng cũng dẫntới những ảnh hưởng xấu tới môi trường không khí Khí hậu nhiệt đới nóng ẩmmưa nhiều ở nước ta là điều kiện thuận lợi cho các thành phần hữu cơ phân hủy,thúc đẩy quá trình lên men, thối rữa và tạo mùi khó chịu cho con người Các chấtkhí: H2S, NH4, SO2… phát sinh trong quá trình phân hủy chất thải hữu cơ nôngnghiệp ngay trên đồng ruộng, hoặc tại những đống ủ phân xanh là các tác nhân chủyếu tác động tới môi trường không khí

Nếu không xử lý phế thải đồng ruộng đúng cách thì nó còn ảnh hưởng tớisức khỏe của con người Quá trình phân hủy phế thải đồng ruộng ngoài môi trường

sinh ra các chất khí và kèm theo đó là các ví sinh vật gây bệnh đi theo các nguồnnước mặt làm ảnh hưởng tới đời sống hàng ngày và sức khỏe của người dân Ngoài

ra, trong quá trình thu hoạch lúa, rơm rạ được người dân đốt ngay trên đường đãlàm ảnh hưởng đến giao thông và gây tai nạn cho những người tham gia giaothông

Thông qua những tác động trực tiếp đến môi trường, gây ảnh hưởng xấu đếnmôi trường và gây ảnh hưởng gián tiếp đến sức khỏe của người dân như gây ra cácbệnh về hô hấp, tiêu hóa…Vì vậy, cũng cần có các biện pháp xử lý, quản lý thíchhợp vừa mang lại hiệu quả kinh tế, vừa giảm thiểu được các tác động xấu tới môitrường

2.3 Tính kinh tế trong quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng

2.3.1 Tính kinh tế của phế thải đồng ruộng

Hiện nay, lượng chất thải rắn nông nghiệp của cả nước ta ước tính hàng nămkhoảng 150 triệu tấn Nếu tính giá trị sử dụng năng lượng thì nó tương đươngkhoảng 20 triệu tấn than cám hoặc trên 9 triệu tấn dầu thô [14] Chính vì vậy, nếuchúng ta sớm có kế hoạch khai thác sử dụng hợp lý với các chính sách phát triểnthích hợp thì nó sẽ trở thành một nguồn năng lượng đáng kể mang lại hiệu quả cao

cả về kinh tế - xã hội lẫn môi trường

Phế thải đồng ruộng không chỉ đơn thuần có giá trị năng lượng cao mà còn

có giá trị vật chất rất thiết thực đối với quá trình sản xuất nông nghiệp và một sốlĩnh vực công nghiệp khác

Trước đây, các phế thải đồng ruộng được người dân tận dụng tối đa để tái sửdụng làm chất đốt cho gia đình, làm giá nấm, làm thức ăn gia súc, vật liệu độnchuồng

Trong xử lý phế thải đồng ruộng bằng phân hủy kị khí, khí sinh học tạo rađược sử dụng làm chất đốt cho gia đình, bã thải đặc có hàm lượng chất dinh dưỡngcao, giàu hữu cơ, nhiều acid Humic là nguồn phân hữu cơ an toàn đề bón ruộng,

ngoài ra bã thải của quá trình còn chứa nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho độngvật như những nguyên tố: Ca, P, N và một số nguyên tố vi lượng khác như Cu, Zn,

Mn, nhiều axít amin, enzim, do đó còn được dùng làm thức ăn cho chăn nuôi Nướcthải của túi biogas dùng để nuôi tảo, thực vật phù du khác, làm thức ăn giàu dinhdưỡng cho cá

Ngoài ra, các phế phụ phẩm nông nghiệp nếu được quan tâm quản lý tốt thì

có thể cung cấp làm nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất giấy và gỗ ván ép, dùngcho sản xuất nhiệt điện,…đem lại hiệu quả kinh tế cao

2.3.2 Tính kinh tế trong quản lý phế thải đồng ruộng

Việc đưa ra các biện pháp quản lý thích hợp đối với phế thải nông nghiệpkhông chỉ mang lại ý nghĩa to lớn về môi trường mà còn tận dụng được giá trị vậtchất và năng lượng một cách hiệu quả Các hình thức quản lý chất thải rắn nôngnghiệp có ý nghĩa lớn về môi trường, xã hội và kinh tế thông qua hình thức thugom, phân loại và vận chuyển; ngăn ngừa; tái sử dụng; tái chế chất thải

Nếu như công tác thu gom, phân loại được thực hiện tốt thì phế thải đồngruộng có thể được tái chế, tái sử dụng làm nguyên liệu và sản xuất năng lượng:dùng rơm rạ để làm giá thể nuôi nấm rơm; làm vật liệu độn chuồng; xử lý rồi dùnglàm phân bón, làm thức ăn chăn nuôi; để sản xuất giấy và gỗ ván ép; để sản xuấtđiện hoặc sản xuất khí đốt phục vụ cho sinh hoạt và cho sản xuất

2.3.3 Tính kinh tế trong xử lý phế thải đồng ruộng

Như vậy, việc quản lý phế thải đồng ruộng phù hợp mang lại lợi ích về xãhội, môi trường và kinh tế thì việc xử lý một lượng lớn phế thải đồng ruộng qua chếtạo phân compost và thu hồi khí cũng mang lại lợi ích kinh tế vô cùng to lớn

Việc xử lý phế thải đồng ruộng bằng phương pháp ử phân compost cung cấplượng phân bón rất lớn cho trồng trọt, còn nếu được xử lý bằng phương phápBiogas thì có thể cung cấp một lượng khí đốt rất lớn phục vụ cho sinh hoạt và cácmục đích khác

Phế thải đồng ruộng là các chất rắn dễ cháy và có khả năng cung cấp mộtlượng nhiệt rất lớn Vì vậy, từ xa xưa người nông dân đã biết sử dụng phế thải nôngnghiệp để đun nấu, sưởi ấm Hiện nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kĩthuật, người ta đã nghiên cứu và ứng dụng một số công nghệ đốt sử dụng phế thảinông nghiệp để thu hồi nhiệt lượng phục vụ cho việc phơi sấy nông sản, để phátđiện…

Từ những lợi ích nêu trên đã cho thấy, phế thải đồng ruộng có thể mang lạinhững lợi ích thiết thực về kinh tế - xã hội, về môi trường và sức khỏe con người.Đồng thời, cũng có thế gây ra những ảnh hưởng không nhỏ nếu như nó không được

xử lý và quản lý chặt chẽ Vì vậy, quản lý và xử lý phế thả đồng ruộng là một vấn

đề cần được quan tâm đúng mức

2.4 Các biện pháp xử lý phế thải đồng ruộng hiện nay

Sau đây một số phương pháp điển hình được áp dụng nhiều trên thế giới vàViệt Nam hiện nay:

2.4.1 Phương pháp đốt

Đây là biện pháp được xử lý khá phổ biến trong xử lý phế thải đồng ruộnghiện nay, do lượng phế thải quá nhiều và rất dễ cháy Phương pháp này vốn đượcngười dân Nam bộ sử dụng từ lâu để tiêu hủy lượng rơm rạ trên đồng ruộng và trosau quá trình đốt được xem là phân bón Hiện tượng đốt phế thải nông nghiệp ngaytrên đồng ruộng hiện nay đã lan ra cả những vùng đồng bằng sông Hồng

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ làm, giảm giá thành và giảmthiểu sâu bệnh hại trên đồng ruộng

Ngoài ra, phương pháp này có nhược điểm là gây mất mát một lượng lớnchất dinh dưỡng, gây ô nhiễm môi trường không khí rất nghiêm trọng, gây hiệuứng nhà kính và các bệnh hô hấp, gây hiện tượng khói mù cản trở tầm nhìn củangười điều khiển phương tiện giao thông, vừa mất chất hữu cơ Vì vậy, trong tươnglai gần phương pháp này cần phải được loại bỏ

2.4.2 Phương pháp đổ trực tiếp ra sông ngòi

Phế phụ phẩm sau thu hoạch được bỏ lại trên đồng ruộng hay vứt bừa bãitrên mương máng gây ô nhiễm nghiêm trọng Biện pháp này cần phải loại bỏ vì gâyảnh hưởng nghiệm trọng tới môi trường và con người

Ưu điểm của phương pháp này là dễ làm, không tốn công lao động, khôngtốn chi phí

Bên cạnh đó phương pháp này có khá nhiều nhược điểm như: làm mất chấtdinh dưỡng của đất; ảnh hưởng đến mỹ quan; gây ô nhiễm môi trường nước và ảnhhưởng tới sức khỏe của người dân do phế thải đồng ruộng vứt xuống mương máng

bị phân hủy gây ô nhiễm nguồn nước, trong quá trình phân hủy phế thải còn tạo racác vi khuẩn gây bệnh cho con người, quá trình phân hủy phế thải gây mùi khóchịu

2.4.3 Biện pháp vùi trực tiếp vào đất, trên đồng ruộng

Phế phụ phẩm sau thu hoạch được vùi trực tiếp vào đất, sau đó các vi sinhvật sẽ phân hủy chúng để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng vụ sau, cải thiện cácđặc tính lý hóa, sinh học của đất, nâng cao độ phì nhiêu của đất để sản xuất ổn địnhlâu dài

Ưu điểm của phương pháp này là trả lại cho đất hầu hết các nguyên tố dinhdưỡng mà cây trồng đã lấy đi từ đất, kiểm soát được sâu bệnh còn sót trên nhữngphế thải

Bên cạnh những lợi ích thì việc vùi rơm rạ vào đất có một số nhược điểmnhư: tốn chi phí, có thế gây ra một số bệnh cho lúa, có thể làm chậm sự sinh trưởng

và làm giảm năng suất lúa

2.4.4 Phương pháp dùng làm thức ăn gia súc

Đây là biện pháp thay thế bền vững hơn so với phương pháp đốt và vùi rơm

rạ vào đất Các phế phụ phẩm này được giữ lại làm thức ăn cho trâu, bò, dê,…

Phương pháp này có ưu điểm là: Đem lại hiệu quả kinh tế, tiết kiệm đượctiền cho việc mua thức ăn gia súc Hạn chế ô nhiễm môi trường

Bên cạnh đó phương pháp này cũng có một số điểm hạn chế sau: Làm hởvòng quay vật chất, chất dinh dưỡng bị mang đi mà chưa được bù lại cho đất Tốnlao động cho việc thu gom

2.4.5 Phương pháp ủ làm phân

Phương pháp ủ đã có từ rất lâu đời và diễn ra ở nhiều nơi trên thế giới Từ rất

xa xưa, con người đã biết ủ lá cây, phân gia súc để bón cho cây trồng phương phápnày có ưu điểm là: Hạn chế được ô nhiễm môi trường, trả lại hàm lượng chất hữu

cơ cho đất, đem lại hiệu quả kinh tế do tiết kiệm được tiền mua phân bón hóa học,tiêu diệt mầm bệnh và làm sạch đồng ruộng

Bên cạnh những ưu điểm trên thì phương pháp này còn có một số nhượcđiểm sau như là: Mất thời gian ủ và tốn công lao động

lọ bằng thủy tinh và nhựa,…

2.5 Cơ sở khoa học của việc xử lý phế thải nông nghiệp bằng vi sinh vật

Sau khi tìm hiểu về thành phần của phế thải đồng ruộng, ta thấy thành phầnchính của phế thải đồng ruộng là xenluloza Nếu để phế thài đồng ruộng phân hủy

tự nhiên thì mất thời gian khá dài Vì vậy, trong thực tế con người đã ứng dụng vaitrò của vsv để phân hủy và chuyển hóa phế thải đồng ruộng giúp rút ngắn thời gian

ủ Trong khuôn khổ khóa luận này tôi trình bày cơ chế thủy phân Xenluloza vàHemixenluloza, vì đây là hai thành phần chủ yếu trong phế phụ phẩm nông nghiệp

2.5.1 Xenluloza, cơ chế thủy phân và vi sinh vật phân giải Xenluloza

Đặc điểm xenluloza

Xenluloza là thành phần chủ yếu của tế bào thực vật, chiếm tới 50% tổng sốhydratcacbon trên trái đất Trong vách tế bào thực vật, xenluloza tồn tại trong mốiliên kết chặt chẽ với các polisaccarit khác với hemi-xeluloza, pectin và lignin tạothành lien kết bền vững [16]

Xenluloza là một plyme mạch thẳng gồm các anhydroglucoza trong mối liênkết -1,4 glucozit Mức độ trùng hợp của xenluloza tự nhiên có thể đạt 10.000-14.000 đơn vị glucoza trên phân tử [12], trọng lượng tương ứng là 1,5 triệu Daltonvới chiều dài phân tử có thể lớn hơn hoặc bằng 5m Các chuỗi xeluloza gần nhauthường kết hợp với nhau tạo thành các sợi có đường kính khoảng 10-40nm, nhữngsợi hợp lại với nhau thành bó sợi to và được bao học hởi lignin và hemi-xeluloza

Trong tự nhiên, xeluloza là một trong những hợp chất khá vững vàng, chúngkhông tan trong nước mà chỉ bị trương lên do hấp thụ nước Xenluloza bị thủy phânkhi đun nước nóng với axit hoặc kiềm ở nồng độ khá cao, bị phân hủy ở nhiệt độ

40 -50oC bởi enzym xenlulaza

 Cơ chế phân hủy xenluloza

Để phân giải xenluloza tự nhiên cần phải có sự có mặt của các enzym trongphức hệ xenlulaza Phức hệ xenlulaza gồm có 3 loại enzym [12]:

Endoglucanaza hay CMC- aza có khả năng cắt đứt các liên kết trong phân tửxenluloza, thủy phân liên kết -1,4 glucozit một cách tùy tiện và giải phóngxenlulodextrin, xelobioza và glucoza Enzym này phân giải mạnh mẽ các xelulozahòa tan nhất là dạng xenluloza vô định hình nhưng hoạt động rất yếu ở vùng kếttinh.

Exoglucanaza có khả năng tấn công chuỗi xeluloza từ đầu không khử và giảiphóng xenlobiza (là chủ yếu và glucoza) Enzym này không phân giải xenluloza kếttinh cũng như các xeluloza vô định hình hoặc xenluloza đã bị phân giải một phầnnhư xenlodextrin

-1,4 glucozidaza hay xenlobiaza có khả năng thủy phân xenlobioza và cácxenlodextrin hòa tan trong nước giải phóng glucoza, enzym này có hoạt tính cựcđại trên xenlobiaza và có hoạt tính giảm dần theo chiều dài của chuỗi tăng lên trênxenlodextrin Chức năng của -1,4 glucozidaza có lẽ là điều chỉnh sự tích lũy cácchất cảm ứng của enzym xenlulaza [15]

Tác giả Lutzen cho rằng sự thủy phân xenlulo tự nhiên phải có sự hiệp đồngcủa 3 loại enzym trên Chúng tạo thành phức hệ enzym nhiều thành phần trên bềmặt các phân tử xenluloza Nhờ đó Lutzen đưa ra mô hình phân giải xenluloza theo

G : Glucozo G1 : Xenlubiozo Gn : đoạn chuỗi Xenlulozo

(1) Thủy phân trực tiếp do tác dụng của Exoglucanaza.

(2) Thủy phân do tác dụng phối hợp của Endoglucanaza và Xenlobiohydrolaza (3) Thủy phân trước tiên do tác động của Endoglucanaza và sau là của Exoglucanaza.

Để thủy phân xenluloza vô định hình cần có sự tác động của Cx hoặc C1

nhưng để thủy phân xenluloza tinh thể thì nhất thiết phải có mặt của cả 2 loạienzym này Ở đây phức hệ enzym xelulaza có tác động hiệp đồng chặt chẽ, Cx tấncông một cách tự nhiên lên chuỗi xenluloza, phân các liên kết glucozit ở một sốchỗ tùy ý, tạo ra các đầu có khả năng bị tấn công bởi C1 Kết quả tạo ra xenlobioza

- một chất kìm hãm cho cả C1 và Cx Các liên kết glucozit đã được tách ra có khảnăng nhanh chóng bị nối lại do bản chất có trật tự cao của chính cơ chất, còn khivắng mặt Cx thì sự thủy phân không xảy ra hoặc xảy ra chậm chạp do không tạo racác đầu tự do ( Coughlan & CTV, 1979) [13]

 Vi sinh vật phân giải xenluloza

Trong tự nhiên có rất nhiều loại vi sinh vật có khả năng tiết ra một hoặc một

số loại enzym là tác nhân của quá trình phân giải chuyển hóa các loại hợp chất hữu

cơ, biến chúng từ các dạng thô sơ thành dạng mùn nhuyễn và các chất dinh dưỡng

dễ hấp thu trong đất, từ đó làm tăng độ phì nhiêu của đất và cải thiện môi trườngsống xung quanh chúng ta

Nấm sợi là nhóm có khả năng tiết ra môi trường một lượng lớn enzym vớiđầy đủ các thành phần nên khả năng phân giải xenluloza rất mạnh Nấm có hoạt

tính phân giải xenluloza đáng chú ý là Trichoderma bao gồm hầu hết các loại sống trong đất, những đại diện tiêu biểu là Trichoderma ressei, Trichoderma viride,

chúng phân hủy tàn dư thực vật trong lớp đất góp phần chuyển hóa lượng hữu cơ

khổng lồ Một số nấm khác cũng có khả năng phân giải xenluloza khá cao là

Aspergillus niger, Fussarium solani, Penicillium pinophinum [2].

Vi khuẩn cũng có khả năng phân giải xenluloza, nhưng cường độ khôngmạnh bằng nấm sợi do lượng enzym tiết ra môi trường ít hơn và các thành phầnenzym cũng không đầy đủ Các vi khuẩn hiếu khí cũng có khả năng phân giải

xenluloza khá mạnh như: Cellulomonas, Vibrio, Archomobacter [3].

Trong điều kiện yếm khí các vi khuẩn ưa ẩm và ưa nhiệt thuộc giống

Bacillus và Clostridium cùng có khả năng phân giải xeluloza.

Xạ khuẩn: Bên cạnh nấm và vi khuẩn, xạ khuẩn cũng có khả năng phân giải

xenluloza khá cao, đáng chú ý là Streptomyces, Actinomyces, Nocardia, Mycromonospora.

Xạ khuẩn phân giải xenluloza được phân lập từ các mẫu đất, mùn rác, mẫubùn, những nơi có chứa xenluloza Người ta thường sử dụng xạ khuẩn đặc biệt là

Streptomyces trong việc phân hủy rác thải sinh hoạt Những xạ khuẩn này thường

thuộc nhóm ưa nhiệt, sinh trường phát triển tốt ở nhiệt độ 45-50oC, rất thích hợpvới quá trình ủ rác thải [5] [6]

Như vậy chúng ta có thể thấy rằng vi sinh vật phân hủy xenluloza rất đa dạng

khác nhau như gỗ, rơm, rạ… Trong tự nhiên, coxylan là loại thường gặp nhiềunhất.

Về cấu trúc, so với xenluloza thì hemixenluloza không chặt chẽ bằng.Hemixenluloza dễ bị phân giải bởi dung dịch kiềm hay axit loãng, đôi khi chúngcòn bị phân giải trong nước nóng và đặc biệt hemixenluloza dễ dàng bị enzimhemixenlulaza phân giải

 Cơ chế thủy phân Hemixenluloza

Phần lớn các tác giả cho rằng enzym hemixenlulaza cũng có tính chất tươngđương với xenlulaza như về cơ chế tác đọng, tính chất cảm ứng Tuy nhiên các tácgiả cũng chỉ ra những điểm khác biệt giữa 2 nhóm enzym này ở chỗ enzymehemixenlulaza có phân tử lượng nhỏ hơn, cấu trúc đơn giản hơn và kém bền vữnghơn xenlulaza Ngoài ra, trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật các nhà khoa học đãghi nhận rằng hemixenlulaza thường được tạo thành sớm hơn Giải thích hiệntượng này có lẽ phải xuất phát từ thực tế là trong cùng một điều kiện thì nguồncacbon từ hemixenluloza dễ hấp thu hơn, do đó vi sinh vật phải sinh tổng hợphemixenlulaza trước [3]

 Vi sinh vật phân giải Hemixenluloza

Các vi sinh vật phân giải hemixenluloza ít được chú ý đến vì nhiều tác giảcho thấy đa số vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp xylanaza để phân giải xylan

Khả năng này thường được thấy ở vi khuẩn dạ có như: Ruminococcus, Bascillus, Bacteriodes, Butyvubrio và các loại thuộc khi Clostridium Nhiều loài nấm sợi cũng

có khả năng tạo xylanaza như: Aspergillus niger, Penicillium janthinnellum, Trichoderma ressei, Aspergillus oryzae…[3].

Tuy nhiên, nhiều vi sinh vật hiếu khí và yếm khí trong đất có khả năng tổnghợp enzim hemixenluloza với hoạt tính cao hơn xenluloza

2.6 Các nghiên cứu trong và ngoài nước về xử lý phế thải nông nghiệp bằng vi sinh vật

2.6.1 Các nghiên cứu trên thế giới

Từ lâu con người đã nhận thức được tầm quan trọng của vi sinh vật đối vớicon người và sản xuất nông nghiệp Và con người đã biết ứng dụng nó vào việc ủchất thải hữu cơ (lá cây, phân gia súc) làm phân bón, trả lại một phần hữu cơ chođất

Hutchingson và Richards (1921) là người đầu tiên nghiên cứu quá trình ủphân Tiếp theo, Horward đã đưa ra “phương pháp hữu cơ” tức là trộn xác hữu cơvới phân gia súc theo tỉ lệ 3:1 có đảo trộn thường xuyên Ông đã phát triển phươngpháp ủ trên những loại nguyên liệu khác nhau theo từng lớp có đảo trộn để tạo điềukiện hiếu khí Đây là phương pháp Indore, phương pháp mang tên nơi ông làm việc[5]

Từ năm 1926 đến năm 1941, Warksman và các cộng tác viên nghiên cứu sựphân hủy hiếu khí bã thực vật, động vật Ông đã đưa ra kết luận nhiệt độ và cácnhóm vi sinh vật có ảnh hưởng đến sự phân giải chất thải hữu cơ

Vào những năm 1942, ở Mỹ, Rodale J.I đã kết hợp các nghiên cứu củaHoward với thực nghiệm của mình và đã đưa ra những phương pháp hữu cơ trongtrồng trọt, làm vườn Phương pháp này cũng đã được áp dụng nhiều nước trong thếgiới và đạt được kết quả khả quan

2.6.2 Các nghiên cứu ở trong nước

Những nghiên cứu về chế phẩm vi sinh vật ở Việt Nam đã được bắt đầu từnhững năm 60 của thế kỷ XX, nhưng mãi đến những năm 80 mới được đưa vàochương trình cấp nhà nước với tiêu đề “Công nghệ sinh học phục vụ nông nghiệp”giai đoạn 1985-1990

Phạm Văn Ty và các cộng sự đã phân lập được hàng tram chủng vi sinh vật

có khả năng phân giải xenluloza, lignin, hemixenluloza Tác giả đã xây dựng được

quy trình sản xuất chế phẩn phân giải chất hữu cơ đạt huy chương vàng hội chợtriển lãm kinh tế toàn quốc năm 1987 Kết quả thử nghiệm xử lý bằng chế phẩm đãrút ngắn thời gian ủ xuống còn 45 – 60 ngày thay vì 6 tháng đến 1 năm, thậm chí 2năm với điều kiện tự nhiên [10]

Đề tài cấp nhà nước KHCN 02 – 06A, giai đoạn 1996 – 1998 “ Nghiên cứu

và áp dụng công nghệ sinh học trong sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ nguồnphế thải hữu cơ rắn”, đã phân lập từ mẫu rác ở một số tỉnh phía Bắc tuyển chọn

được 2 chủng xạ khuẩn X50 thuộc loài Streptomyces gougero và chủng X20 Streptomyces macrosporrus, 2 chủng vi khuẩn là V40 thuộc loài Cellulomona.sp và V31 thuộc loài Corynebaccoerium.sp và 2 chủng nấm N11 thuộc loài A.japonicus

và N3 thuộc loài A.unilaterralis Các chủng này có khả năng phân hủy chuyển hóa

các hợp chất hữu cơ khó phân giải như xenluloza, hemixenluloza, có khả năng sinhtổng hợp cấc enzyme ngoại bào như: amylaza, proteiaza, pectinaza…Khi nghiêncứu các tác động của VSV vào quá trình phân hủy rác các tác giả nhận thấy khichúng tác động đồng thời theo tỉ lệ phối trộn giữa vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm là 1:1:1

sẽ cho hiệu quả cao hơn khi chúng có tác động riêng rẽ [6]

Đề tài cấp nhà nước KC 02 – 04 Lê Văn Nhương và cộng sự đã phân lậptuyển chọn được 2 chủng xạ khuẩn là S59 và S116 có hoạt tính phân giải tinh bột,xenluloza và CMC cao Khi thử nghiệm mức độ chuyển hóa của các xạ khuẩn trênmôi trường có bổ sung 5g rơm rạ hoặc vỏ lạc đã xử lý kiềm và nhận thấy chúnglàm giảm cơ chất rơm 37,78%, thể tích giảm 47,05% và trọng lượng vỏ lạc giảm25,15%, thể tích giảm 32,16% so với đối chứng Khi nuôi cấy trong môi trườngrơm vỏ lạc thông qua xử lý kiềm thì hàm lượng xenluloza giảm 43,03% rơm vàgiảm 39,73% vỏ lạc đối với chủng S59 Đối với chủng S116 thì giảm 40,7% ( rơm),giảm 37,34% ( vỏ lạc) so với đối chứng [5]

Năm 1999, đề tài cấp bộ B99 – 32 – 46 của tác giả Nguyễn Xuân Thành vàcác cộng sự đã nghiên cứu thành sông đề tài : ‘ Xử lý rác thải sinh hoạt và phế thải

bùn mía bằng vsv và tái chế phế thải thành phân hữu cơ bón cho cây trồng” Kếtquả cho thấy khi xử lý chế phẩm vsv vào đống ủ phế thải có tác dụng làm tăng vikhuẩn tổng số hiếu khí, vi khuẩn phân giải xenluloza, nấm tổng số so với đốichứng Hàm lượng chất dinh dưỡng dễ tiêu và độ xốp tăng so với đống ủ khôngđược xử lý Phân hữu cơ được tái chế từ phế thải đạt TCVN – 123B – 1996, chấtlượng phân sau 4 tháng vẫn đạt TCVN Khi thử nghiệm trên cây đậu tương cho kếtquả: phân hữu cơ vi sinh tái chế từ phế thải, rác thải hữu cơ có tác dụng làm tăngchiều cao cây, trọng lượng, tăng cường độ N phân tử và tăng năng suất hạt đậutương từ 15 – 20% so với đối chứng [20].

Năm 2004, tác giả Nguyễn Xuân Thành và các cộng sự đã nghiên cứu thànhcông đề tài khoa học cấp Bộ B2004 – 32 – 66 : “ Xây dựng quy trình sản xuất chếphẩm vi sinh vật xử lí tàn dư thực vật trên đồng ruộng thành phân hữu cơ tại chỗbón cho cây trồng” Quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lí tàn dư thực vậttrên đồng ruộng đạt TCVN Chế phẩm được thử nghiệm đem lại hiệu quả cao, rútngắn thời gian xử lý so với đối chứng xuống còn 46-60 ngày, có hàm lượng dinhdưỡng tăng… có thể làm phân bón hữu cơ tại chỗ cho nhiều loại cây trồng, giảmbớt chi phí đầu vào cho sản xuất nông nghiệp [8]

Chế phẩm vsv của đề tài B2004 – 32 - 66 đã xử lý thành công trên nhiều loạiphế phụ phẩm chúng tôi sử dụng chế phẩm để xử lý rơm rạ tại huyện Đông Anh đểnâng cao tính thuyết phục của chế phẩm trên điều kiện sinh thái khác nhau vớimong muốn giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tạo công ăn việc làm cho người dântại đây

PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Phế thải đồng ruộng (rơm rạ).

- Phạm vi nghiên cứu: xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội

3.2 Nội dung nghiên cứu

3.2.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế,xã hội của xã Việt Hùng – Đông Anh – Hà Nội

3.2.1.1 Điều kiện tự nhiên

Vị trí địa lý; Địa hình; Khí hậu; Đất đai; Cảnh quan môi trường

3.2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

Điều kiện kinh tế; Điều kiện xã hội

3.2.2 Hiện trạng phế thải nông nghiệp của xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội

3.2.2.1 Thành phần, khối lượng phế thải nông nghiệp

3.2.2.2 Kết quả điều tra hình thức xử lý phế thải đồng ruộng

3.2.2.3 Kết quả điều tra hình thức quản lý phế thải đồng ruộng

3.2.3 Những thuận lợi và khó khăn trong công tác thu gom xử lý phế thải đồng ruộng và những ảnh hưởng của phế thải đồng ruộng tại xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội

3.2.3.1 Ảnh hưởng của phế thải đồng ruộng

3.2.3.2 Thuận lợi và khó khăn trong công tác thu gom xử lý phế thải đồn ruộng tại xã

3.2.4 Xây dựng đống ủ theo quy trình B2004 – 32 – 66 trên rơm rạ và tái chế thành phân hữu cơ

3.2.4.1 Đánh giá chất lượng của chế phẩm

3.2.4.2 Xây dựng đống ủ và tái chế sau khi ủ

3.2.4.3 Kết quả phân tích các chỉ tiêu đống ủ

3.2.5 Đề xuất một số giải pháp quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng

3.2.5.1 Giải pháp về cơ chế chính sách

3.2.5.2 Giải pháp về quản lý

3.2.5.3 Giải pháp công nghệ xử lý

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Phương pháp thu thập số liệu

3.3.1.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp:

Các sách báo, website, các phương tiện thông tin đại chúng, các tài liệu các côngtrình nghiên cứu khoa học có liên quan và đã được công bố

3.3.1.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp:

Phương pháp quan sát thực địa

Phương pháp điều tra nhanh nông hộ (phỏng vấn bằng phiếu điều tra): tiến hànhlàm phiếu điều tra và điều tra 120 hộ

3.3.2 Xử lý phế thải nông nghiệp bằng chế phẩm vi sinh vật

- Vật liệu thí nghiệm:

+ Rơm rạ: làm 200kg cho mỗi đống ủ

+ Chế phẩm vi sinh vật (chế phẩm vsv theo kết quả B2004-32-66)

+ Các chất phụ gia: đường glucoza, urê, lân, phân gà

- Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí với 2 công thức

+ CT1: Công thức đối chứng (200kg rơm rạ + nước + phụ gia)

+ CT2: Công thức thực nghiệm (200kg rơm rạ + chế phẩm vsv dạng chất mang vàdạng dịch + phụ gia)

3.3.3 Phương pháp đo nhiệt độ đống ủ

Sử dụng nhiệt kế 100oC đo nhiệt độ không khí và nhiệt độ hai đống ủ Đonhiệt độ vào khoảng thời gian nhất định trong ngày là lúc 9 giờ sáng và 3 giờ chiều,sau đó lấy giá trị trung bình của ngày

3.3.4 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong chế phẩm

 pH: sử dụng thang so màu để xác định giá trị pH của chế phẩm

 VSV hữu ích và VSV tạp: dựa trên phương pháp phân tích trong TCVN 6168 –2002

 Độ ẩm: xác định bằng phương pháp sấy

3.3.5.Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đống ủ

 pH : đo bằng pH mét

 OM (%); OC(%): xác định theo phương pháp walkley – Black

 N(%): phân tích nitơ theo Kjeldalh

 P2O5 (%): theo phương pháp so màu

 P2O5 dễ tiêu theo phương pháp Oniani

 K2O(%) và K2O dễ tiêu: bằng phương pháp quang kế ngọn lửa

 Độ hoai (%):

3.3.6.Phương pháp xử lý, phân tích số liệu

Số liệu thu thập được xử lý bằng phương pháp thống kê sử dụng phần mềmexcel