Nghiên cứu tái sử dụng rơm rạ làm phân bón cho cây lúa tại tỉnh hưng yên nhằm cải tạo độ phì nhiêu của đất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Sử dụng rơm rạ dư thừa phát sinh trong sản xuất nông nghiệp là vấn đề rất cấpbách, vừa giải quyết được ô nhiễm môi trường vừa tận dụng được tài nguyêncácbon và dinh dưỡng cho cây

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-Đặng Thùy Anh

NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG RƠM RẠ LÀM PHÂN BÓN CHO CÂY LÚA TẠI TỈNH HƯNG YÊN

NHẰM CẢI TẠO ĐỘ PHÌ NHIÊU CỦA ĐẤT,

GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-Đặng Thùy Anh

NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG RƠM RẠ LÀM PHÂN BÓN CHO CÂY LÚA TẠI TỈNH HƯNG YÊN

NHẰM CẢI TẠO ĐỘ PHÌ NHIÊU CỦA ĐẤT,

GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

Chuyên ngành : Khoa học môi trường

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

LỜI CẢM ƠN

Luận văn tốt nghiệp trong chương trình đào tạo Thạc sỹ Khoa học Môi trường của tôi được hoàn thành là kết quả của quá trình học tập, rèn luyện và tích lũy kiến thức tại Khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.

Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường Đại học Khoa học

Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Môi trường đã quan tâm và tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường.

Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS.Tiến sĩ Mai Văn Trịnh và PGS.

TS Nguyễn Kiều Băng Tâm đã tận tình hướng dẫn, định hướng và tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành luận văn được tốt nhất.

Đồng thời, tôi cũng xin cảm ơn lãnh đạo UBND các cấp, cộng đồng tỉnh Hưng Yên cùng lãnh đạo và các anh chị đồng nghiệp tại Viện Môi trường Nông nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quí báu của các thầy cô và các bạn.

Hà Nội, tháng 12 năm 2015

Học viên

Đặng Thùy Anh

Mục lục

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng quan về phế phụ phẩm nông nghiệp và rơm rạ trong sản xuất lúa 3

1.2 Tình hình sử dụng rơm rạ trên Thế Giới và Việt Nam 5

1.2.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng rơm rạ trên Thế Giới 5

1.2.2 Tình hình sử dụng rơm rạ Việt Nam 6

1.3 Giới thiệu về than sinh học và phân compost 7

1.3.1 Giới thiệu về than sinh học 7

1.3.2 Giới thiệu về phân compost 8

1.4 Ảnh hưởng của sử dụng rơm rạ đến tính chất đất 10

1.4.1 Cày vùi rơm rạ vào đất sau trồng trọt 10

1.4.2 Tác dụng của than sinh học tới tính chất đất 11

1.4.3 Tác dụng của phân compost tới tính chất đất 11

1.5 Sơ lược về địa bàn nghiên cứu 12

1.5.1.Vị trí địa lý 12

1.5.2 Điều kiện khí hậu 13

1.5.3 Diện tích đất 14

1.5.4 Đặc điểm đất canh tác tại tỉnh Hưng Yên 16

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1 Đối tượng nghiên cứu 17

2.2 Nội dung nghiên cứu 17

2.3 Phương pháp nghiên cứu 18

2.3.1 Phương pháp kế thừa tài liệu 18

2.3.2 Phương pháp điều tra thực địa 18

2.3.3 Phương pháp sản xuất than sinh học và phân compost từ rơm rạ 18

2.3.3.1 Phương pháp sản xuất than sinh học ( xem phụ lục 3) 18

2.3.3.2 Phương pháp sản xuất phân compost (xem phụ lục 4) 18

2.3.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm đánh giá hiệu quả của than sinh học và phân compost đến độ phì nhiêu của đất 19

2.25 Phương pháp tính toán và xử lý số liệu: 21

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 22

3.1 Số liệu điều tra rơm rạ tỉnh Hưng Yên 22

3.2 Hiệu quả của than sinh học tới độ phì nhiêu của đất 23

3.2.1 Thành phần cơ giới đất 23

3.2.2 Đặc tính hóa học của đất sau thí nghiệm 23

3.2.3 pH KCl 24

3.2.4 Hàm lượng Cácbon hữu cơ 24

3.2.5 Khả năng trao đổi cation (CEC) 25

3.2.6 Đạm tổng số 26

3.2.7 Phốt pho tổng số 27

3.2.8 Kali tổng số 27

3.2.9 Ảnh hưởng bón than sinh học tới năng suất lúa 28

3.3 Hiệu quả của phân compost tới độ phì nhiêu của đất 30

3.3.1 Thành phần cơ giới đất 30

3.3.2 Đặc tính hóa học của đất sau thí nghiệm 30

3.3.3 pHKCl 31

3.3.4 Hàm lượng Cácbon hữu cơ tổng số 32

3.3.5 Khả năng trao đổi cation (CEC) 32

3.3.6 Đạm tổng số 33

3.3.7 Phốt pho tổng số 33

3.3.8 Kali tổng số 34

3.3.9 Ảnh hưởng của bón phân compost tới năng suất lúa 35

3.4 Hiệu quả môi trường than sinh học và phân compost 37

3.4.2 Hiệu quả môi trường của phân compost 37

3.5 Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng tốt rơm rạ 38

3.5.1.Giải pháp phù hợp với điều kiện địa phương 38

3.5.2 Tuyên truyền giáo dục, cộng đồng 38

3.5.3 Giải pháp về quản lý 39

3.5.4 Giải pháp về công nghệ 39

3.5.5 Giải pháp về cơ chế, thể chế, tổ chức, quản lý 40

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41

KẾT LUẬN 41

KIẾN NGHỊ 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

PHỤ LỤC 47

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Khối lượng phế thải để lại của một số cây lương thực chính trên thế giới 3

Bảng 1.2 Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2011 4

Bảng 1.3 Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp Việt Nam 4

Bảng 1.4: Khối lượng phụ phẩm từ một số cây trồng chính tại Hưng Yên 15

Bảng 2.1: Chất lượng TSH được sản xuất từ rơm bằng phương pháp nhiệt phân từ lò đốt 18

Bảng 2.2: Chất lượng phân ủ compost được ủ từ rơm kết hợp chế phẩm 18

Bảng 2.3: Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích 21

Bảng 3.1 Phương thức sử dụng rơm rạ của nông dân Hưng Yên 22

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của bón kết hợp than sinh học đến thành phần cơ giới đất sau 2 vụ canh tác 23

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của bón kết hợp than sinh học đến một số tính chất hóa học của đất sau 2 vụ canh tác 23

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của biện pháp bón kết hợp than sinh học đến năng suất lúa 29

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của bón kết hợp phân compost đến thành phần cơ giới đất sau 2 vụ canh tác 30

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của bón kết hợp phân compost đến một số tính chất hóa học đất sau 2 vụ canh tác 31

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của biện pháp bón kết hợp phân compost sản xuất từ rơm rạ đến năng suất lúa 36

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Lúa bị nghẹt rễ do rơm rạ bị cày vùi chưa phân huỷ hết 10 Hình 1.2: Bản đồ tỉnh Hưng Yên 13 Hình 3.1: pH KCl ở thí nghiệm bón kết hợp than sinh học sau 2 vụ canh tác 24 Hình 3.2: Hàm lượng OC% ở thí nghiệm bón kết hợp than sinh học sau 2 vụ canh tác 25 Hình 3.3 : Hàm lượng CEC (meq/100g đất) ở thí nghiệm bón kết hợp than sinh học sau 2 vụ canh tác 26 Hình 3.4 : Hàm lượng đạm tổng số ở thí nghiệm bón kết hợp than sinh học sau

2 vụ canh tác 26 Hình 3.5 : Hàm lượng Photpho tổng số ở thí nghiệm bón kết hợp than sinh học sau 2 vụ canh tác 27 Hình 3.6: Hàm lượng Kali tổng số ở thí nghiệm bón kết hợp than sinh học sau

2 vụ canh tác 27 Hình 3.7: pH KCl ở thí nghiệm bón kết hợp phân compost sau 2 vụ canh tác 31 Hình 3.8: Hàm lượng OC% ở thí nghiệm bón kết hợp phân compost sau 2 vụ canh tác 32 Hình 3.9: Hàm lượng CEC (meq/100g đất) ở thí nghiệm bón kết hợp phân compost sau 2 vụ canh tác 32 Hình 3.10: Hàm lượng N tổng số (%) ở thí nghiệm bón kết hợp phân compost sau 2 vụ canh tác 33 Hình 3.11: Hàm lượng P 2 O 5 (%) ở thí nghiệm bón kết hợp phân compost sau 2 vụ canh tác 34 Hình 3.12: Hàm lượng Kali tổng số (%) ở thí nghiệm bón kết hợp phân compost sau 2 vụ canh tác 34 Hình 3.13: Lò than sinh học nhiệt phân yếm khí 50 Hình 3.14: Rơm rạ chuẩn bị đốt nhiệt phân 53

Hình 3.16: Than sinh học lấy trong thùng sau khi đốt 53

Hình 3.17 : Phân compost ủ sau 10-15 ngày 54

Hình 3.18: Phân compost sau 30 ngày 54

Hình 3.19 : Ruộng chuẩn bị bố trí thí nghiệm 54

OC : Hàm lượng Các bon hữu cơ

Biofilter : Phương pháp lọc sinh học

MỞ ĐẦU

Lúa là cây trồng phổ biến, quan trọng nhất hiện nay vì diện tích gieo trồnglúa chiếm đến 61% diện tích trồng trọt cả nước và 80% nông dân Việt Nam là nôngdân trồng lúa [33] Theo đánh giá của Cục Trồng trọt và nhiều nghiên cứu, lượngphụ phẩm trong sản xuất lúa chiếm tới 50% chất khô, nghĩa là cứ sản xuất ra 1 tấnthóc thì có 1 tấn rơm rạ [33] Do vậy, hằng năm tạo ra một khối lượng rơm rạ dưthừa khổng lồ trong quá trình sản xuất và chế biến Khối lượng rơm rạ lớn màkhông được sử dụng hết là nỗi lo về các bãi chứa, đe dọa ô nhiễm môi trường, đặcbiệt với những địa phương có tỷ lệ về sản xuất nông nghiệp lớn

Trước đây, rơm rạ hầu như được sử dụng triệt để làm vật liệu xây dựng, làmnhà, nguyên liệu, chất đốt, phân bón Ngày nay, với sự phát triển của công nghiệphóa và đô thị hóa, các sản phẩm cung cấp cho nông nghiệp ngày càng nhiều Conngười không sử dụng nhiều những phụ phẩm rơm rạ cho nhu cầu làm nhà, chất đốt

và thức ăn gia súc, vì thế những rơm rạ này thường bị bỏ lại ngay tại đồng ruộngsau khi thu hoạch, thậm chí bị đốt ngay tại ruộng gây hậu quả nghiêm trọng tới môitrường đất, môi trường không khí, tăng khả năng phát thải khí nhà kính và ảnhhưởng các vấn đề nhân sinh xã hội khác

Sử dụng rơm rạ dư thừa phát sinh trong sản xuất nông nghiệp là vấn đề rất cấpbách, vừa giải quyết được ô nhiễm môi trường vừa tận dụng được tài nguyêncácbon và dinh dưỡng cho cây trồng Sử dụng rơm rạ làm than sinh học, phâncompost vừa hạn chế hoạt động thải bỏ gây ô nhiễm môi trường, giảm phát thải khínhà kính và có ý nghĩa duy trì sức sản xuất của đất Hiện tại các hình thức sử dụngrơm rạ làm phân bón còn ít được phổ biến rộng do đặc thù sản xuất nông nghiệptừng vùng và thái độ tiếp nhận của nông dân Hưng yên là một tỉnh có nền nôngnghiệp phát triển tuy nhiên chưa chú trọng đến tận dụng rơm rạ làm phân compost,

than sinh học tăng độ phì nhiêu và năng suất cây trồng Vì vậy, Đề tài “Nghiên cứu

tái sử dụng rơm rạ làm phân bón cho cây lúa tại tỉnh Hưng Yên nhằm cải tạo độ phì nhiêu của đất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường” được tiến hành nhằm đánh giá

khả năng cải tạo đất của phân bón hữu cơ làm từ rơm rạ, từ đó nâng cao nhận thức

của người dân trong việc tái sử dụng rơm rạ, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môitrường

Mục tiêu chính của đề tài là đánh giá hiệu quả của việc tái sử dụng rơm rạ làmphân bón trong cải tạo đất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Nội dung nghiên cứucủa đề tài là đánh giá hiệu quả của bón kết hợp than sinh học, phân compost tới độphì nhiêu đất Bên cạnh đó, đề tài tiến hành đánh giá hiệu quả môi trường của việcbón kết hợp than sinh học và phân compost nhằm nâng cao lợi ích của việc tái sửdụng rơm rạ làm phân bón, đề xuất một số giải pháp quản lý và sử dụng rơm rạ bảovệ sinh thái môi trường

Địa bàn lựa chọn nghiên cứu của đề tài là những cánh đồng lúa của các hộ dânthuộc xã Minh Phượng, huyện Tiên Lữ và xã Trung Nghĩa, T.P Hưng Yên, tỉnhHưng Yên Đây là nơi có diện tích sản xuất lúa lớn của xã với diện tích canh táctrung bình trồng lúa của các hộ đạt trên 1000 m2/hộ Nơi có vị trí đường giao thôngthuận tiện, hệ thống tưới tiêu hợp lý, cho việc triển khai bố trí, theo dõi thí nghiệmtrên địa bàn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về phế phụ phẩm nông nghiệp và rơm rạ trong sản xuất lúa

Phụ phẩm nông nghiệp đều là các chất hữu cơ, có thể còn non xanh, có thể

đã xơ cứng vì silic hóa như trấu hay lignin hóa như gỗ Chúng có thể được xem nhưmột dạng tích chữ năng lượng từ mặt trời nhờ quá trình quang hợp và các quá trìnhsinh học khác

Thực trạng phế phụ phẩm nông nghiệp và rơm rạ trong sản xuất lúa

Theo Liên Hiệp Quốc, tới tháng Bảy năm 2013, dân số thế giới sẽ đạt 7.2 tỷngười và tới năm 2100 là 10.9 tỷ người do mức sinh tăng cao tại các nước đang pháttriển.Với lượng dân số thế giới đạt mức như thế này thì vấn đề về nhu cầu lươngthực luôn được ưu tiên hàng đầu, đòi hỏi con người không ngừng mở rộng sản xuấtcải thiện các công nghệ trong sản xuất nông nghiệp đạt hiệu quả cao hơn [12]

Theo dự báo của tổ chức Lương thực thế giới (FAO), sản lượng ngũ cốc thếgiới năm 2013 có thể đạt mức kỷ lục mới là 1.259 triệu tấn, tăng 8.5% so với nămtrước và cao hơn mức 1.167 triệu tấn năm 2011 [12]

Đồng nghĩa với nhu cầu lương thực tăng hay diện tích sản xuất nông nghiệptăng chính là lượng phế phụ phẩm nông nghiệp cũng tăng theo với lượng phát sinh

và khối lượng ngày càng lớn

Bảng 1 1 K h ối lượng phế thải để lại của một số cây lương thực i l ư ợng phế thải để lại của một số cây lương thực n g p h ế thải để lại của một số cây lương thực t h ải để lại của một số cây lương thực i đ ể lại của một số cây lương thực l ại của một số cây lương thực i c ủa một số cây lương thực a m ột số cây lương thực t s ối lượng phế thải để lại của một số cây lương thực c â y l ương thực n g t h ực c

c h í n h t r ê n t h ế thải để lại của một số cây lương thực g i ới i

(Nguồn: Viện Môi trường nông nghiệp, 2014)

Thành phần chủ yếu của phế phụ phẩm nông nghiệp là phế thải hữu cơ và nó

là loại phế thải chiếm nhiều nhất trong các chất thải hữu cơ

Bảng 1 2 L ư ợng phế thải để lại của một số cây lương thực n g c h ất thải hữu cơ trên thế giới năm 2011 t t h ải để lại của một số cây lương thực i h ữu cơ trên thế giới năm 2011 u c ơng thực t r ê n t h ế thải để lại của một số cây lương thực g i ới i n ăm 2011 m 2 0 1 1

(Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thùy Dương, 2011)

Từ bảng trên ta thấy khối lượng tàn dư thực vật trên đồng ruộng thải ra môitrường hàng năm rất lớn với 1200 triệu tấn/năm trong khi các loại khác như bùn thảithì là 650 triệu tấn/năm hay rác thải sinh hoạt chiếm 400 triệu tấn/năm rác vườn chiếm

690 triệu tấn/ năm và chất thải công nghiệp thực phẩm chiếm 420 triệu tấn/ năm Nhưvậy riêng chất thải hữu cơ từ nông nghiệp đã chiếm 35.7% lượng chất hữu cơ trên thếgiới Từ đó chúng ta cần có biện pháp xử lý sử dụng thích hợp tránh gây lãng phí vàlàm ô nhiễm môi trường [12]

Kết quả ước tính lượng phế phụ phẩm từ trồng trọt của Viện Môi trườngNông nghiệp đã cho thấy cả nước ta có khoảng 61.43 triệu tấn phế phụ phẩm (gồm39.98 triệu tấn rơm rạ, 7.99 triệu tấn trấu, 4.45 triệu tấn bã mía, 1.2 triệu tấn thân lámía, 4.43 triệu tấn thân lõi ngô (Bảng 1.3)

Bảng 1.3 Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp Việt Nam

Nguồn sinh khối nông nghiệp Tiềm năng (triệu tấn) Tỷ lệ (%)

1.2 Tình hình sử dụng rơm rạ trên Thế Giới và Việt Nam

1.2.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng rơm rạ trên Thế Giới

+ Các phương pháp tận dụng rơm rạ thông thường

Theo các dữ liệu thu thập được, các hình thức sử dụng rơm rạ theo thôngthường chủ yếu bao gồm sử dụng để làm chất đốt, làm vật liệu xây dựng, nuôi giasúc

- Lợp nhà: Ở nông thôn, trước đây người nông dân hay sử dụng rơm rạ cũngnhư lau sậy hay các loại vật liệu tương tự để làm các tấm lợp mái nhà nhẹ và khôngthấm nước Loại rơm để sử dụng cho mục đích này thường được trồng riêng và thuhoạch bằng tay hoặc bằng máy gặt bó [3]

- Làm thủ công mỹ nghệ như mũ, dép, xăng dan, bện dây thừng: Người ta cóthể tạo ra nhiều kiểu mũ được bện từ rơm rạ Tại Anh, vài trăm năm trước đây, các

mũ bện từ rơm rạ đã rất phổ biến Người Nhật, Triều Tiên có phổ biến sử dụng rơmrạ để làm dép, xăng đan, đồ thủ công mỹ nghệ Tại một số nơi thuộc Đức, như vùngBlack Forest và Hunsruck, người ta thường đi dép rơm trong nhà hoặc tại lễ hội

- Tại nhiều nơi trên thế giới, rơm rạ cho đến nay vẫn được sử dụng để làmđệm giường nằm cho con người và làm ổ cho vật nuôi Nó thường được sử dụng đểlàm ổ cho các loại súc vật như trâu bò (tức là loại động vật nhai lại) và cả ngựa Nócũng có thể sử dụng để làm ổ cho các loài động vật nhỏ, nhưng điều này thường dẫnđến gây thương tổn cho các con vật ở miệng, mũi và mắt do những sợi rơm rất sắc

+Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp

Rơm rạ trong nông nghiệp được dùng để: phủ lên bề mặt đất thành một lớp vậtliệu Qua thời gian, vật liệu này được phân giải thành chất hữu cơ để khôi phục mộtphần hữu cơ và các chất dinh dưỡng bón cho đất thích hợp với nhiều loại cây trồng,

ví dụ như dưa chuột, cà chua, cây cảnh Rơm rạ còn được dùng để: lót ổ cho gia súctrong chăn nuôi gia súc, sử dụng chống sương giá trong điều kiện khí hậu giá rét, sửdụng làm phương tiện nuôi giun Làm vật mang trong ủ và phân hủy bùn cống [3].

+ Các ứng dụng rơm rạ trong sản xuất công nghiệp

Những ứng dụng tiềm năng nhất của rơm rạ có thể xếp theo nhóm như sửdụng năng lượng, chế tạo và xây dựng, giảm ô nhiễm môi trường hay chăn nuôi giasúc Thí dụ, các sản phẩm năng lượng có thể gồm ethanol, methane, nhiệt cho sảnxuất điện và sản xuất khí ga từ quá trình khí hóa Trong lĩnh vực sản xuất gồm mộtloạt các loại ván ép, nhựa gia cường sợi/chất thải, bột giấy và các sản phẩm sợi/ximăng Ứng dụng trong giảm nhẹ ô nhiễm môi trường gồm sử dụng rơm rạ để kiểmsoát xói mòn ở những khu vực xây dựng hay làm phục hồi những vùng đất bị suythoái hữu cơ [13]

1.2.2 Tình hình sử dụng rơm rạ Việt Nam

Rơm thường được dùng làm thức ăn cho gia súc, đặc biệt là đối với gia súcchăn thả như trâu, bò, ngựa, dê, và cừu Rơm còn là nguồn thức ăn dự trữ rất tốt chogia súc nhất là khi mùa đông giá rét, gia súc không thể chăn thả ngoài đồng, vàkhông có sẵn thức ăn tươi khác Ngoài ra rơm còn được sử dụng để làm chất đốtcho đun nấu ở vùng nông thôn hay dùng rơm làm nguyên liệu quan trọng chotrồng nấm rơm, trải rơm làm ổ nằm, hay là làm mái nhà và trộn với đất thành váchnhà [13]

Với sản xuất nhiên liệu sinh học, rơm rạ được thu gom, phơi khô rồi đưa vào

lò nhiệt phân Sau phản ứng nhiệt phân sẽ thu được sản phẩm ở cả ba dạng khí, lỏng

và rắn Sản phẩm lỏng chiếm phần lớn, chứa dầu sinh học (bio-oil), có thể sử dụngvào nhiều lĩnh vực như sản xuất hóa chất, y dược, công nghiệp, thực phẩm hoặc làmnhiên liệu Riêng trong lĩnh vực năng lượng, bio-oil có thể sử dụng trực tiếp làmnhiên liệu trong nhà máy điện (gia nhiệt nồi hơi, lò…) hoặc thay thế diezel dầu mỏ

để chạy động cơ Sản phẩm rắn (than) có thể sử dụng làm than hoạt tính, hoặc được

làm phân bón quay lại cải thiện đất trồng khi được bổ sung thêm cácbon, và một sốnguyên tố vi lượng.

1.3 Giới thiệu về than sinh học và phân compost

1.3.1 Giới thiệu về than sinh học

Than sinh học (Biochar) là loại than được sản xuất từ các nguồn sinh khốicây trồng hay rác thải hữu cơ thông qua quá trình nhiệt phân yếm khí mà cấu trúc tựnhiên của nó được duy trì và carbon vẫn còn trong than với hàm lượng cao Thansinh học có thể cung cấp dinh dưỡng khoáng ở dạng dễ tiêu và tạo môi trường pháttriển các tập đoàn sinh vật bộ rễ , chúng có khả năng giữ dinh dưỡng, ngoài ra còncải thiện độ chua đất Than sinh học có thể tồn tại nhiều năm trong đất với cấu trúctơi xốp, diện tích bề mặt lớn và độ hấp phụ các chất cao, nhờ đó cải tạo được đặcđiểm vật lý cũng như tăng sức trữ ẩm của đất [3]

Trên thế giới việc ứng dụng than sinh học (TSH) cũng đang còn tiếp tụcđánh giá và xem xét vì vẫn có một số ý kiến tranh cãi về loại vật liệu này do:

Than sinh học đã được ứng dụng nhưng chưa phổ cập trên thế giới, ví dụ như

ở Mỹ, Úc, Ấn Độ, Philippines, Thái Lan và ở Châu Phi Nghiên cứu về TSH cầnđánh giá từng địa bàn cụ thể, chất đất cụ thể và phải xem xét các tác động của nó, vìvẫn có ý kiến cho rằng bản thân biochar còn có những tác động không hoàn toàntốt Có thể có những loại đất, thổ nhưỡng không phù hợp thì có những tác độngngược lại

Rõ ràng trong vấn đề nghiên cứu TSH còn đòi hỏi phải có nhiều nghiên cứutổng thể trên nhiều phương diện khác nhau về mặt khoa học kỹ thuật Cho nên việcứng dụng còn tùy thuộc vào từng địa phương, từng quốc gia và từng cây trồng trênđịa bàn khác nhau Có nơi rất phổ cập sử dụng biochar như Haiwaii, nhưng có nơikhác mức độ vừa phải thôi

Ngoài ra còn tùy thuộc vào công nghệ cụ thể và giá thành đầu vào nữa Ví dụ

có nơi trấu là một mặt hàng đắt tiền và được dùng cho mục đích khác có giá trịthương mại cao hơn Nên đầu vào còn tùy thuộc vào những nơi khác nhau [3]

Sử dụng làm than sinh học Việt Nam

Trong nông nghiệp than sinh học cũng đã được sử dụng như một loại giá thểtrồng các loại hoa có giá trị kinh tế cao như hoa lan, hoa ly… Việc sử dụng thansinh học làm từ trấu hun để làm giá thể, đất nhân tạo và phân bón hữu cơ vi sinhphục vụ cho trồng hoa, cây cảnh và các loại rau đặc sản cũng đang được đẩy mạnh

Ở phía Nam nước ta, than sinh học từ mùn cưa, trấu cũng đã được chế biến thànhdạng than viên như than tổ ong để đun nấu thay cho than tổ ong, vừa tận dụng đượcphế thải nông nghiệp vừa tránh ô nhiễm môi trường [11]

Than sinh học hiện nay đang là lựa chọn số một cho thí nghiệm trồng rausạch tại nhà Nó được ưa chuộng trước hết là việc đảm bảo năng suất, chất lượngthành phẩm, sau là vì đây là một loại giá thể sạch đảm bảo an toàn cho sức khỏengười trồng cũng như môi trường Đây là một hướng phát triển nông nghiệp bềnvững cần được nhân rộng [11]

1.3.2 Giới thiệu về phân compost

Chế biến và sử dụng phân compost có nhiều lợi ích như: góp phần làm sạchmôi trường, có thêm nguồn phân hữu cơ để bón cho cây trồng với chi phí thấp vì dễlàm, có thể tận dụng các nguồn nguyên, vật liệu sẵn có tại địa phương

Ngoài cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, phân compost còn cung cấp thêmchất mùn, nguồn hữu cơ vừa có tác dụng cải tạo (làm cho đất tơi xốp, thông thoáng,tăng số lượng và khả năng hoạt động của các vi sinh vật hữu ích trong đất, tăng độphì cho đất) và bảo vệ đất (giữ ẩm, giữ nước tốt, chống xói mòn, chống rửa trôi đất,chống chai cứng đất…) [14]

Đã có nhiều công trình nghiên cứu về quá trình phân huỷ hiếu khí của chấtthải hữu cơ dạng rắn, trong đó đã xác định được ảnh hưởng của nhiệt độ và một sốyếu tố hoá, sinh học trong quá trình chuyển hoá chất hữu cơ Kỹ thuật làm ủ có cấpkhí thông qua đảo trộn hiện nay rất phổ biến ở các nước đang phát triển Phươngpháp không đòi hỏi đầu tư nhiều song tốn rất nhiều công lao động để tiến hành côngviệc và sự đảo trộn ít là nguyên nhân chính kéo dài thời gian ủ [3]

Đối với ủ compost quy mô công nghiệp trong các nhà máy lớn, hiện nay trênthế giới thường áp dụng thí nghiệm ủ compost hệ thống kín (hay hệ thống có thiết bịchứa) giúp khắc phục được các nhược điểm của hệ thống mở, vận hành và kiểmsoát quá trình thuận tiện Thông thường hệ thống ủ compost kín hiện đại được thiếtkế hoạt động liên tục, khí thải được xử lý bằng phương pháp lọc sinh học (biofilter)

Sử dụng làm phân compost tại Việt Nam

Thí nghiệm ủ compost trong thiết bị kín kiểu đứng hiện đang nghiên cứu và áp dụngtại thị xã Sơn Tây, theo phân loại là một trong những thí nghiệm hiện đại tương

tự như các thí nghiệm công nghệ của Hoa Kỳ Thiết bị ủ compost kín kiểu đứngđược thiết kế theo nguyên lý hoạt động liên tục, vật liệu ủ được nạp vào hàng ngàyqua cửa nạp liệu ở phía trên và tháo liệu từ phía đáy của thiết bị Quá trình ủcompost diễn biến qua các giai đoạn dọc theo chiều đứng của thiết bị Việc thôngkhí trong quá trình ủ compost được hỗ trợ nhờ hệ thống các ống phân phối đều bêntrong thiết bị Quạt hút bố trí ở phía trên tạo sự chênh lệnh áp suất, nhờ đó khối ủcompost cũng được thông khí dọc theo chiều đứng của thiết bị và theo hướng đốilưu từ dưới lên trên Toàn bộ khí thải quá trình ủ compost được thu hồi và xử lýbằng “biofilter” giúp bảo vệ môi trường tốt hơn Loại thí nghiệm ủ compost này cónhiều ưu điểm, thuận tiện trong việc vận hành tự động, giảm yêu cầu diện tích nhàxưởng bởi tận dụng chiều cao thiết bị Quá trình vận chuyển của vật liệu trong thiết

bị nhờ trọng lực, thông khí cũng chủ yếu nhờ hiệu ứng đối lưu tự nhiên giúp giảmchi phí vận hành Cấu trúc vận động của khối ủ bên trong thiết bị tạo ra các vùnghoạt động tối ưu tương ứng với các giai đoạn của quá trình ủ compost, giúp tăngcường hiệu quả, giảm thời gian quy trình và đảm bảo yêu cầu chất lượng đối với sảnphẩm Thiết bị kiểu kín cũng giúp kiểm soát tốt hơn các điều kiện môi trường cho

hoạt động của vi sinh vật, dễ dàng kiểm soát mùi hôi Ngoài ra, hệ thống được kếtnối từ các thiết bị đơn vị thành module, thuận lợi cho việc chế tạo, lắp đặt hay nângcấp mở rộng công suất, v.v [14].

Thí nghiệm ủ compost hệ thống nửa mở, kiểu chia ô không liên tục đã đượcthực hiện tại một số địa phương như Cầu Diễn, Nam Định, Thủy Phương Thôngthường hệ thống được điều khiển thông khí tự động Nói chung, các thí nghiệm ủcompost kiểu này đều ở cấp độ đơn giản, vẫn còn những nguy cơ phát sinh mùi ônhiễm do hệ thống chưa khép kín [14]

Thí nghiệm ủ compost kiểu luống động trong nhà kín như tại Đông Vinh,thành phố Thanh Hóa được thiết kế hoạt động liên tục, đảo trộn theo chu kỳ ngắn.Trong đó hỗn hợp nguyên liệu hữu cơ được đưa tới đầu vào của hệ thống, vậnchuyển liên tục trong quá trình ủ bằng cách đảo trộn và sau cùng sản phẩm được lấy

ra ở đầu cuối của hệ thống Toàn bộ quá trình ủ compost ở đây được thực hiện trongnhà kín có thiết kế thông khí và xử lý khí thải bằng “biofilter” Luống ủ được thiếtkế với kích thước lớn và liên tục giúp tiết kiệm diện tích mặt bằng, dễ vận hành.Đây là loại thí nghiệm công nghệ đơn giản với chi phí đầu tư không lớn Tuy nhiênnhững vấn đề khó khăn tại đây là hệ thống thiết bị chưa được đầu tư đồng bộ vàhiện đại, thiết bị đảo trộn không chuyên dụng có thể làm giảm hiệu quả khi vậnhành, thể tích nhà chứa lớn nên việc thu hồi và xử lý khí thải cũng là vấn đề phứctạp, dễ ảnh hưởng đến môi trường làm việc bên trong [13]

1.4 Ảnh hưởng của sử dụng rơm rạ đến tính chất đất

1.4.1 Cày vùi rơm rạ vào đất sau trồng trọt

Hình 1.1 Lúa bị nghẹt rễ do rơm rạ bị cày vùi chưa phân huỷ hết

(Nguồn: Viện Môi trường Nông nghiệp, 2013)

Trong sản xuất lúa, tỉ lệ áp dụng cơ giới hóa ngày càng cao từ khâu làm đấtđến thu hoạch, vận chuyển và chế biến, diện tích sử dụng các loại máy gặt đập liênhợp ngày càng tăng, máy tuốt lúa tại đồng ruộng cũng nhiều Tại các ruộng gặt bằngmáy, một lượng gốc rạ để lại ngoài đồng là rất lớn, lượng sinh khối của cây và toànbộ rơm được phun khắp ruộng Để chuẩn bị đất cho canh tác vụ lúa tiếp theo thìrơm rạ có thể được cày vùi vào đất và để phân huỷ tự nhiên Tuy nhiên do trong giaiđoạn chuyển vụ trước sang vụ sau (thời gian ngắn hơn 20 ngày) thì rơm rạ chưaphân giải hết, lúa của vụ sau cấy xuống trong giai đoạn rơm rạ bị phân huỷ có nhiềuchất độc sinh ra như H2S, CH4 với sự cạnh tranh về dinh dưỡng như ôxy, đạm, lân

và năng lượng giữa cây trồng và vi sinh vật đất dẫn đến rễ lúa bị ngộ độc, thối đen

và cây lúa bị thiếu dinh dưỡng có thể dẫn đến chết hoặc còi cọc [15]

1.4.2 Tác dụng của than sinh học tới tính chất đất

- Hàm lượng dinh dưỡng cao và khả năng giữ dinh dưỡng cao có thể cảithiện khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và giảm sự rửa trôi dinh dưỡng,thể hiện qua hai quá trình là: (1) chất dinh dưỡng được giữ lại bằng quá trình vật lývào các khe nhỏ của các vật liệu các bon hóa không định hình, (2) sự khoáng hóasinh học chậm của Than sinh học và tự tồn tại lâu của nó sẽ có nhiều bề mặt choquá trình hấp phụ và làm tăng CEC

- Sự chuyển hóa chất hữu cơ từ di dộng sang các thể C ổn định có thể giảm

sự phát thải khí nhà kính CO2 vào không khí trong khi làm đất và tăng lượng C ở lạitrong đất Một điểm đặc biệt nữa, than sinh học là chúng bị khoáng hóa rất chậmtrong môi trường đất [15]

1.4.3 Tác dụng của phân compost tới tính chất đất

- Cải thiện kết cấu đất: Phân hữu cơ khi bón vào đất sẽ làm cho nơi có đấtsét, đất bạc màu, đất quánh được rã ra rồi khi gặp đất cát lại làm cho cát rời dính lạivới nhau, từ đó tạo ra đất thông không khí dễ dàng;

- Quân bình độ pH trong đất: phân hữu cơ chứa nito, phospho, lân,phosphorous kali, magie, lưu huỳnh nhưng đặc biệt là các chất được hấp thụ vào đấtnhững gì đã mất đi

- Duy trì độ ẩm ướt cho đất: Phân hữu cơ giữ 6 lần trọng lượng của phân lànước, các chất hữu cơ trong phân khi hòa tan vào đất đã trở thành một miếngxốp hút nước rồi luân chuyển nước trong đất để nuôi cây Nếu đất thiếu các chấthữu cơ sẽ khó thẩm thấu nước từ đó đất sẽ bị đóng màng làm nước bị ứ đọng ở mặttrên khiến bị lụt lội, xói mòn đất;

- Tạo môi trường tốt cho các vi khuẩn có lợi cho đất sinh sống: Phân hữu cơ

có khả năng tạo ra các chất bồi dưỡng tốt cho các loại cơ cấu sinh trong đất môitrường sống cho các loại côn trùng và những loại vi sinh chống lại các tuyến trùnglàm hư rễ cây cũng như tiêu diệt các loại côn trùng phá hại đất đai, gây các bệnh tật;

- Trung hòa độc tố trong đất trồng: Những nghiên cứu quan trọng gần đâychỉ ra rằng cây phát triển trong đất trồng có bón phân hữu cơ, hấp thụ ít chì, kimloại nặng và chất ô nhiễm của đô thị

- Dự trữ Nitơ: Phân hữu cơ là nhà kho nitơ, vì nó bị ràng buộc trong quátrình phân hủy, nitơ có thể hòa tan trong nước không bị thấm đi hay oxy hóa vàokhông khí trong khoảng thời gian từ 3-6 tháng và phụ thuộc vào nhiều đống phânđược đổ có duy trì như thế nào [15]

1.5 Sơ lược về địa bàn nghiên cứu

Hình 1.2: Bản đồ tỉnh Hưng Yên

( Nguồn: Cục thống kê, tỉnh Hưng Yên)

Địa hình Hưng Yên nghiêng chênh chếch từ Tây Bắc xuống Đông Nam vàkhông thật bằng phẳng Độ dốc trung bình là 8 cm/1km

Phía bắc, nổi lên loại địa hình cao, có hình vòng cung đi từ Đông Bắc sangTây Bắc rồi men theo phía Tây, dọc sông Hồng, bao gồm địa phận các huyện VănLâm, Văn Giang, Khoái Châu Đây là vùng đất cao trong đê, có độ cao tuyệt đối từ

4 đến 6m

Liền kề với vùng đất cao là vùng đất thấp hơn, độ cao trung bình 3m, phổbiến ở Ân Thi, Yên Mỹ, Mỹ Hào, Nam Kim Động, Tiên Lữ và kéo dài xuống phíaNam Độ cao trên khoảng 2m

1.5.2 Điều kiện khí hậu

Hưng Yên chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, nhiềunắng và có mùa đông lạnh

Số giờ nắng bình quân: 1730 giờ/năm

Nhiệt độ trung bình hàng năm: 23.40C.

Lượng mưa trung bình năm từ 1800 – 2200mm Lượng mưa phân bố không đều, tậptrung tới hơn 70% vào mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 10); mùa khô lạnh (từ tháng

11 đến tháng 4 năm sau), có mưa phùn

Hưng Yên có 3 mặt được bao bọc bởi sông:

Sông Hồng chảy qua Hưng Yên theo hướng Tây Tây Bắc – Nam Đông Namvới chiều dài 67km Nó bắt đầu chảy vào địa phận Hưng Yên ở thôn Phi Liệt (xãLiên Nghĩa, huyện Văn Giang), qua các huyện Văn Giang, Khoái Châu, Kim Động,thị xã Hưng Yên và một phần của Tiên Lữ, rồi ra khỏi địa phận Hưng Yên từ UngLôi (xã Tân Hưng, huyện Tiên Lữ)

Sông Luộc: một nhánh lớn của sông Hồng, nằm vắt ngang phía Nam củatỉnh Sông Luộc dài 70 km, rộng trung bình 200 m, chảy qua địa phận Hưng Yênvới đoạn dài 26km

Sông Kẻ Sặt: chảy ở phía Đông của tỉnh, con sông này làm nên ranh giới tựnhiên giữa Hưng Yên và Hải Dương, đoạn sông này dài 20 km từ Thịnh Vạn (MỹHào) đến Tông Hóa (Phù Cừ) [2]

1.5.3 Diện tích đất

Diện tích đất trồng lúa của tỉnh Hưng Yên năm 2013 đạt 81.70 nghìn tấn.Sản lượng đạt 5147.10 nghìn tấn, năng suất phế phụ phẩm khô 6.24 tấn/ha, tổnglượng phế phụ phẩm 509.808 nghìn tấn

Hàng năm nông dân trong tỉnh đã sản xuất được 500.000-550.000 tấn lúa(trong đó trên 30% là lúa chất lượng cao, còn lại là lúa cao sản) Vài năm trở lạiđây, ngành NN-PTNT đó chủ động ứng dụng, triển khai và thực hiện tốt các chươngtrình phát triển lúa cao sản đặc sản, rau đậu thực phẩm, cây công nghiệp (đậu tương,lạc,…) Từ năm 2000 đến nay, nghành Nông nghiệp đã tập trung triển khai thựchiện chương trình giống chất lượng cao (đặc biệt là giống lúa, cây rau an toàn kinhtế cao, nuôi bò sữa, nuôi lợn hướng nạc, nuôi cá chim trắng, cá rô phi đơn tính xuấtkhẩu, tôm càng xanh

Xu hướng mở rộng diện tích lúa lai (đạt trên 15% diện tích) Đối với diệntích lúa lai, lúa thuần chất lượng cao, phấn đấu đạt 13 nghìn ha, trong đó diện tíchlúa thuần cao sản 8 nghìn ha với năng suất 56 tạ/ha trở lên và lúa lai đạt trên 5 nghìn

ha với năng suất từ 62 tạ/ha trở lên

Bảng 1.4: Khối lượng phụ phẩm từ một số cây trồng chính tại Hưng Yên

TT Tên cây trồng Diện tích (ha) (tấn)

(Nguồn: Viện Môi trường Nông Nghiệp, 2014)

Số liệu cho thấy lượng rơm rạ tỉnh Hưng Yên khá cao Đây là một nguồnnhiên liệu dồi dào cho sản xuất than sinh học, phân compost bón vào đất tăng năngsuất cho cây trồng Nông dân Hưng Yên chủ yếu sử dụng rơm rạ làm thức ăn chogia súc và đốt Trước đây, rơm rạ thường làm nguyên liệu để đun nấu Nhưng hiệnnay, do người dân sử dụng nhiều chất đốt khác như gas, than nên rơm rạ sau khi thuhoạch phần lớn được đem đốt lấy tro làm phân bón hay vứt bỏ Đặc biệt là sau khithu hoạch vụ chiêm, do cần thời gian chuẩn bị gấp cho vụ mùa cho nên phần lớn rạđược thu hoạch để lên bờ ruộng để khi khô sẽ đốt Rơm được thu gom đánh đống vàsử dụng vào mục đích chính là đun nấu, ủ cùng với phân chuồng để làm phân bón,tro dùng để bón ruộng, rơm của lúa dùng làm chổi, một số nơi làm thức ăn cho trâubò

Như vậy, cách sử dụng rơm rạ như trên có những bất cập lớn ảnh hưởng tớimôi trường, an toàn và sức khoẻ của người dân: khi đốt tạo ra lượng lớn khói vàbụi, từ đó gây ra nhiều tác hại khác cho sức khoẻ con người và tác động đến an toàncho người tham gia giao thông trên đường; ảnh hưởng đến các loại thực vật khác

Địa phương dùng rơm rạ để phủ lên đất khi trồng các loại rau, nhằm mục đích tránhnhiệt độ quá cao hay mưa lớn, giữ ẩm cho đất, chống xói mòn rửa trôi đất Trấu thuđược từ các cơ sở xay xát thóc, lượng này rất lớn Một phần không nhiều trong số

đó, được bán cho người dân để đun nấu, bón ruộng ; còn phần lớn được chất ra bãichứa Hiện chưa có biện pháp tận dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu này, gây ra ônhiễm môi trường

1.5.4 Đặc điểm đất canh tác tại tỉnh Hưng Yên

Độ cao đất đai không đồng đều mà hình thành các dải, các khu, vùng cao thấp xen

kẽ nhau như làn sóng

Điểm cao nhất có cốt +9 đến +10 tại khu đất bãi thuộc xã Xuân Quan (huyện Văn Giang), điểm thấp nhất có cốt +0.9 tại xã Tiên Tiến (huyện Phù Cừ)

Đặc điểm địa chất

Tỉnh Hưng Yên nằm gọn trong một ô trũng thuộc đồng bằng sông Hồng, được cấu tạo bằng các trầm tích thuộc kỷ Đệ Tứ, với chiều dài 150m - 160m

Đặc điểm thổ nhưỡng

Đất đai trong tỉnh được hình thành do phù sa sông Hồng bồi đắp Thành phần cơ giới của đất, từ đất thịt nhẹ đến đất thịt pha nhiễm chua Có thể chia làm ba loại:

* Loại đất phù sa sông Hồng được bồi: Màu nâu thẫm, đất trung tính, ít chua, đây

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

+ Phân bón: Các sản phẩm được tạo ra từ rơm rạ như than sinh học; phân ủ

Phân NPK có Phân Urea (46%N); Super photphate Lâm Thao (16% P2O5) vàKCl (60% K2O)

+ Cây trồng: cây lúa

+ Giống: Bắc Thơm ( vụ mùa), Khang dân 18( vụ xuân)

Thời gian bố trí thí nghiệm:

Vụ mùa 2013: giữa tháng 8 thu hoạch cuối tháng 11

Vụ xuân 2014 : đầu tháng 1 thu hoạch giữa tháng 4

+ Đất: Đất phù sa hệ thống sông Hồng

+ Địa điểm nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu là cánh đồng được lựa chọn thuộc Xã Minh Phượng –huyện Tiên Lữ và Xã trung Nghĩa – T.P Hưng Yên

Các ruộng thí nghiệm được ngăn đôi với một bên ruộng có bón than sinhhọc, phân compost và một bên đối chứng

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Điều tra, khảo sát thực địa, phỏng vấn đánh giá phương thức sử dụng rơm

rạ của nông dân Hưng Yên tại hai xã Minh Phượng – huyện Tiên Lữ và Xã trungNghĩa – T.P Hưng Yên

- Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng rơm rạ làm than sinh học và phâncompost bón kết hợp phân NPK cải thiện môi trường đất, giảm thiểu ô nhiễm môitrường

- Đề xuất các giải pháp quản lý sử dụng tốt rơm rạ đảm bảo môi trường sinhthái

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp kế thừa tài liệu

Sử dụng các tài liệu, số liệu, kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã có,đặc biệt sử dụng các kết quả nghiên cứu về quy trình sử dụng rơm rạ sau trồng trọtlàm phân hữu cơ sinh học, than sinh học trên thế giới và trong nước

2.3.2 Phương pháp điều tra thực địa

Thu thập thông tin qua phỏng vấn 60 hộ thông qua phiếu điều tra bao gồmcán bộ địa phương, người dân tại địa bàn nghiên cứu, về phương thức sử dụng rơmrạ của nông dân trên địa bàn nghiên cứu qua các hình thức : đốt tại ruộng, vùi tạiruộng, độn chuồng, đun nấu, trồng nấm và chăn nuôi

2.3.3 Phương pháp sản xuất than sinh học và phân compost từ rơm rạ

2.3.3.1 Phương pháp sản xuất than sinh học

Phương pháp nhiệt phân gián tiếp

Thiết bị sản xuất than sinh học có thành thẳng đứng Phía trên bao gồm mộtcái nắp có gắn ống khói cao khoảng 1m50, phía dưới chân tạo 4 cửa nhỏ để nhómlửa Lò chứa được 6 thùng nhỏ hơn có đường kính 40cm và chiều cao là 60cm Cácthùng nhỏ này được sử dụng để nhồi trấu hoặc rơm vào trong và được bịt kín bằngnắp thùng có khoan lỗ để thoát khí Tiến hành sắp xếp các thùng nhỏ vào trongthùng lớn và xen các vật liệu rơm và trấu xung quanh sau đó nhóm lửa và chờ đếnkhi quá trình cháy kết thúc, để nguội sau đó lấy sản phẩm than sinh học ra ngoài

Cách vận hành

Bước 1 Chuẩn bị nguyên vật liệu

Chuẩn bị 100 kg rơm và 50 kg trấu đã được phơi khô không khí; bật lửa gas hoặcbao diêm; bình xịt nước; xẻng

Bước 2 Xếp vật liệu

- Nhét chặt rơm vào trong 6 hộp sắt nhỏ đậy kín nắp

- Xếp một lớp rơm mỏng khoảng 10cm xuống đáy lò đốt

- Xếp các hộp đầy vật liệu vào trong lò

- Nhết rơm chặt vào các kẽ hở xung quanh các hộp chứa vật liệu

- Xếp 10cm trấu tạo thành 1 lớp mỏng phía bên trên

- Đặt 3 thùng sắt còn lại lên lớp trấu vừa đổ rồi lại làm tương tự như bước trên

- Xếp 10 cm trấu còn lại lên trên cùng sau đó đậy ống khói

Bước 3 Đốt

- Tiến hành châm lửa ở 4 cửa lò Khi lửa đã bén vào trong, để khoảng 30 phút sau

đó đậy cửa lò để hạn chế xâm nhập của ôxy, quá trình cháy tiếp tục khoảng 3 giờ 30

Bước 4 Thu sản phẩm

Khi cháy xong, đợi nguội và tiến hành bỏ 6 hộp phía bên trong ra Sau đóphun nước xung quanh các hộp sắt để làm nguội lần nữa rồi mới mở nắp và lấyTSH Nếu có thời gian thì để sản phẩm TSH tự nguội rồi mới lấy ra (lưu ý 6 hộpphải nguội hoặc phải phun nước mới được đổ TSH ra nếu không quá trình tiếp xúcvới ôxy than sinh học sẽ tiếp tục cháy và hoá tro) Sản phẩm than thu được nên chứavào các bao rồi bảo quản hoặc bón ngay ra ruộng Sản phẩm than sau khi đốt thu hồiđược 33% khối lượng so với ban đầu

Hình 3.13: Lò than sinh học nhiệt phân yếm khí

Hàm lượng dinh dưỡng của than sinh học từ rơm rạ được phân tích sau khi đốt đưavào thí nghiệm (bảng 2.1)

Bảng 2.1: Chất lượng TSH được sản xuất từ rơm bằng phương pháp nhiệt phân từ lò đốt

Độ ẩm (%) TC (%) OC (%) N (%) P 2 O 5 (%) K 2 O (%)

28.50

2.3.3.2 Phương pháp sản xuất phân compost

- Quy trình công nghệ: Viện Môi trường Nông nghiệp đưa ra quy trình công nghệ

sử dụng rơm rạ bằng chế phẩm vi sinh:

Các bước thực hiện:

Bước 1: Chuẩn bị

- Xác định lượng rơm rạ cần sử dụng sau thu hoạch

- Lựa chọn địa điểm: Nên chọn địa điểm ủ sử dụng gần nguồn nguyên liệu(rơm rạ), thuận tiện nguồn nước và hợp lý khi bảo quản sử dụng theo quy mô hộ giađình, nhưng nên bố trí theo hướng tập trung theo khu sử dụng để tiện quản lý kỹthuật

Thu gom rơm

rạ sau thu

hoạch

ĐỐNG Ủ

(Được che phủ kín)

Chế phẩm VSVPhân hóa học kết hợp phân chuồng NPK(1kg/tấn rơm rạ)

Đảo ủ sau 10 – 15 ngày

Đống ủ sau 25 – 30 ngàyPhân bón hữu cơ

Bổ sung nước đảm bảo ẩm độ 50 – 55%

Kiểm tra chất lượng đống ủ

Hướng dẫn kỹ thuật

- Chuẩn bị đủ lượng chế phẩm sinh học, phân hóa học kết hợp phân chuồng

bổ sung và một số vật tư cần thiết

Bước 2: Thực hiện

- Thu gom rơm rạ: Khi thu gom rơm rạ ủ đống có thể tận dụng thêm một sốsản phẩm hữu cơ như: bèo tây, thân lá cây trồng bổ sung thêm, đống ủ sẽ maunhanh phân hủy

- Tùy lượng nguyên liệu mà bố trí diện tích chân đống, lượng chế phẩm hòatan, phân hóa học kết hợp phân chuồng NPK cho hợp lý, 1 tấn rơm rạ cần lượng chếphẩm và phân hóa học kết hợp phân chuồng như sau:

+ Chế phẩm Bio-ADB ( theo khuyến cáo nhà sản xuất ): 0.2 kg /tấn

+ Phân hóa học NPK kết hợp phân chuồng: 1kg NPK /1tấn phân chuồng

- Quy trình thực hiện:

+ Chế phẩm: Tiến hành pha chế phẩm ở dạng dung dịch hòa tan, cứ 0.2 kgchế phẩm pha với 50 lít nước Nồng độ của dung dịch có thể thay đổi tùy thuộc vàođộ ẩm của rơm, rạ sao cho khi ủ rơm, rạ có độ ẩm đạt trên 55%

+ Trải rơm rạ sau khi thu hoạch trên địa điểm lựa chọn, mỗi lớp rơm rạ dày

30 cm thì tưới một lượt dung dịch chế phẩm hòa tan và rắc mỏng phân hóa học kếthợp phân chuồng NPK Nếu gia đình có phân chuồng thì bổ sung thêm vào đống ủ

+ Sau khi đã tiến hành xong, đống ủ phải được che đậy bằng nilon để đảmbảo vệ sinh môi trường, giữ nhiệt độ và độ ẩm Màng nilon che đậy đống ủ được sửdụng nhiều lần cho đến khi hỏng thì thu gom bán cho người thu mua phế liệu đểtránh gây ô nhiễm môi trường

+ Để cho rơm rạ vụn thêm và làm cho các loại vi sinh vật phân bố đều, tưới

bổ sung duy trì độ ẩm (cách kiểm tra độ ẩm: cầm nắm rơm rạ vắt đều thấy nước rỉ

ra theo kẽ tay là được) trộn đều giữa chỗ phân hủy tốt và chưa tốt để đảm bảo cầnđảo trộn 1 lần sau ủ 10 -15 ngày

+ Sau 25 ngày trở đi tiến hành kiểm tra chất lượng phân, nếu đảm bảo yêu cầu phân

ủ có thể sử dụng để bón lót gối vụ hoặc đánh gọn bảo quản bón cây

Hàm lượng dinh dưỡng của phân compost được ủ từ rơm rạ được phân tích