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 (tóm tắt)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG 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, GIẢ

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

TÓM TẮT 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

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS Mai Văn Trịnh PGS.TS Trần Văn Thụy

Hà Nội - 2015

MỞ ĐẦU Lúa là cây trồng phổ biến, quan trọng nhất hiện nay vì diện tích gieo trồng lúa chiếm đến 61% diện tích trồng trọt cả nước và 80% nông dân việt nam là nông dân trồng lúa [33] theo đánh giá của cục trồng trọt và nhiều nghiên cứu, lượng phụ phẩm trong sản xuất lúa chiếm tới 50% chất khô, nghĩa là cứ sản xuất ra 1 tấn thóc thì có 1 tấn rơm rạ [33] do vậy, hằng năm tạo ra một khối lượng rơm rạ dư thừa khổng lồ trong quá trình sản xuất và chế biến khối lượng rơm rạ lớn mà không được sử dụng hết là nỗi lo về các bãi chứa, đe dọa ô nhiễm môi trường, đặc biệt 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, làm nhà, nguyên liệu, chất đốt, phân bón Ngày nay, với sự phát triển của công nghiệp hóa và đô thị hóa, các sản phẩm cung cấp cho nông nghiệp ngày càng nhiều Con người 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 ruộng sau khi thu hoạch, thậm chí

bị đốt ngay tại ruộng gây hậu quả nghiêm trọng tới môi trường đất, môi trường không khí, tăng khả năng phát thải khí nhà kính và ảnh hưởng 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 cấp bách, vừa giải quyết được ô nhiễm môi trường vừa tận dụng được tài nguyên cácbon và dinh dưỡng cho cây trồng Sử dụng rơm rạ làm than sinh học, phân compost vừa hạn chế hoạt động thải bỏ gây ô nhiễm môi trường, giảm phát thải khí nhà kính và có ý nghĩa duy trì sức sản xuất của đất Hiện tại các hình thức sử dụng rơm rạ làm phân bón còn ít được phổ biến rộng do đặc thù sản xuất nông nghiệp từng vùng và thái độ tiếp nhận của nông dân Hưng yên là một tỉnh có nền nông nghiệp 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 môi trường

Mục tiêu chính của đề tài là đánh giá hiệu quả của việc tái sử dụng rơm rạ làm phân bón trong cải tạo đất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Nội dung nghiên cứu của đề tài

là đánh giá hiệu quả của bón kết hợp than sinh học, phân compost tới độ phì nhiêu đất Bên cạnh đó, đề tài tiến hành đánh giá hiệu quả môi trường của việc bón kết hợp than sinh học và phân compost nhằm nâng cao lợi ích của việc tái sử dụng rơm rạ làm phân bón, đề xuất một số giải pháp quản lý và sử dụng rơm rạ bảo vệ sinh thái môi trường Địa bàn lựa chọn nghiên cứu của đề tài là những cánh đồng lúa của các hộ dân thuộc xã Minh Phượng, huyện Tiên Lữ và xã Trung Nghĩa, T.P Hưng Yên, tỉnh Hưng Yên Đây là nơi có diện tích sản xuất lúa lớn của xã với diện tích canh tác trung bình trồng lúa của các hộ đạt trên 1000 m2/hộ Nơi có vị trí đường giao thông thuận tiện, hệ thống tưới tiêu hợp lý, cho việc triển khai bố trí, theo dõi thí nghiệm trên địa bàn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Ảnh hưởng của sử dụng rơm rạ đến tính chất đất

Cày vùi rơm rạ vào đất sau trồng trọt

Tuy nhiên do trong giai đoạn chuyển vụ trước sang vụ sau (thời gian ngắn hơn 20 ngày) thì rơm rạ chưa phân giải hết, lúa của vụ sau cấy xuống trong giai đoạn rơm rạ bị phân huỷ có nhiều chất 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]

Tác dụng của than sinh học tới tính chất đất

- Hàm lượng dinh dưỡng cao và khả năng giữ dinh dưỡng cao có thể cải thiện khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và giảm sự rửa trôi dinh dưỡng, - 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 lại trong đất

Tác dụng của phân compost tới tính chất đất

- Cải thiện kết cấu đất, Quân bình độ pH trong đất, Duy trì độ ẩm ướt cho đất, Tạo môi trường tốt cho các vi khuẩn có lợi cho đất sinh sống, Trung hòa độc tố trong đất trồng, Dự trữ Nitơ

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

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 trung Nghĩa – T.P Hưng Yên

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

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

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp kế thừa tài liệu

2.3.2 Phương pháp điều tra thực địa

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 ( xem phụ lục 3)

Hàm lượng dinh dưỡng của than sinh học từ rơm rạ được phân tích sau khi đốt đưa vào 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 (xem phụ lục 4)

Hàm lượng dinh dưỡng của phân compost được ủ từ rơm rạ được phân tích đưa vào thí nghiệm (bảng 2.2)

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

Chỉ tiêu phân tích Giá trị

P2O5 (%) 0.109

Hàm lượng hữu cơ (%) 28.75

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

Thí nghiệm 1: Thí nghiệm đánh giá hiệu quả của than sinh học

Công thức thí nghiệm:

CT1 (đối chứng): Theo canh tác của nông dân (NPK), liều lượng bón như sau:

Phân NPK cho 1 ha /vụ mùa: 120kg N + 70 kg P2O5+ 90kg K2O

Phân NPK cho 1 ha /vụ xuân: 150kg N + 75kg P2O5 + 100kg K2O

CT2: Lượng TSH được tính bằng lượng carbon tương đương với lượng carbon trong PC (tính cho 10 tấn PC/ ha/vụ) lượng than sinh học : 5 tấn/ha/vụ

Phân NPK cho 1 ha /vụ mùa: 98kg N + 53 kg P2O5+ 68kg K2O

Phân NPK cho 1 ha /vụ xuân: 110kg N + 55kg P2O5 + 79kg K2O

Cách bón phân

Bón lót: Toàn bộ lượng than sinh học, 30% N, 100% phân lân

Bón thúc lần 1 (sau trồng 10 ngày): 50% N + 50% K2O

Bón thúc lần 2 (bắt đầu ra hoa): 20% N + 50% K2O

Cách bố trí: Thí nghiệm bố trí theo kiểu ô lớn, không có lần lặp lại Các ruộng thí nghiệm được ngăn đôi với một bên ruộng có bón than sinh học và một bên đối chứng Thí nghiệm tiến hành trên ruộng của 12 hộ gia đình, với 2 công thức, tổng diện tích thí nghiệm 1 ha

Thí nghiệm 2: Thí nghiệm đánh giá hiệu quả của phân compost

Công thức thí nghiệm:

CT1 (đối chứng): Theo canh tác của nông dân (NPK), bón với liều lượng như sau: Phân NPK cho 1 ha /vụ mùa: 120kg N + 70 kg P2O5+ 90kg K2O

Phân NPK cho 1 ha /vụ xuân: 150kg N + 75kg P2O5 + 100kg K2O

CT2: NPK +Phân ủ compost, liều lượng:

Lượng phân ủ compost được tính Lượng carbon tương đương với lượng carbon trong PC (tính cho 10 tấn PC/ ha/vụ) , phân compost 6.8 tấn/ha/vụ

Phân NPK cho 1 ha /vụ mùa: 98kg N + 53 kg P2O5+ 68kg K2O

Phân NPK cho 1 ha /vụ xuân: 110kg N + 55kg P2O5 + 79kg K2O

Cách bón phân

Bón lót: Toàn bộ lượng phân compost, 30% N, 100% phân lân Bón thúc lần 1 (sau trồng

10 ngày): 50% N + 50% K2O

Bón thúc lần 2 (bắt đầu ra hoa): 20% N + 50% K2O

Cách bố trí: Thí nghiệm bố trí theo kiểu ô lớn, không có lần lặp lại

Các ruộng thí nghiệm được ngăn đôi với một bên ruộng có bón phân compost và một bên đối chứng Thí nghiệm tiến hành trên ruộng của 8 hộ gia đình, với 2 công thức, tổng diện tích thí nghiệm 1ha

2.3.5 Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu

2.25 Phương pháp tính toán và xử lý số liệu:

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Số liệu điều tra rơm rạ tỉnh Hưng Yên

Đề tài điều tra phương thức sử dụng rơm rạ của nông dân Hưng Yên tại hai xã Minh Phượng,Trung Nghĩa ( bảng 3.7) nhằm tìm hiểu cách sử dụng rơm rạ của nông dân ở đây

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

Rơm rạ Phương thức sử dụng, % số hộ điều tra

Đốt tại ruộng

Vùi tại ruộng

Độn chuồng

Đun nấu

Trồng nấm

Chăn nuôi Tỉnh Hưng Yên ( 60 phiếu điều tra )

Kết quả điều tra ở bảng 3.1 cho thấy:

Về sử dụng rơm rạ có 55 % số hộ sử dụng rơm rạ đốt tại ruộng bón cho cây trồng, 17% số hộ vùi rơm rạ tại ruộng cho cây trồng vụ sau, 10% số hộ sử dụng rơm rạ làm chất độn chuồng, 11% số hộ sử dụng rơm rạ làm thức ăn cho trâu bò và chỉ có 7% số hộ

sử dụng rơm rạ để trồng nấm

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

3.2.1 Thành phần cơ giới đất

Kết quả phân tích thành phần cơ giới sau 2 vụ cho thấy: không thấy sự sai khác rõ về thành phần cơ giới giữa bón than sinh học và bón phân theo phương thức canh tác thông thường của người dân (bảng 3.2)

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của bón kết hợp than sinh học đến thành phần cơ giới đất sau

2 vụ canh tác

2.NPK +Than sinh học 20.34 49.95 29.71

Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ

3.2.2 Đặc tính hóa học của đất sau thí nghiệm

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của than sinh học đến một số tính chất hoá học đất

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

Công thức pH KCl Tổng số % meq/100g đất

OC N P 2 O 5 K 2 O CEC

1.NPK 5.56 1.95 0.209 0.187 1.27 15.24

2.NPK +Than sinh

học 5.96 2.36 0.275 0.199 1.37 17.19

Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ

Số liệu trong bảng 3.2 cho thấy: Trên đất phù sa vùng đồng bằng sông Hồng, tại điểm triển khai thí nghiệm khi bón than sinh học đã làm tăng pHKCL, Nts, Kts, hàm lượng hữu cơ (OC), dung tích hấp thu (CEC) sau 2 vụ canh tác so với phương thức canh tác thông thường

3.2.2 Ảnh hưởng bón than sinh học tới năng suất lúa

Than sinh học có diện tích bề mặt lớn và cấu trúc lỗ rỗng phức tạp (1g có thể có một diện tích bề mặt hơn 1.000 m2) nên có khả năng hấp thụ và giữ nước cũng như chất dinh dưỡng dưới mặt đất Nhờ cấu trúc này mà than sinh học đồng thời cũng cung cấp một

môi trường sống an toàn cho cây và các vi sinh vật có lợi trong đất Tác dụng của bón

than sinh học ảnh hưởng tới độ phì nhiêu của đất được thể hiện qua năng suất lúa có sự biến động rõ rệt qua 2 vụ ( bảng 3.4)

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

Đơn vị tính: tạ/ha

TT Hộ tham gia Vụ mùa 2013 Vụ xuân 2014

Áp dụng than sinh học

Phương thức canh tác thông thường

% tăng so với đối chứng

Áp dụng compost

Phương thức canh tác thông thường

% tăng

so với đối chứng

1 Nguyễn Đình Vương 50.24 49.33 1.80 73.50 65.00 13.08

2 Trần Đăng Đính 56.11 51.38 9.20 70.00 58.10 20.48

3 Trần Hữu Cường 52.87 47.86 10.46 71.10 58.50 21.54

4 Trần Đăng Dư 51.16 45.48 13.15 66.40 60.10 10.48

5 Trần Hữu Long 59.65 53.12 12.30 68.30 59.20 15.37

6 Nguyễn Viết Chiến 57.21 51.38 11.35 70.80 61.70 14.75

7 Trần Đăng Hòa 49.10 47.41 3.50 59.50 55.30 7.59

8 Trần Thị Hiên 51.03 49.58 2.90 62.60 53.10 17.89

9 Nguyễn Văn Thắng 54.09 42.52 27.20 70.50 60.40 16.72

10 Nguyễn Thị Hiệp 50.08 48.71 2.80 65.00 58.20 11.68

11 Lê Thị Loan 58.16 48.64 19.50 68.40 63.60 7.55

12 Ngô Văn Ân 54.68 50.26 8.80 59.30 55.70 6.46

Kết quả triển khai thí nghiệm cho thấy, sau 2 vụ áp dụng canh tác ( bón than sinh học kết hợp với bón phân khoáng ) năng suất lúa tăng đáng kể (bảng 3.3) Trên nền bón NPK+TSH năng suất lúa tăng so với phương thức canh tác thông thường của dân Năng suất vụ mùa tăng 10.02% và vụ xuân tăng 13.54% so với canh tác thông thường của nông dân trên điểm triển khai thí nghiệm Điều này chứng tỏ than sinh học có tác động tích cực tới sinh trưởng và năng suất lúa, giúp độ phì nhiêu đất tăng lên đáng kể

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

Việc đánh giá ảnh hưởng tiêu cực hay tích cực của phân compost đến độ phì nhiêu của đất đòi hỏi thời gian dài, liên tục và nghiêm ngặt trong phương pháp bố trí theo dõi thí nghiệm Do vậy, trong khuôn khổ đề tài chỉ tập trung theo dõi và so sánh mức độ biến động của một số chỉ tiêu lý, hóa tính của đất sau khi áp dụng bón kết hợp phân compost so với phương thức canh tác thông thường của người dân

3.3.1 Thành phần cơ giới đất

Kết quả phân tích thành phần cơ giới sau 2 vụ ở bảng 3.5 dưới đây cho thấy: trên đất phù sa tại điểm triển khai thí nghiệm không thấy sự sai khác rõ về thành phần cơ giới giữa các thí nghiệm bón phân compost và phương thức canh tác thông thường của người dân

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của bón kết hợp phân compost đến thành phần cơ giới đất sau

2 vụ canh tác

Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ

3.3.2 Đặc tính hóa học của đất sau thí nghiệm

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của phân compost đến một số tính chất hoá học đất nghiên cứu được trình bày trong bảng 3.6

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

ất

OC N P 2 O 5 K 2 O CEC

2.NPK +

Compost 5.87 2.55 0.255 0.245 1.58 16.19

Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ

Số liệu trong bảng 3.5 cho thấy: khi bón phân compost đã làm tăng pH, Nts, Kts, hàm lượng hữu cơ (OC), dung tích hấp thu (CEC) sau 2 vụ canh tác

3.3.9 Ảnh hưởng của bón phân compost tới năng suất lúa

Nhằm đánh giá thêm hiệu quả của bón phân compost làm tăng độ phì nhiêu của đất Đề tài tiến hành đánh giá hiệu quả của biện pháp canh tác sử dụng phân compost đến năng suất lúa kết quả được thể hiện ở bảng 3.7

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

Đơn vị tính: tạ/ha

TT Hộ tham gia Vụ mùa 2013 Vụ xuân 2014

Áp dụng compost

Phương thức canh tác thông thường

% tăng

so với đối chứng

Áp dụng compost

Phương thức canh tác thông thường

% tăng

so với đối chứng

1 Trần Văn Tiến 57.88 49.27 17.47 71.00 62.00 14.52

2 Nguyễn Thị

3 Trần Thị Mỹ

(Quyết) 62.99 54.11 16.41 67.50 60.50 11.57

4 Trần Thị Thu

(Thuật) 61.40 52.26 17.49 62.10 55.60 11.69

5 Nguyễn Thị

Tâm 1 54.31 48.37 12.28 66.60 60.40 10.26

6 Khúc Thị Dẻo 50.73 43.98 15.34 68.70 63.70 7.85

7 Nguyễn Thị

Tâm 2 47.10 50.80 -7.30 58.50 54.60 7.14

8 Đàm Hữu Thơ 46.34 42.83 8.20 60.30 57.80 4.33