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

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,

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

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

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

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BĐKH : Biến đổi khí hậu

C : Cácbon

Ctv :Các thành viên

TSH : Than sinh học

ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long

TC : Hàm lượng Cácbon tổng số

OC : Hàm lượng Các bon hữu cơ

Biofilter : Phương pháp lọc sinh học

Kts : Kali tổng số

N : Nitơ

Nts : Nitơ tổng số

PC :Phân chuồng

TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh

T.P : Thành Phố

Biochar :Than sinh học

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 tr ồng Sử dụng rơm rạ làm than sinh ho ̣c , 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 ra ̣ làm phân compost,

than sinh ho ̣c 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 ra ̣ , 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 hiê ̣u quả môi trường của viê ̣c 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 Tổng quan về phế phu ̣ phẩm nông nghiê ̣p và rơm ra ̣ 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 như một dạng tích chữ năng lượng từ mặt trời nhờ quá trình quang hợp và các quá trình sinh 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 tỷ người và tới năm 2100 là 10.9 tỷ người do mức sinh tăng cao tại các nước đang phát triển.Với lượng dân số thế giới đạt mức như thế này thì vấn đề về nhu cầu lương thực luôn được ưu tiên hàng đầu, đòi hỏi con người không ngừng mở rộng sản xuất cải 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 thế giới năm 2013 có thể đạt mức kỷ lục mới là 1.259 triệu tấn, tăng 8.5% so với năm trước 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 nghiệp tăng chính là lượng phế phụ phẩm nông nghiệp cũng tăng theo với lượng phát sinh

và khối lượng ngày càng lớn

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

Cây trồng Sản lương

(triệu tấn/năm)

Khối lượng phế thải (tỷ tấn/năm)

(Nguồn: Viê ̣n Môi trường nông nghiê ̣p, 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 Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2011

Loại chất thải Số lượng (triệu tấn/ năm)

Tàn dư thực vật trên đồng ruộng 1200

Chất thải công nghiệp thực phẩm 420

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

Từ bảng trên ta thấy khối lượng tàn dư thực vật trên đồng ruộng thải ra môi trường hàng năm rất lớn với 1200 triệu tấn/năm trong khi các loại khác như bùn thải thì 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 Như vậy riêng chất thải hữu cơ từ nông nghiệp đã chiếm 35.7% lượng chất hữu cơ trên thế giới Từ đó chúng ta cần có biện pháp xử lý sử dụng thích hợp tránh gây lãng phí và làm ô nhiễm môi trường [12]

Kết quả ước tính lượng phế phụ phẩm từ trồng trọt của Viện Môi trường Nông nghiệp đã cho thấy cả nước ta có khoảng 61.43 triệu tấn phế phụ phẩm (gồm 39.98 triệu tấn rơm rạ, 7.99 triệu tấn trấu, 4.45 triệu tấn bã mía, 1.2 triệu tấn thân lá mía, 4.43 triệu tấn thân lõi ngô (Bảng 1.3)

Bảng 1.3 Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp Viê ̣t Nam

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

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1 Đỗ Ánh, Nguyễn Văn Bộ, Lê Văn Tiềm, Công Doãn Sắt (2000), Độ phì nhiêu

đất và dinh dưỡng cây trồng , nhà xuất bản Nông Nghiệp

2 Cục thống kê thành phố Hưng Yên (2015), Số liệu thống kê 2012 – 2014,

Hưng Yên

3 Cục thông tin KH & CN quốc gia (2010), Tổng luận nguồn phế thải nông

nghiệp rơm rạ và kinh nghiệm thế giới về xử lý và tận dụng, Hà Nội

4 Ngô Ngọc Hưng, Võ Thị Gương, Nguyễn Mỹ Hoa (2004), Phân hữu cơ, Khoa

nông nghiệp- sinh học ứng dụng Đại học Cần Thơ

5 Nguyễn Đức Lượng , Nguyễn Thùy Dương (2011), Lượng chất thải hữu cơ

trên thế giới,nhà xuất bản Nông Nghiệp

6 Ngô Đức Minh, Nguyễn Công Vịnh (2005), Kết quả nghiên cứu tác động sử

dụng nước thải thành phố tưới cho lúa ở Nam Định, Kết quả nghiên cứu khoa

học quyển 4, Viện Thổ nhưỡng Nông Hóa, Nhà xuất bản Nông nghiệp,

tr.571-572

7 Nguyễn Hữu Ninh (2015), Lợi điểm và ứng dụng của than sinh học , Tạp chí

khoa ho ̣c môi trường

8 Trương Thị Cẩm Nhung (2008), Độ phì nhiêu của đất và dinh dưỡng cây

trồng, Bộ môn Cảnh quan và Kỹ thuật Hoa viên, Đại học Nông Lâm, Thành

phố Hồ Chí Minh

9 Nguyễn Thị Kim Oanh, Lý Bích Thùy, Danutawat Tipayarom, Bhai Raja

Manadhar, Pongkiatkul Prapat, Christopher D Simpson, L-J Sally Liu, (2011),

Xác định đặc tính của phát thải bụi từ nguồn đốt rơm rạ, Môi trường khí

quyển, tr.45

10 Trần Thị Ngọc Sơn, Cao Ngọc Điệp, Lưu Hồng Mẫn và Trần Thị Anh Thư

(2009), Nghiên cứu sử dụng phân rơm hữu cơ và phân sinh học phục vụ các

hệ thống sản xuất lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long, Tuyển tập Cây Lúa Việt

Nam (tập II), NXB Nông nghiệp Hà nội (2009), Tr 225-238

11 Vũ Thắng (2010), Nghiên cứu sử dụng than sinh học (Biochar)cải thiện hữu

cơ, nâng cao sức sản xuất của đất, Báo cáo tổng hợp năm 2010, Viện Môi

trường Nông nghiệp và Viện Khoa học Nông nghiệpViệt Nam

12 Hoàng Ngọc Thuận, Đặng Thanh Long (2010), “Sử dụng rơm rạ cây trồng vụ

trước bón cho cây trồng vụ sau trên đất bạc màu Bắc Giang”, Tạp chí Khoa

học và Phát triển, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, tập 8, tr.843-849

13 Mai Văn Trịnh, Bùi Thị Phương Loan, Trần Văn Thể và ctv (2013), Xây dựng

mô hình thu gom, xử lý phế phụ phẩm trồng trọt nhằm giảm phát thải khí nhà kính nông thôn ở vùng đồng bằng sông hồng, Báo cáo tổng kết nhiệm vụ năm

2013, Viện môi trường nông nghiệp

14 Mai Văn Trịnh, Bùi Thị Phương Loan, Trần Văn Thể và ctv (2013), Xây dựng

mô hình thu gom, xử lý phế phụ phẩm trồng trọt nhằm giảm phát thải khí nhà kính nông thôn ở vùng đồng bằng sông hồng, Báo cáo tổng kết nhiệm vụ năm

2013, Viện môi trường nông nghiệp

15 Mai Văn Trịnh và nhóm tác giả (2014), Tài liệu hướng dẫn thu gom và xử lý

phụ phẩm sau trồng trọt, Viện môi trường nông nghiệp,tr.6-8

16 Mai Văn Trịnh, Bùi Thị Phương Loan, Trần Văn Thể và ctv (2014), Xây dựng

mô hình thu gom, xử lý phế phụ phẩm trồng trọt nhằm giảm phát thải khí nhà kính nông thôn ở vùng đồng bằng sông hồng, Báo cáo tổng kết nhiệm vụ giai

đoạn 2012-2014, Viện môi trường nông nghiệp

17 Phạm Văn Toản, Trương Hợp Tác (2004), Phân bón vi sinh trong nông

nghiệp, Nhà xuất bản Nông Nghiệp

18 Lê Văn Tiềm(1998), Đánh giá về chất hữu cơ trong đất trồng Việt Nam, nhà

xuất bản Nông Nghiệp, Hà Nội

19 Nguyễn Vy (2003), Độ phì nhiêu đất thực tế, nhà xuất bản Nghệ An

Tiêng Anh

21 Batjes NH (1998), “Mitigation of atmospheric CO2 concentrations by

increased cácbon sequestration in the soil” , Biol Fertil Soils, 27(3), pp 230–

235

22 Doerr, S H., R A Shakesby, and R P D Walsh (2000), “Soil water repellency: its causes, characteristics and hydro-geomorphological

significance”, Earth-Science Reviews, 51, no 1-4 (August), pp 33-65

23 Fearnside PM (2000), “Global warming and tropical land-use change: greenhouse gas emissions from biomass burning, decomposition and soils in

forest conversion, shifting cultivation and secondary vegetation”, Climatic

Change, 46, pp 115-158

24 Steiner, C., Teixeira, W., Lehmann, J., Nehls, T., Vasconcelos de Macêdo, J., Blum, W and Zech, W (2007), “Long term effects of manure, charcoal and mineral fertilization on crop production and fertility on a highly weathered

Central Amazonian upland soil”, Plant and Soil, 291, pp 1-2

25 Tiessen H, Cuevas E, Chacon P (1994), “The role of soil organic matter in

sustaining soil fertility”, Nature, 371, pp 783–785

26 Tryon EH (1948), “Effect of charcoal on certain physical, chemical, and

biological properties of forest soils”, Ecol Monogr, 18, pp 81–115

27 Zech W, Senesi N, Guggenberger G, Kaiser K, Lehmann J, Miano T M, Miltner A, Schroth G (1997), “Factors controlling humification and

mineralization of soil organic matter in the tropics”, Geoderma, 79, pp.117–

161

28 Lai R (1997), “Managing the crop residues after harvesting and residuce

application in agricultural production”, Journal of Soil and Tillage-Volume 43,

pp 81-107

29 Achim Dobermann and Thomas Fairhurst (2000), Rice Nutrient Disorders &

Nutrient Management, IRRI, Philippines

30 Singh, G (1987), “Sugar cane trash management in India” Agricultural

Mechanization in Asia, Africa and Latin America, v.18(1) Zhen L, M.A

Zoebisch, G Chen and Z Feng, (2005), “Sustainability of farmers’ soil fertility

management practice: case study in the North China Plain”, Journal of

Environmental management, V 12, pp 11-21 118

31 Van Dillewijn C (1952), Botany of sugarcane, Waltham, Mass, USA The

chronica Co Book Department, pp.196-269

32 Chan K Y., Heenan, D P., So H B (2003), “Sequestration of cácbon and changes in soil quality under conservation tillage on light-textured soils in

Australia: a review”, Aust J Exp Agric, 43, pp 325–334

Trang web

33 PGS.TS.Bùi Bá Bổng (2011), Cây lu ́ a Viê ̣t Nam,

http://cayluongthuc.blogspot.com/2011/08/cay-lua-viet-nam-loi-gioi-thieu.html