TẬN DỤNG CHẤT THẢI AO NUÔI CÁ TRA VÀ XÁC BÃ THỰC VẬT ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH CHO CANH TÁC RAU AN TOÀN TỈNH VĨNH LONG

Đề tài “Tận dụng chất thải ao nuôi cá tra và xác bã thực vật để sản xuất phân hữu cơ vi sinh cho canh tác rau an toàn tỉnh Vĩnh Long” được thực hiện từ tháng 9 năm 2007 đến tháng 5 năm 2008 tại xã Phước hậu, huyện Long Hồ, tỉnh Vĩnh Long nhằm: (i) Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất thử nghiệm phân hữu cơ vi sinh từ xác bã thực vật và bùn thải ao nuôi cá tra thâm canh sau khi thu hoạch; (ii) Đánh giá chất lượng sản phẩm phân bón qua phân tích và khảo nghiệm trên canh tác rau xanh tiến đến xây dựng quy trình sản xuất rau an toàn tỉnh Vĩnh Long. Kết quả thử nghiệm sản xuất phân hữu cơ vi sinh đã xác định được tỷ lệ phối trộn nguyên vật liệu ủ phân tối ưu là 20% bùn đáy ao: 80% xác bã thực vật. Sản phẩm phân hữu cơ vi sinh của đề tài với các chỉ tiêu về pH = 6,2, C tổng = 25,38% và vi khuẩn hòa tan lân = 6,4106 CFUg, vi khuẩn cố định đạm = 1,1106 CFUg đều đạt theo tiêu chuẩn ngành.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

QUÁCH QUỐC TUẤN

TẬN DỤNG CHẤT THẢI AO NUÔI CÁ TRA

VÀ XÁC BÃ THỰC VẬT ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH CHO CANH TÁC

RAU AN TOÀN TỈNH VĨNH LONG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

QUÁCH QUỐC TUẤN

TẬN DỤNG CHẤT THẢI AO NUÔI CÁ TRA

VÀ XÁC BÃ THỰC VẬT ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH CHO CANH TÁC

RAU AN TOÀN TỈNH VĨNH LONG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Nếu ai muốn sử dụng số liệu, kết quả hoặc bất kỳ trang nào có trong luận văn phải được sự đồng ý của tác giả hoặc của thầy hướng dẫn

Cần Thơ, ngày 6 tháng 11 năm 2008

Người hướng dẫn khoa học Tác giả luận văn

CẢM TẠ

Tước tiên, tôi trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy hướng dẫn khoa học – PGS.TS Cao Ngọc Điệp Thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên và cho tôi những lời khuyên quý báu trong suốt thời gian thực hiện luận văn Cảm ơn Quý Thầy Cô trong Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học đã hướng dẫn, truyền đạt kiến thức chuyên ngành cho tôi trong suốt quá trình học tập

Tôi chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Sở Nông nghiệp & PTNT tỉnh Vĩnh Long, chú Ngô Long Bồi – Trưởng Phòng Quản lý Khoa học & Chất lượng sản phẩm, đặc biệt là Anh Nguyễn Văn Thanh – nguyên Giám đốc Sở Nông nghiệp & PTNT tỉnh Vĩnh Long, Bí thư Huyện ủy huyện Bình Tân đã tạo điều kiện về thời gian, kinh phí để tôi được học tập, nghiên cứu trong những năm qua

Cảm ơn Anh Nguyễn Văn Buôi – Giám đốc DNTN Tân Hiệp Phát II, Chú Trần Văn Sáu – HTX Sản xuất & Tiêu thụ rau an toàn Phước Hậu, các cán bộ ở Phòng Thí nghiệm Chuyên sâu – Đại học Cần Thơ đã nhiệt tình hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Tôi vô cùng biết ơn Ba mẹ kính yêu, Vợ và Con gái của tôi, Quý bạn bè thân hữu luôn sẵn lòng chia sẽ mọi khó khăn, giúp tôi hoàn thành luận văn này

QUÁCH QUỐC TUẤN

LÝ LỊCH KHOA HỌC

I BẢN THÂN

- Họ và tên khai sinh: Quách Quốc Tuấn Giới tính: Nam

- Sinh ngày: 16 tháng 8 năm 1974

- Nơi sinh: TP Long Xuyên, Tỉnh An Giang

- Chức vụ, nơi làm việc hiện nay: Chuyên viên, Sở Nông nghiệp & PTNT tỉnh Vĩnh Long

- Địa chỉ liên lạc:107/2, Phạm Hùng, Phường 9, TXVL, Tỉnh Vĩnh Long

- Hộ khẩu thường trú: số 39/1, Đinh Tiên Hoàng, Phường 8, TXVL, Tỉnh Vĩnh Long

- Dân tộc: Kinh

- Tôn giáo: Không

- Nghề nghiệp hiện nay: Cán bộ công chức

- Số điện thoại: 098.6416804

- Email: quachquoctuan@yahoo.com hoặc qqtuan.snn@vinhlong.gov.vn

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC

- Ngành học: Công nghệ Thực phẩm Loại hình đào tạo: Chính quy

- Thời gian đào tạo: năm 1993 đến năm 1998 Trường tốt nghiệp: Đại học Cần Thơ

- Xếp hạng tốt nghiệp: Khá

- Tên luận văn tốt nghiệp: “Thiết kế mô hình hệ thống sấy tuần hoàn khí thải – Xây dựng đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy”

- Người hướng dẫn: Tiến sĩ Phan Văn Thơm – Bộ môn Công nghệ Thực phẩm

- Trình độ ngoại ngữ: B tiếng Anh

- Nơi cấp, thời gian cấp: Trường Cao đẳng Cộng đồng Vĩnh Long, năm 2006

III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN

Ngày, tháng,

Thành tích học tập, làm việc

Bộ NN&PTNT năm 2004

IV KẾT QUẢ HOẠT ĐỘNG KHOA HỌC KỸ THUẬT

- Tham gia thực hiện đề tài NCKH cấp tỉnh (2000): “Sản xuất nước Thốt lốt đóng chai” do

Sở Công nghiệp An Giang chủ trì phối hợp với Bộ môn Công nghệ Thực phẩm - Đại học Cần Thơ

- Tham gia điều tra khảo sát và xây dựng quy hoạch (2001): Phát triển ngành nghề nông thôn tỉnh Vĩnh Long giai đoạn 2001-2010

- Tham dự Hội nghị “Ngày Kỹ thuật Thực phẩm” được tổ chức vào ngày 27-28/3/2004 tại Trường Đại học Quốc gia TP.HCM do VAFoST HCMUT phối hợp với IUFoST (International Union of Food Science & Technology) tổ chức

- Tham gia thực hiện đề tài NCKH cấp cơ sở (2007): “Khảo sát thực trạng và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng máy nông nghiệp trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn tỉnh Vĩnh Long” do Sở Nông nghiệp & PTNT Vĩnh Long chủ trì

NGƯỜI KHAI LÝ LỊCH Quách Quốc Tuấn

Luận văn đính kèm theo đây, với đề tựa là: “TẬN DỤNG CHẤT THẢI AO NUÔI

CÁ TRA VÀ XÁC BÃ THỰC VẬT ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH CHO CANH TÁC RAU AN TOÀN TỈNH VĨNH LONG”, do Quách Quốc Tuấn

thực hiện và báo cáo đã được Hội đồng chấm luận văn thông qua

PGS TS CAO NGỌC ĐIỆP TS NGUYỄN PHƯỚC ĐẰNG

Cần Thơ, ngày 6 tháng 11 năm 2008

Chủ Tịch Hội Đồng

TS TRẦN NHÂN DŨNG

TÓM LƯỢC

Đề tài “Tận dụng chất thải ao nuôi cá tra và xác bã thực vật để sản xuất phân hữu cơ vi sinh cho canh tác rau an toàn tỉnh Vĩnh Long” được thực hiện từ tháng 9 năm 2007 đến tháng 5 năm 2008 tại xã Phước hậu, huyện Long Hồ, tỉnh Vĩnh Long nhằm: (i) Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất thử nghiệm phân hữu cơ vi sinh từ xác bã thực vật và bùn thải ao nuôi cá tra thâm canh sau khi thu hoạch; (ii) Đánh giá chất lượng sản phẩm phân bón qua phân tích

và khảo nghiệm trên canh tác rau xanh tiến đến xây dựng quy trình sản xuất rau an toàn tỉnh Vĩnh Long

Kết quả thử nghiệm sản xuất phân hữu cơ vi sinh đã xác định được tỷ lệ phối trộn nguyên vật liệu ủ phân tối ưu là 20% bùn đáy ao: 80% xác bã thực vật Sản phẩm phân hữu cơ vi sinh của đề tài với các chỉ tiêu về pH = 6,2, C - tổng = 25,38% và vi khuẩn hòa tan lân = 6,4*106CFU/g, vi khuẩn cố định đạm = 1,1*106 CFU/g đều đạt theo tiêu chuẩn ngành (Áp dụng tiêu chuẩn ngành 10 TCN 526-2002 của Bộ Nông nghiệp & PTNT); các chỉ tiêu khác như: N - tổng số = 0,15%, P2O5 = 0,044% và K2O = 68,57 mg/kg đều thấp hơn tiêu chuẩn ngành; sản phẩm phân hữu cơ vi sinh cuối cùng có độ ẩm 57,36 %

Khảo nghiệm hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh lên 2 loài cây trồng là rau mồng tơi và khổ qua với kiểu bố trí thí nghiệm theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 4 nghiệm thức ứng với 4

công thức bón phân và 3 lần lặp lại

Kết quả thí nghiệm trên rau mồng tơi cho thấy: nghiệm thức 3 [20 tấn/ha phân Hữu cơ vi sinh + 75 kg N - 20 kg P2O5/ha] có trọng lượng trung bình cây cao nhất, đạt 35,69 gam/cây và thấp nhất là 25,81 gam/cây ở nghiệm thức 4 [10 tấn/ha phân Hữu cơ vi sinh + 75 kg N - 20

kg P2O5/ha]; Dư lượng nitrat có trong thân và lá mồng tơi thấp nhất ở nghiệm thức 4, đạt 89,60 mg/kg, cao nhất 144,22 mg/kg ở nghiệm thức 1 [150 kg N - 40 kg P2O5/ha]; Các chỉ tiêu khác như năng suất tổng, năng suất thương phẩm và tỷ lệ năng suất thương phẩm/năng suất tổng không có sự khác biệt giữa các nghiệm thức bón phân Canh tác rau mồng tơi bón phân theo nghiệm thức 3 có tỷ suất lợi nhuận cao nhất (1,60) nếu như giá bán sản phẩm rau mồng tơi an toàn cao hơn rau bình thường

Kết quả thí nghiệm trên khổ qua cho thấy: nghiệm thức 4 [10 tấn/ha phân Hữu cơ vi sinh +

50 kg N - 30 kg P2O5/ha] có năng suất tổng cao nhất, đạt 41,48 tấn/ha và thấp nhất là 30,12 tấn/ha ở nghiệm thức 1 [100 kg N - 60 kg P2O5/ha]; Năng suất thương phẩm cao nhất cũng ở nghiệm thức 4 (38,35 tấn/ha) và thấp nhất ở nghiệm thức 1 (27,98 tấn/ha); Dư lượng nitrat có trong trái khổ qua thấp nhất ở nghiệm thức 4 (6,82 mg/kg), cao nhất ở nghiệm thức 1 (11,27 mg/kg); Các chỉ tiêu khác như số trái trung bình/cây, trọng lượng trung bình trái và tỷ lệ năng suất thương phẩm/năng suất tổng đều không có sự khác biệt giữa các nghiệm thức bón phân

Canh tác khổ qua bón phân theo nghiệm thức 4 có tỷ suất lợi nhuận cao nhất, đạt 2,64

Từ khóa: bùn đáy ao cá tra, xác bã thực vật, phân hữu cơ vi sinh, mồng tơi, khổ qua, rau an toàn

“Utilization of solid wastes from catfish bottom-fishponds and wood residues from river bottom to produce compost for safety vegetable cultivation in VinhLong province” was carried out from Septemper 2007 to May 2008 in Phuoc Hau village, Long Ho district, Vinh Long province in order to: (i) construct a compost processing with wood residues and solid wastes from catfish bottom-fishponds; (ii) to analyse quality of compost in the laboratory;

and to evaluate the effectiveness of compost on basella-alba (Basella ssp.) and colocynth (Momordica charantia L.) cultivation in safety vegetable cultivation

The results from the compost processing determined the optimal mixture of solid wastes from catfish bottom-fishponds and wood residues ratio 20% - 80% The quality compost with parameters as follows: pH = 6.2, C - total = 25.38%, and phosphate-solubilising bacteria population = 6.4*106 CFU/gram, nitrogen-fixing bacteria population = 1.1*106 CFU/gram, all parameters have been approved TCN - standard (10 TCN 526-2002 standard of Ministry

of Agriculture & Rural Development); other parameters as: N - total = 0.15%, P2O5 = 0.044%, and K2O = 68.57 mg/kg were lower than TCN - standard and compost product had 57.36% moisture content

The effectiveness of compost product was evaluated on basella-alba crop and colocynth crop

by the two experiments which conducted the randomized complete block design having four treatments and three replicates

In basella-alba crop, the results showed that the highest average of plant weight (35.69 gram/plant) was obtained with treatment 3 [20 tons/ha mixture of compost and beneficial microbes + 75 kg N - 20 kg P2O5/ha] and the lowest average of plant weight (25.81 gram/plant) was obtained with treatment 4 [10 tons/ha mixture of compost and beneficial microbes + 75 kg N - 20 kg P2O5/ha]; nitrate concentration in shoot + leave of treatment 4 (89.60 mg/kg) was the lowest and the highest nitrate concentration (144.22 mg/kg) was obtained with treatment 1 [150 kg N - 40 kg P2O5/ha]; There was no difference significantly about biomass-yield, marketable-yield, marketable/biomass-yield ratio Application of 20 tons/ha mixture of compost and benefical microbes + 75 kg N - 20 kg P2O5/ha [treatment 3] has the highest profit-rate (1.60) if selling price of safety vegetables should be higher

With colocynth cultivation, the results showed that the highest biomass-yield (41.48 tons/ha) was obtained with treatment 4 [10 tons/ha mixture of compost and beneficial microbes + 50

kg N - 30 kg P2O5/ha] and the lowest biomass (30.12 tons/ha) was obtained with treatment 1 [100 kg N + 60 kg P2O5/ha]; marketable-yield of colocynth of treatmet 4 (38.35 tons/ha) was the highest yield and the lowest yield was treatment 1 (27.98 tons/ha); the lowest nitrate concentration in colocynth fruit was obtained with treatment 4 (6.82 mg/kg) but the highest nitrate concentration in colocynth fruit was obtained with treatment 1 (11.27 mg/kg); There was no difference significantly about number of fruit/plant, average weight of fruit, marketable/biomass-yield ratio in four treatments Application of 10 tons/ha mixture of compost plus beneficial microbes + 50 kg N - 30 kg P2O5/ha [treatment 4] for colocynth cultivation had the highest profit-rate (2.64)

Key words: solid waste from bottom fishpond, wood residue, compost, basella-alba, colocynth, safety

vegetables

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu chung về bùn thải ao nuôi cá tra và xác bã thực vật 3

2.1.1 Hàm lượng bùn thải ao nuôi cá tra tỉnh Vĩnh Long 3

2.1.2 Thành phần của bùn thải ao nuôi cá tra 3

2.1.3 Thành phần của xác bã thực vật 3

2.1.4 Phục hồi sinh học bùn thải ao nuôi cá tra và xác bã thực vật 5

2.2 Kỹ thuật và phương pháp sản xuất phân hữu cơ vi sinh 5

2.2.1 Khái niệm về phân hữu cơ vi sinh 5

2.2.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi sinh 6

2.2.3 Các vi sinh vật tham gia quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh 6

2.2.4 Các dạng ủ phân hữu cơ vi sinh 9

2.2.5 Quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh 10

2.2.6 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh 12

2.2.7 Các kỹ thuật nâng cao hiệu quả sản xuất phân hữu cơ vi sinh 14

2.2.8 Một số dụng cụ ủ phân hữu cơ vi sinh quy mô nhỏ 16

2.3 Sản xuất rau an toàn 18

2.3.1 Một số khái niệm về rau an toàn 18

2.3.2 Vai trò của phân bón hữu cơ vi sinh trong sản xuất rau an toàn 18

2.3.3 Phương pháp bón phân cho rau an toàn 19

2.3.4 Đặc tính sinh học và biện pháp kỹ thuật trồng rau mồng tơi 19

2.3.5 Đặc tính sinh học và biện pháp kỹ thuật trồng cây khổ qua 21

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 23

3.1 Phương tiện 23

3.1.1 Nguyên vật liệu 23

3.1.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 24

3.1.3 Địa điểm thí nghiệm 24

3.2 Phương pháp 24

3.2.1 Phân tích chất lượng bùn ao và xác bã thực vật 24

3.2.2 Phương pháp liên quan đến công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh 24

3.2.3 Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm phân hữu cơ vi sinh 26

3.2.4 Phương pháp đánh giá hiệu quả kinh tế sử dụng phân hữu cơ vi sinh 33

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 34

4.1 Phân tích chất lượng bùn ao và xác bã thực vật 34

4.2 Thí nghiệm sản xuất phân hữu cơ vi sinh 35

4.2.1 Thí nghiệm xác định tỷ lệ phối trộn nguyên vật liệu 35

4.2.2 Quy trình thử nghiệm sản xuất phân hữu cơ vi sinh 39

4.2.3 Tính giá thành sản phẩm phân hữu cơ vi sinh 40

4.3 Đánh giá chất lượng phân hữu cơ vi sinh 40

4.3.1 Phân tích trong phòng thí nghiệm 40

4.3.2 Khảo nghiệm trên đồng ruộng 43

4.4 Đánh giá hiệu quả kinh tế sử dụng phân hữu cơ vi sinh 50

4.4.1 Hiệu quả kinh tế của mô hình trồng rau mồng tơi 50

4.4.2 Hiệu quả kinh tế của mô hình trồng khổ qua 52

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

5.1 Kết luận 53

5.2 Kiến nghị 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

PHỤ LỤC 57

Phụ lục 1: Mức giới hạn tối đa cho phép của kim loại nặng trong đất 57

Phụ lục 2: Yêu cầu kỹ thuật của phân hữu cơ vi sinh vật từ rác thải sinh hoạt 57

Phụ lục 3: Mức giới hạn tối đa cho phép của hàm lượng nitrat trong một số sản phẩm rau tươi 58

Phụ lục 4: Nhiệt độ của đóng phân ủ trong quá trình sản xuất thử nghiệm 59

Phụ lục 5: pH của phân hữu cơ vi sinh trong quá trình sản xuất thử nghiệm 59

Phụ lục 6: Chi phí cơ bản của thí nghiệm trồng rau mồng tơi 60

Phụ lục 7: Chi phí cơ bản của thí nghiệm trồng khổ qua 61

Phụ lục 8: Phân tích thống kê kết quả thí nghiệm trồng rau mồng tơi 63

Phụ lục 9: Phân tích thống kê kết quả thí nghiệm trồng khổ qua 68

Phụ lục 10: Số liệu thu hoạch rau mồng tơi 74

Phụ lục 11: Số liệu thu hoạch khổ qua 75

DANH SÁCH BẢNG Bảng Tựa bảng Trang

1 Tỷ lệ giữa carbon và nitơ của một số nguyên liệu hữu cơ 13

2 Liều lượng và phương pháp bón phân hóa học cho cây mồng tơi 20

3 Liều lượng và phương pháp bón phân hóa học cho cây khổ qua 22

4 Liều lượng và phương pháp bón phân theo nghiệm thức 1 cho cây mồng tơi 28

5 Liều lượng và phương pháp bón phân theo nghiệm thức 2 cho cây mồng tơi 29

6 Liều lượng và phương pháp bón phân theo nghiệm thức 3 cho cây mồng tơi 29

7 Liều lượng và phương pháp bón phân theo nghiệm thức 4 cho cây mồng tơi 29

8 Liều lượng và phương pháp bón phân theo nghiệm thức 1 cho cây khổ qua 31

9 Liều lượng và phương pháp bón phân theo nghiệm thức 2 cho cây khổ qua 32

10 Liều lượng và phương pháp bón phân theo nghiệm thức 3 cho cây khổ qua 32

11 Liều lượng và phương pháp bón phân theo nghiệm thức 4 cho cây khổ qua 32

12 Kết quả phân tích chất lượng bùn ao và xác bã thực vật 34

13 Kết quả phân tích chất lượng phân hữu cơ 38

14 Chi phí sản xuất phân hữu cơ vi sinh tính trên 1 m3 nguyên vật liệu 40

15 Kết quả phân tích chất lượng phân hữu cơ vi sinh sau 50 ngày ủ 41

16 So sánh trọng lượng trung bình cây rau mồng tơi 43

17 So sánh năng suất tổng của rau mồng tơi 43

18 So sánh năng suất thương phẩm của rau mồng tơi 44

19 So sánh dư lượng nitrat có trong rau mồng tơi 46

25 Hiệu quả kinh tế của mô hình trồng rau mồng tơi

ở các nghiệm thức bón phân

50

26 Hiệu quả kinh tế của mô hình trồng rau mồng tơi

có sự thay đổi về giá bán sản phẩm

51

27 Hiệu quả kinh tế của mô hình trồng khổ qua ở các nghiệm thức bón phân 52

DANH SÁCH HÌNH

1 Thành phần và tỷ lệ thông thường của các hợp chất carbon

2 Sự thay đổi nhiệt độ và pH của phân ủ theo thời gian 10

5 Cấu trúc cạnh trong thiết bị ủ trống 16

16 Sơ đồ bố trí thí nghiệm trồng rau mồng tơi 27

17 Ruộng thí nghiệm trồng rau mồng tơi 28

21 Mẫu xác bã thực vật 34

24 Sự thay đổi thể tích của phân ủ 37

25 Quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ xác bã thực vật và

bùn ao nuôi cá tra

39

27 Tỷ lệ năng suất thương phẩm/năng suất tổng của rau mồng tơi 44

28 Tình hình sinh trưởng của rau mồng tơi ở 37 ngày sau khi gieo 46

29 Tỷ lệ năng suất thương phẩm/năng suất tổng của khổ qua 49

30 Tình hình sinh trưởng của khổ qua ở 60 ngày sau khi gieo 50

CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nội dung

AAS Automic Absorption Spectrometry - Đo phổ hấp thu tự động

APHA American Public Health Association - Hội Y tế công cộng Mỹ

CV Coefficient of Variation - Hệ số biến thiên

LSD Least Significant Difference - Sự khác nhau ở mức ý nghĩa thấp nhất

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Vĩnh Long là một tỉnh thuộc Đồng bằng sông Cửu Long nằm giữa hai con sông Tiền

và sông Hậu với một hệ thống kênh rạch chằng chịt tạo điều kiện thuận lợi trong việc phát triển nuôi trồng thủy sản Một bộ phận nông dân đã sử dụng lao động nông nhàn

để nuôi trồng thủy sản trong ao, mương vườn, kết hợp nuôi cá trong ruộng lúa, nhưng

mô hình nuôi cá tra thâm canh sản xuất lớn trong ao ngày càng được quan tâm và phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là ở những địa điểm nằm dọc theo sông Tiền, sông Hậu và sông Măng Thít

Trong quá trình sản xuất, tình trạng ô nhiễm từ nguồn thức ăn dư thừa và phân thải của cá trong ao cá tra thâm canh mặc dù đã được khắc phục bằng việc thay nước sạch định kỳ, song phần bùn đáy ao nơi các chất thải tích tụ trong quá trình nuôi là môi trường lý tưởng cho các vi trùng và ký sinh trùng gây bệnh phát triển (Đặng Đình Kim

& Vũ Văn Dũng, 2004), đồng thời nó là nguồn gây ô nhiễm thường xuyên và lâu dài

ao nuôi vẫn chưa có biện pháp xử lý hữu hiệu, kể cả khi bùn được vớt lên khỏi ao (đắp lại trên bờ hoặc thải trực tiếp ra sông) Do bùn thải này chưa qua xử lý nên còn mang nhiều mầm bệnh dẫn đến nguy cơ gây ô nhiễm trở lại ao nuôi là rất lớn, điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái tự nhiên, cũng như môi trường nuôi cá tra thâm canh

Bên cạnh đó, trong quá trình khai thác cát sông ở tỉnh Vĩnh Long phải vớt thêm một lượng tương đối lớn xác bã thực vật khó phân hủy trong điều kiện kỵ khí mà xác bã thực vật này vẫn chưa có biện pháp sử dụng thích hợp

Do vậy, giải pháp sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ bùn thải ao nuôi cá tra và xác

bã thực vật ở đáy sông sẽ giải quyết được cả hai vấn đề trên Từ đó góp phần phát triển bền vững nghề nuôi cá tra thâm canh, tận thu phế thải trong khai thác tài nguyên

và cung cấp một loại phân bón hữu cơ vi sinh mới đáp ứng nhu cầu phân bón cho 27.284 ha diện tích trồng rau màu trong tỉnh Vĩnh Long, trong đó diện tích sản xuất rau an toàn là 1.500 ha (Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Vĩnh Long, 2008)

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Tận thu phế thải trong khai thác tài nguyên và sản xuất thủy sản, góp phần bảo vệ môi trường

- Sản xuất thử nghiệm phân bón hữu cơ vi sinh từ chất thải ao nuôi cá tra và xác bã thực vật cho cây rau xanh trong tỉnh Vĩnh Long, góp phần hạn chế sử dụng phân bón hóa học và tăng thu nhập cho nông dân

1.3 Nội dung nghiên cứu

- Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất thử nghiệm phân hữu cơ vi sinh từ xác bã thực vật và bùn thải ao nuôi cá tra thâm canh sau khi thu hoạch

- Đánh giá chất lượng sản phẩm phân bón qua phân tích và khảo nghiệm trên canh tác rau xanh tiến đến xây dựng quy trình sản xuất rau an toàn tỉnh Vĩnh Long

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Do giới hạn về thời gian và kinh phí nên đề tài chỉ tập trung nghiên cứu ứng dụng các chủng vi sinh vật phân giải cellulose và lignin đã được phân lập vào xử lý bùn đáy ao nuôi cá tra và xác bã thực vật thành phân hữu cơ vi sinh, qua việc xác định tỷ lệ phối trộn tối ưu giữa bùn đáy ao và xác bã thực vật Từ đó xây dựng quy trình sản xuất thử nghiệm phân hữu cơ vi sinh từ hai nguồn nguyên liệu trên

Phân hữu cơ vi sinh được tạo ra từ kết quả của đề tài sẽ được đánh giá chất lượng và khảo nghiệm hiệu quả lên canh tác rau ĂN LÁ (mồng tơi) và RAU ĂN QUẢ (khổ qua) theo quy trình canh tác rau an toàn ở tỉnh Vĩnh Long

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

Đề tài xây dựng được quy trình sản xuất thử nghiệm phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải đáy ao nuôi cá tra công nghiệp và xác bã thực vật; xây dựng hay đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do bùn thải đáy ao nuôi cá tra công nghiệp gây ra; đồng thời tận thu sử dụng nguồn xác bã thực vật trong quá trình khai thác tài nguyên cát sông

Mặt khác, lượng phân bón hữu cơ vi sinh tạo ra góp phần phát triển ngành nghề sản xuất rau an toàn và cũng là một mô hình sản xuất khả quan mang lại lợi ích kinh tế cho các tổ hợp tác sản xuất, hợp tác xã, trang trại kết hợp nuôi cá tra công nghiệp - sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh - trồng rau an toàn

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về bùn thải ao nuôi cá tra và xác bã thực vật

2.1.1 Hàm lượng bùn thải ao nuôi cá tra tỉnh Vĩnh Long

Nuôi cá tra thâm canh trong tỉnh Vĩnh Long chủ yếu dưới 2 hình thức là nuôi ao và nuôi bè Trong năm 2006 diện tích nuôi cá tra thâm canh trong ao chiếm 204 ha, đạt sản lượng 36.838 tấn và nuôi 6 bè đạt sản lượng 270 tấn; Năm 2007 diện tích nuôi cá tra ao đạt trên 300 ha (Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Vĩnh Long, 2008) Chất thải ao nuôi cá tra gồm có nước thải và chất thải rắn là bùn đáy ao Lượng bùn này được tạo thành do sự xói mòn lớp đất trên bờ ao nuôi, lượng thức ăn dư thừa, xác

vi sinh vật và động thực vật phù du, chất bài tiết của cá lắng đọng Sau mỗi vụ nuôi sẽ hình thành một lớp bùn tích tụ ở đáy ao dày từ 10 - 30 cm Với diện tích nuôi như trên ước tính lượng bùn thải ra do nuôi cá tra ao thâm canh trong toàn tỉnh Vĩnh Long khoảng 600.000 m3/vụ nuôi

2.1.2 Thành phần của bùn thải ao nuôi cá tra

Theo Đặng Đình Kim & Vũ Văn Dũng (2004), bùn thải có thành phần chủ yếu là chất hữu cơ, sinh khối vi sinh vật và động thực vật thủy sinh nên khi phân hủy tự nhiên ở đáy ao sẽ làm cạn kiệt oxy hòa tan và là nguồn sinh ra các chất độc hại đối với tôm, cá như NH3, H2S, CH4 gây ô nhiễm nặng cho các ao nuôi, lượng khí H2S thường quá cao (không được vượt quá ngưỡng 1,0 ppm) và nó thường gây độc ở pH thấp (Phạm Văn

Ty & Vũ Nguyên Thành, 2006)

Bùn thải ở trạng thái tươi có mùi hôi, hàm lượng chất hữu cơ gây thối rữa cao, nhiều trứng giun sán dễ gây ô nhiễm môi trường và khó sử dụng với thành phần chính là: Carbohydrat, lipid, protein chiếm 80 - 85% và phần còn lại là chất mùn chiếm 15 - 20% (Hoàng Đức Liên & Tống Ngọc Tuấn, 2003) Điều này đòi hỏi phải có các chủng

vi sinh vật hữu hiệu để chuyển hóa các chất hữu cơ nếu muốn xử lý bùn, lên men làm phân bón hữu cơ vi sinh

2.1.3 Thành phần của xác bã thực vật

Trong quá trình khai thác cát sông ở tỉnh Vĩnh Long, người ta phải vớt thêm một lượng tương đối lớn xác bã thực vật trầm tích ở đáy sông lâu ngày trong điều kiện kỵ khí Theo Nguyễn Xuân Thành et al (2003), thành phần của xác bã thực vật gồm 3

cấu tử chính là: cellulose, hemicellulose và lignin

- Cellulose: là thành phần chủ yếu trong tế bào thực vật, chiếm tới 50% tổng số hydratcacbon trên trái đất Trong vách tế bào thực vật, cellulose tồn tại trong mối liên kết chặt với các polysaccarit khác: hemicellulose, pectin và lignin tạo thành liên kết

bền vững Hàm lượng cellulose trong các chất khác nhau rất khác nhau, trong giấy là 61%, trấu là 31%

- Hemicellulose: có khối lượng không nhỏ, chỉ đứng sau cellulose trong tế bào thực vật, chúng được phân bố ở vách tế bào Hemicellulose có bản chất là polysaccarit bao gồm khoảng 150 gốc đường liên kết với nhau bằng cầu nối β-1,4 glucozit; β-1,6 glucozit và thường tạo thành mạch ngắn có phân nhánh

- Lignin: là những hợp chất có thành phần cấu trúc rất phức tạp, là chất cao phân tử được tạo thành do phản ứng ngưng tụ từ 3 loại rượu chủ yếu là trans-P-cumarynic; trans-connyferynic; trans-cynapylic Lignin khác với cellulose và hemicellulose ở chỗ hàm lượng carbon tương đối nhiều, cấu trúc của lignin còn có nhóm methoxyl (−OCH3) liên kết với nhau bằng liên kết (C−C) hay (C−O) trong đó phổ biến là liên kết aryl-glyxerin; aryl-aryl và diaryl ete Lignin đễ bị phân giải từng phần dưới tác dụng của Na2S2O3, H2SO3, CaS2O3…

Hình 1: Thành phần và tỷ lệ thông thường của các hợp chất carbon

tìm thấy trong xác bã thực vật

(Brady, 1997 )

2.1.4 Phục hồi sinh học bùn thải ao nuôi cá tra và xác bã thực vật

Phục hồi sinh học là công nghệ sử dụng các tác nhân sinh học để khôi phục lại đất hoặc nước đã bị ô nhiễm bởi các chất độc hại đối với sức khỏe con người và môi trường Cơ sở của phục hồi sinh học là quá trình phân hủy sinh học tự nhiên, làm giảm nồng độ chất ô nhiễm và oxy hóa hoàn toàn một số chất hữu cơ thành CO2, H2O, NO3-

và các thành phần vô cơ khác có thể tích lũy trong môi trường Vi sinh vật đặc biệt thích hợp cho phục hồi sinh học vì chúng có kiểu trao đổi chất rất đa dạng (Phạm Văn

Ty & Vũ Nguyên Thành, 2006) Do vậy xử lý bùn thải ao nuôi cá tra thâm canh và phế thải xác bã thực vật bằng vi sinh vật để làm phân bón hữu cơ vi sinh cũng là một biện pháp phục hồi sinh học có hiệu quả cần được quan tâm nghiên cứu

2.2 Kỹ thuật và phương pháp sản xuất phân hữu cơ vi sinh

2.2.1 Khái niệm về phân hữu cơ vi sinh

Phân hữu cơ vi sinh là sản phẩm được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu hữu cơ khác nhau, nhằm cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, cải tạo đất, chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật sống được tuyển chọn với mật độ đạt tiêu chuẩn quy định, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản Phân hữu cơ vi sinh không gây ảnh hưởng xấu đến người, động vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản (Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường chất lượng, TCVN 6169:1996)

Lê Văn Tri (2001) cho rằng, phân hữu cơ vi sinh là phân trộn cơ học giữa phân vi sinh

và phân hữu cơ Trong đó, phân hữu cơ bao gồm tất cả các loại phân có nguồn gốc là sản phẩm hữu cơ, như các loại phân chuồng, phân xanh… (Nguyễn Công Vinh, 2002)

và phân ủ cũng là một loại phân hữu cơ, đó là sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải rác thải hữu cơ nhờ vi sinh vật (Nguyễn Thanh Hiền, 2003)

Ủ phân để sản xuất phân hữu cơ là quá trình làm thối rữa tự nhiên hoặc là sự phân hủy vật chất hữu cơ do vi sinh vật dưới những điều kiện kiểm soát Các nguyên liệu hữu

cơ như xác bã thực vật sau thu hoạch, chất thải gia súc, rác thực phẩm nhà bếp, một vài chất thải đô thị và chất thải công nghiệp sau quá trình ủ thích hợp và được sử dụng như là một nguồn phân bón làm màu mỡ đất (Misra et al., 2003)

Phân vi sinh có nhiều loại khác nhau, điểm chung của các loại phân vi sinh đó là thành phần chủ yếu của nó phải là vi sinh vật có các chức năng nhất định như cố định đạm, phân giải phosphate, kích thích sinh trưởng… (Nguyễn Thanh Hiền, 2003); là tập hợp của một hoặc nhiều nhóm vi sinh vật, chúng được nhân lên từ các chế phẩm vi sinh vật và tồn tại trong các chất mang không vô trùng, hàm lượng các vi sinh vật hữu ích thường phải đạt 1,0 x 106 CFU/gam (Lê Văn Tri, 2001)

2.2.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi sinh

Hiện nay nghiên cứu sản xuất và sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh là vấn đề đã và đang được quan tâm ở nhiều nước trên thế giới Khoảng 20 năm trở lại đây các tạp chí khoa học quốc tế thông báo nhiều thành tựu của công nghệ vi sinh vật để sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ các phế thải nông nghiệp kết hợp với quặng lân có hàm lượng thấp được áp dụng trong các trang trại của Mỹ, Canada, Ấn Độ… Nhiều loại phân bón chứa vi sinh vật cố định đạm, hòa tan lân, kích thích sinh trưởng, phân giải cellulose… đã được sản xuất và thương mại hóa với quy mô toàn cầu

Ở Việt Nam trong khoảng 10 năm trở lại đây đã có nhiều thành công trong nghiên cứu

và ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ than bùn và quặng nghèo lân Gần đây các cán bộ Viện Công nghệ Sinh học đã nghiên cứu thử nghiệm thành công một số công nghệ sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh chất lượng cao, có khả năng thay thế tốt phân khoáng cũng như các phân hữu cơ vi sinh khác trên

cơ sở sử dụng các tổ hợp vi sinh vật để lên men xử lý hiệu quả các cặn bùn nước thải làng nghề chế biến nông sản kết hợp chăn nuôi, xử lý rác phế thải sinh hoạt và tận dụng than bùn, mùn mía công nghiệp Phân vi sinh vật cố định đạm, phân giải lân đã bước đầu được nghiên cứu từ những năm 1960 Tiếp thu các thông tin khoa học thế giới, từ những năm 1980-1990, nhiều cơ quan khoa học đã nghiên cứu sản xuất các chế phẩm vi sinh vật cho các cây đậu đỗ Tiếp đó là những đề tài nghiên cứu vi sinh vật phân giải hợp chất phosphate khó tan (Đặng Đình Kim & Vũ Văn Dũng, 2004) Việc nghiên cứu để sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ các chất phế thải là một vấn đề lớn, cấp thiết nhằm nâng cao năng suất và chất lượng nông sản, giảm chi phí đầu tư sản xuất, tiết kiệm ngoại tệ và bảo vệ môi trường không khí, đất, nước, xây dựng nền nông nghiệp sinh thái bền vững Đây là một vấn đề khó vì các dạng phế thải khác nhau có những đặc điểm hóa, lý, sinh học khác nhau Các chủng vi sinh vật dùng để phân hủy các đối tượng phế thải cũng như điều kiện để cho các vi sinh vật hữu ích tồn tại được trên các chất hữu cơ phế thải khác nhau cũng hoàn toàn khác nhau

2.2.3 Các vi sinh vật tham gia quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh

a) Vi sinh vật phân giải cellulose:

Trong tự nhiên, khu hệ vi sinh vật có khả năng phân giải cellulose vô cùng phong phú, bao gồm vi khuẩn, xạ khuẩn và rất nhiều loại nấm Xạ khuẩn là loại vi sinh vật có nhiều ưu điểm bởi chúng có hệ enzym cellulase mạnh, chúng phân giải cellulose thành cellobiose, glucose và chất mùn (Lê Văn Tri, 2001)

Vi sinh vật gây phân hủy cellulose hiếu khí gồm vi khuẩn Spototrichum cellulophilum, Cellvibrio, Cellfaciculla; nấm mốc Penicillium, Botritis, Fusarium, Aspergillus, Trichoderma; xạ khuẩn Actinomyces (Nguyễn Đức Lượng, 1996; Phạm Thị Trân

Châu & Phan Tuấn Nghĩa, 2006) Trichoderma viride có hoạt tính đối kháng cao trong việc chống lại một số nấm gây bệnh ở thực vật, chẳng hạn như Phytophthora palmivora, Phytophthora parasitica, Pythium sp và Rhizoctonia solani Hơn nữa Trichoderma viride sản sinh ra một lượng vừa phải enzym protease và các acid hữu cơ

để làm hòa tan phosphate (Vanlada Sunantapongsuk et al., 2006)

Quá trình phân giải yếm khí cellulose chủ yếu là các loài vi khuẩn: Bacillus cellulosae hydrogenicus, Bacillus cellulosae methanicus, Bacillus cellulosae dissolvens, Clostridium thermocellum Quá trình phân giải yếm khí cellulose tiến hành qua 2 giai

đoạn, đầu tiên cellulose được thủy phân thành glucose, sau đó glucose tiếp tục biến đổi theo kiểu lên men butyric theo 2 dạng cho sản phẩm cuối cùng là H2 hoặc CH4(Nguyễn Đức Lượng, 1996)

b) Vi sinh vật phân giải hemicellulose:

Vi sinh vật phân giải hemicellulose thường có trong dạ dày của động vật nhai lại như

trâu bò Chủ yếu là các giống sau: Ruminococcus, Bacillus, Bacteroides, Butyvibrio, Clostridium Nhiều loại nấm sợi như: Aspegillus, Penicillium, Trichoderma

Phần lớn hemicellulose có tính chất tương đồng với cellulose, tuy nhiên hemicellulose

có phân tử lượng nhỏ hơn và cấu trúc đơn giản hơn Như vậy Hemicellulose kém bền vững hơn do đó dễ phân giải hơn cellulose Vi sinh vật phân giải hemicellulose nhanh hơn là cellulose (Nguyễn Xuân Thành et al., 2003)

c) Vi sinh vật phân giải Lignin:

Vi sinh vật phân giải Lignin là những giống có khả năng tiết ra enzym ligninase, gồm

có: Nấm Basidiomycetes, Acomycetes, nấm bất toàn Vi khuẩn gồm: Pseudomonas, Xanthomonas, Acinebacter Xạ khuẩn: Streptomyces

Nhiều công trình kết luận có tới 15 enzym tham gia vào quá trình phân giải lignin Ligninase không thủy phân ligin thành các tiểu phần hòa tan như quá trình phân giải cellulose Nhưng trong đó có 3 enzyme chủ chốt là: Lignin peroxidase, Mangan peroxidase và Laccase (Nguyễn Xuân Thành et al., 2003)

d) Vi sinh vật cố định đạm:

Vi sinh vật cố định đạm là vi sinh vật có khả năng hấp thụ nitơ trong không khí và chuyển nitơ thành NH3 để nuôi chính bản thân nó NH3 dư thừa sẽ tiết ra ngoài hoặc khi vi sinh vật chết đi, chúng sẽ để lại phần xác giàu đạm và các chất dinh dưỡng (Nguyễn Thanh Hiền, 2003)

Các vi sinh vật cố định đạm cộng sinh như vi khuẩn Rhizobium sống trong nốt sần cây

họ đậu, tảo lam (Cyanobacteria) cộng sinh với bèo hoa dâu (Azolla), xạ khuẩn Actinomyces, Klebsiella sống cộng sinh với 7 họ bao gồm 160 loài thực vật thân gỗ

cũng hình thành nốt sần (Lê Văn Tri, 2001; Đường hồng Dật, 2002a) Bradyrhizobium

sp thuộc nhóm vi khuẩn cố định đạm cộng sinh trong nốt sần cây họ đậu, trong sự

cộng sinh này một lượng lớn khí hydro được phóng thích từ các nốt sần là một sản phẩm do nitrogenase phản ứng (Cecilia Baginsky et al., 2005)

Vi sinh vật cố định đạm không cộng sinh gồm: vi khuẩn sống tự do hiếu khí:

Azotobacter (được phân lập đầu tiên vào năm 1901 bởi Beijerinck), Azomonas,…; vi khuẩn kỵ khí không bắt buộc Acrobacter, Bacillus polymyxa…; vi khuẩn kỵ khí bắt buộc: Clostridium desulphovibrio…(Lê Văn Tri, 2001)

Vi sinh vật cố định đạm cho cây hòa thảo gồm vi khuẩn Azospirillum, chúng sống hội sinh ở vùng rễ của cây trồng thuộc họ hòa thảo Azospirillum được Beijerinck phát

hiện từ năm 1922, nhưng vai trò cố định đạm chỉ được biết đến vào những năm của thập kỷ 70 Chúng nhận các chất hữu cơ do cây tiết ra như pectin, acid hữu cơ làm

nguồn dinh dưỡng để phát triển và cố định đạm (Lê Văn Tri, 2001) Azospirillum được

tìm thấy khoảng 90% trong đất vùng nhiệt đới và gần 60% ở vùng ôn đới, chủ yếu là 2

loài Azospirillum brasilense và Azospirillum lipoferum Việc chủng Azospirillum brasilense vào hạt giống ngũ cốc sẽ góp phần làm tăng số lượng của chúng trong đất

(Swedrzynska & Sawicka, 2001)

Gluconacetobacter diazotrophicus, trước đây là Acetobacter diazotrophicus là một vi

khuẩn cố định đạm sống trong khe gian bào của cây mía, điểm đặc trưng của vi khuẩn này là khả năng cố định N2 trong điều kiện có sự hiện diện của oxy (Dong et al.,

2002) Gluconacetobacter diazotrophicus chịu đựng được việc xử lý nhiệt và độ nặm,

nhưng hoạt tính enzym nitrogenase và các enzym biến dưỡng carbon của nó bị ảnh hưởng bởi nồng độ muối cao với liều lượng 150-200 mmol NaCl (Tejera et al., 2003) e) Vi sinh vật hòa tan lân:

Vi sinh vật hòa tan lân là nhóm các vi sinh vật có khả năng phân hủy các hợp chất phosphate khó tan đã có sẵn trong đất hoặc được bón vào đất thành dạng dễ tan mà cây trồng có thể hấp thu được (Lê Văn Tri, 2001)

Vi sinh vật phân giải lân gồm Aspergillus niger, một số loài thuộc chi vi khuẩn Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus (Đường Hồng Dật, 2002a) Azomonas agilis sản

sinh ra một lượng lớn các acid hữu cơ để hòa tan phosphate và canxi làm gia tăng độ màu mỡ của đất (Vanlada Sunantapongsuk et al., 2006) Một số lượng nhỏ các loài

thuộc giống Pseudomonas sensu stricto được biết có khả năng phân giải phosphate Pseudomonas putida, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas corrugata, Pseudomonas stutzeri và Pseudomonas fluorescens là các loài được nghiên cứu phổ

biến

Tuy nhiên, nhiều loài vi khuẩn có khả năng hòa tan phosphate ở vùng rễ thực vật vẫn chưa biết đến và cần được nghiên cứu nhiều hơn (Alvaro et al., 2003) Một số loài này ngoài việc hút lân cung cấp cho cây, còn có khả năng huy động các nguyên tố Cu, Zn, Fe… cho cây trồng (Đường Hồng Dật , 2002a)

f) Mối quan hệ giữa các vi sinh vật hữu ích:

Giữa các chủng vi sinh vật có mối quan hệ chặt chẽ với nhau Người ta thấy nếu bổ

sung vi khuẩn Azospirillum vào chế phẩm có Rhizobium thì việc hình thành nốt sần của Rhizobium sẽ tăng lên Bổ sung vi khuẩn phân giải phosphate vào chế phẩm có Azospirillum sẽ làm tăng hoạt tính cố định đạm của Azospirillum (Lê Văn Tri, 2001) Trong phân trùng khi được cấy các chủng vi khuẩn cố định đạm Azotobacter chroococcum, Azospirillum lipoferum và vi khuẩn hòa tan phosphate Pseudomonas striata giúp làm tăng hàm lượng N và P của phân (Vievek & Singh, 2001)

2.2.4 Các dạng ủ phân hữu cơ vi sinh

Theo Misra et al (2003) ủ phân hữu cơ có thể được chia ra làm 2 loại bởi quá trình phân hủy tự nhiên: ủ phân kỵ khí và hiếu khí

- Trong ủ phân kỵ khí, sự phân hủy xảy ra khi oxy không có hoặc được cung cấp hạn chế Theo phương pháp này, các vi sinh vật kỵ khí chiếm ưu thế và sinh ra các hợp chất trung gian bao gồm methane, các acid hữu cơ, hydro sulphide và các chất khác Khi không có oxy, các hợp chất này tích lũy và không chuyển hóa nữa (Misra et al., 2003) Nhiều hợp chất này có mùi bền và một vài chất thì có độc tố thực vật, chúng làm yếu hoặc cản trở sự phát triển của rễ cây trồng, tạo ra mùn có tính acid, làm tăng

độ chua của đất (Nguyễn Thanh Hiền, 2003) Ủ kỵ khí là một quá trình nhiệt độ thấp,

nó không ảnh hưởng mạnh đến hạt giống cỏ dại và các mầm bệnh Hơn nữa, quá trình này thường tốn nhiều thời gian hơn ủ hiếu khí Tuy nhiên, ủ phân kỵ khí là công việc

ít phức tạp và mất ít dinh dưỡng hơn (Misra et al., 2003) Trong ủ phân kỵ khí quá trình phản nitrat hóa xảy ra rất mạnh, pH thích hợp cho quá trình này là trung tính hoặc kiềm (pH = 7,0 - 8,2) Quá trình phản nitrat hóa trực tiếp gây ra do nhiều loài vi

sinh vật khác nhau Trong đó đáng chú ý nhất là : Chromobacterium denitrificans, Achromobacter stutzeri, Pseudomonas fluorescens , chúng tham gia khử nitrat và

nitrit đến phân tử nitơ tự do, làm tổn thất lượng nitơ của phân (Nguyễn Đức Lượng, 1996)

- Ủ phân hiếu khí diễn ra ở nơi có nhiều oxy Trong quá trình này, các vi sinh vật hiếu khí phân cắt hợp chất hữu cơ và sản sinh ra CO2, NH3, nước, nhiệt và chất mùn, sản phẩm cuối cùng tương đối ổn định Mặc dù ủ phân hiếu khí có thể sản sinh ra các hợp chất trung gian như các acid hữu cơ, các vi sinh vật hiếu khí tiếp tục phân hủy chúng Kết quả là phân hữu cơ ủ với dạng chất hữu cơ tương đối không bền, có ít rủi ro về độc chất thực vật (Misra et al., 2003) Những sản phẩm trung gian trong quá trình

phân giải cellulose hiếu khí là nguồn carbon tốt nhất cho vi khuẩn cố định đạm (Nguyễn Đức Lượng, 1996) Trong quá trình ủ phân hiếu khí, nhiệt độ lên men có thể lên đến 50 - 60oC và thậm chí 70oC tùy loại và điều kiện của nguyên liệu thô, tạo ra dạng mùn trung tính có hiệu quả trong việc nâng cao độ màu của đất (Nguyễn Thanh Hiền, 2003) Ủ phân hiếu khí có ưu điểm là xử lý triệt để phế thải, không gây ô nhiễm môi trường, tiêu diệt được các vi sinh vật gây bệnh, sản phẩm phân hữu cơ là phân bón sạch (Hoàng Đức Liên & Tống Ngọc Tuấn, 2003)

2.2.5 Quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh

Quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh được tiến hành qua 2 công đoạn: đầu tiên là ủ hiếu khí nguyên vật liệu đã phối trộn theo tỷ lệ thích hợp tạo thành phân hữu cơ; trên nền phân hữu cơ được tạo thành ta chủng vào các vi sinh vật hữu ích (cố định đạm và hòa tan lân) để có phân hữu cơ vi sinh thích hợp

A Giai đoạn nhiệt độ trung bình

B Giai đoạn nhiệt độ cao

C Giai đoạn nguội

D Giai đoạn hoàn thiện

Hình 2: Sự thay đổi nhiệt độ và pH của phân ủ theo thời gian

(Ministry of Agriculture & Food Canada, 1996 )

* Công đoạn 1: Ủ phân hữu cơ

Theo Misra et al (2003) quá trình ủ phân hiếu khí bắt đầu bằng việc tạo thành đống nguyên liệu Trong nhiều trường hợp, nhiệt độ nâng lên nhanh chóng đến 70 - 80oC trong vòng một vài ngày đầu Đầu tiên các sinh vật ưa nhiệt trung bình (nhiệt độ phát triển tối ưu từ 20 - 45oC) tăng lên nhanh dựa vào lượng đường và các acid amin có sẵn Chúng sinh ra nhiệt bởi sự trao đổi chất của chính chúng và nâng nhiệt độ lên đến mức mà ở đó hoạt động của chúng trở nên bị kìm hãm Khi đó một vài loài nấm và vi khuẩn ưa nhiệt (nhiệt độ phát triển tối ưu từ 50-70oC) tiếp tục tiến trình xử lý, nâng nhiệt độ của khối nguyên liệu lên đến 65oC hoặc cao hơn Giai đoạn có nhiệt độ cao điểm này ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng phân ủ bởi vì nhiệt tiêu diệt các mầm bệnh và các hạt cỏ dại Sau giai đoạn hoạt động tích cực đến giai đoạn xử lý kéo dài,

và nhiệt độ đống ủ giảm dần Bắt đầu của giai đoạn này được nhận biết khi đống ủ

không nóng lại nữa Ở giai đoạn này, nhóm nấm ưa nhiệt khác bắt đầu phát triển

Những nấm này đưa đến giai đoạn phân hủy chủ yếu vách tế bào thực vật như

cellulose và hemicellulose Ủ phân kéo dài có thể đề phòng được các nguy hiểm do

việc sử dụng phân ủ chưa chín như tình trạng nghèo nitơ, sự thiếu hụt oxy, và các độc

chất acid hữu cơ trên cây trồng

Cuối cùng nhiệt độ đống ủ giảm xuống đến nhiệt độ môi trường xung quanh Vào lúc

ủ phân hoàn tất, đống ủ không thay đổi về hình dạng nữa và hoạt động sinh học trở

nên bớt đi mặc dù các sinh vật ưa nhiệt trung bình vẫn còn tồn tại trong phân Nguyên

vật liệu ban đầu từ màu nâu đậm chuyển thành màu đen Các hạt giảm kích thước và

trở nên rắn chắc giống kết cấu đất Trong quá trình này, hàm lượng chất mùn gia tăng,

tỷ lệ giữa carbon và nitơ (C:N) giảm, pH trung tính

* Công đoạn 2: Chủng các vi sinh vật hữu ích

Công đoạn này có tác dụng làm màu mỡ phân hữu cơ Phân hữu cơ ủ thường nghèo

hàm lượng P (0,4 - 0,8%) Việc thêm P vào làm cho phân trở nên cân bằng hơn, và

cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật sinh trưởng và phân hủy chất thải nhanh hơn Sự

bổ sung P cũng làm giảm sự mất mát N Phân hữu cơ có thể được làm màu mỡ thêm

bằng cách thêm vào quặng lân hoặc bột xương động vật (quặng lân giá trị thấp có thể

được sử dụng cho mục đích này), cũng có thể sử dụng xương động vật thô, phá vở nó

thành những mảnh nhỏ và cho vào đống ủ làm cải tiến đáng kể giá trị dinh dưỡng của

phân Thêm tro củi làm gia tăng hàm lượng K của phân

Chủng các vi khuẩn cố định đạm và hòa tan lân vào đống ủ Phẩm chất của phân được

cải tiến nhiều hơn bởi việc chủng vi sinh vật lần thứ hai này Azotobacter, Azospirillum

lipoferum và Azospirillum brasilence (cố định đạm); và Bacillus megaterium hoặc Pseudomonas sp (hòa tan lân) Các vi sinh vật này được cấy vào ở dạng dịch lên men

và tưới vào nguyên liệu phân hủy đã biến đổi sau khoảng 1 tháng Bởi thời gian này, nhiệt độ của khối ủ cũng trở nên ổn định khoảng 35oC Kết quả của việc chủng này, hàm lượng N của phân ủ có thể tăng lên 2% Những bổ sung này giúp giảm đáng kể thời gian ủ phân (Misra et al., 2003)

2.2.6 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh

- Sự thông gió: ủ hiếu khí yêu cầu lượng oxy lớn, đặc biệt là trong giai đoạn đầu Sự thông gió để cung cấp oxy là không thể thiếu được trong ủ phân hiếu khí Ở những nơi

mà oxy cung cấp không đủ cho sự phát triển của vi sinh vật, dẫn đến kết quả sự phân hủy chậm Hơn nữa sự thông gió sẽ di chuyển nhiệt thừa, hơi nước, các chất khí khác thoát ra khỏi đống ủ Ngoài ra, sự thông gió tốt là rất cần thiết để tăng hiệu suất ủ Để đảm bảo điều kiện hiếu khí cho đống ủ, ta có thể kiểm soát tính chất vật lý đặc trưng của vật liệu ủ (kích thước hạt, hàm lượng ẩm), kích thước đống ủ, phương pháp làm thông gió và bởi sự đảo trộn thường xuyên đầy đủ (Misra et al., 2003; Pace et al., 1995)

- Độ ẩm nguyên liệu: quá ẩm hoặc quá khô đều ảnh hưởng xấu đến sự phân hủy Quá

ẩm sẽ làm oxy khó lọt qua đống ủ và tạo điều kiện cho vi sinh vật yếm khí hoạt động Quá khô sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật vì chúng cần độ ẩm để phát triển Tạo được độ ẩm và không khí tối ưu cho đống phân ủ, sẽ giúp cho quá trình ủ phân diễn ra nhanh và chất lượng phân tốt (Nguyễn Thanh Hiền, 2003) Các nguyên vật liệu

ủ nên được duy trì ở độ ẩm 40-65% Đống ủ quá khô thì ủ phân xảy ra chậm, ngược lại độ ẩm lớn hơn 65% phát triển các điều kiện yếm khí Trong thực tế, độ ẩm thích hợp của đống ủ ban đầu là 50-60%, sản phẩm cuối cùng là khoảng 30% (Misra et al., 2003; Pace et al., 1995)

- Thành phần dinh dưỡng của nguyên liệu: C và N là thức ăn chính của vi sinh vật phân giải chất thải thành phân Nếu nguyên liệu thiếu đạm thì quần thể vi sinh vật phát triển kém Trong trường hợp này cần bổ sung phân hoặc nước tiểu gia súc (Nguyễn Thanh Hiền, 2003) Các vi sinh vật cần đến C, N, P, K như là nguồn dinh dưỡng ban đầu Đặc biệt quan trọng là tỷ lệ C:N của nguyên liệu thô, tỷ lệ C:N của nguyên liệu thô tối ưu là khoảng 25:1 và 30:1, mặc dù tỷ lệ giữa 20:1 và 40:1 cũng có thể chấp nhận được Ở tỷ lệ cao hơn 40:1, sự phát triển của vi sinh vật bị hạn chế, dẫn đến kết quả là thời gian ủ kéo dài Một tỷ lệ thấp hơn 20:1 dẫn đến sự sử dụng không đúng mức N và sự thừa này có thể làm mất NH3, NO2 và mùi có thể trở thành một vấn đề

Tỷ lệ C:N của sản phẩm cuối cùng nằm giữa 10:1 và 15:1 (Misra et al., 2003; Pace et al., 1995)

Bảng 1: Tỷ lệ giữa carbon và nitơ của một số nguyên liệu hữu cơ

Có hàm lượng nitơ cao

Phế thải rau quả 12-20:1

Phân bò sữa 20:1

Có hàm lượng carbon cao

Dăm gỗ, mạc cưa 100-500:1 Giấy 150-200:1 Rơm 40-100:1

Có tỷ lệ C:N vừa phải

Nguồn: Ministry of Agriculture & Food Canada, 1996

- Nhiệt độ ủ: nhiệt độ tăng là quá trình ủ phân diễn ra tốt, các loại mầm bệnh bị tiêu

diệt Tuy nhiên, không để nhiệt độ tăng quá 60oC Ở nhiệt độ này, nhiều vi sinh vật có

ích cũng sẽ bị tiêu diệt Muốn giảm nhiệt độ chỉ cần đảo trộn đống phân Nhiệt độ tối

ưu cho đống phân ủ là 50 - 60oC (Nguyễn Thanh Hiền, 2003) Theo Misra et al

(2003) quá trình ủ phân bao gồm 2 dãy nhiệt độ: nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cao

Nhiệt độ lý tưởng cho giai đoạn ủ ban đầu là 20 - 45oC Đến giai đoạn sau với vi sinh

vật ưa nhiệt chiếm ưu thế, nhiệt độ từ 50 - 70oC có lẽ là lý tưởng Nhiệt độ cao là đặc

điểm của quá trình ủ phân hiếu khí và cung cấp dấu hiệu cho sự hoạt động mạnh mẽ

của vi sinh vật Các mầm bệnh thường bị tiêu diệt ở khoảng 55oC, trong khi nhiệt độ

tới hạn để khử các hạt cỏ dại là 62oC Đảo trộn và thông gió có thể được sử dụng để

điều chỉnh nhiệt

- Chất gỗ (lignin): là một trong những thành phần chính của vách tế bào thực vật, và

cấu trúc hóa học phức tạp của chúng làm cho nó có sức chịu đựng cao đối với sự thoái

biến do vi sinh vật Chất gỗ trong tự nhiên này có 2 thành phần liên quan với nhau

Một phần làm giảm giá trị sinh học của cấu tử vách tế bào, làm tỷ lệ C:N thật sự

(nghĩa là tỷ lệ của giá trị sinh học C:N) thấp hơn mức bình thường Một phần khác

nâng cao trạng thái xốp tạo điều kiện thuận lợi cho ủ phân hiếu khí Hơn nữa, trong

một vài trường hợp khi thêm chất gỗ, nấm phân hủy chất gỗ làm tăng giá trị C, quá

trình ủ sẽ mau hơn và giảm sự mất N; trong trường hợp khác có thể dẫn đến kết quả

một tỷ lệ C:N thật sự cao hơn và giảm trạng thái xốp, cả hai điều này đều kéo dài thời

gian ủ (Misra et al., 2003)

- Các chất độc: một vài nguyên liệu hữu cơ có thể chứa những chất gây độc đối với các vi khuẩn ưa nhiệt hiếu khí Các kim loại nặng như mangan, đồng, kẽm, niken, crom và chì có thể thuộc về loại này Các kim loại nặng có thể làm bất hoạt về phương diện hóa học trước khi ủ phân Trong một vài loại phân bón, các kim loại nặng hiện diện tập trung đáng kể (Ministry of Agriculture & Food Canada, 1996)

- Các Polyphenol: bao gồm các tannin Tinh chất tannin không hòa tan kết thành khối rắn ở vách tế bào và các protein làm cho chúng có các đặc tính lý hóa kém sử dụng, khó phân hủy Các tannin phản ứng với các protein và làm giảm sự biến dưỡng của vi sinh vật Các polyphenol và chất gỗ đang được quan tâm nhiều hơn khi là các nhân tố

ức chế (Misra et al., 2003)

- Giá trị pH: mặc dù lớp đệm tự nhiên tác động đến quá trình ủ phân có thể chấp nhận

sử dụng nguyên liệu với một dãy pH rộng Tuy nhiên, giá trị pH không nên vượt quá 8,0 Ở mức pH cao hơn 8,0 khí NH3 được sinh ra nhiều hơn và có thể bị mất vào không khí (Misra et al., 2003)

2.2.7 Các kỹ thuật nâng cao hiệu quả sản xuất phân hữu cơ vi sinh

Sử dụng các nguyên liệu khác nhau với các đặc tính lý, hóa, sinh học không giống nhau và dưới những điều kiện khí hậu khác nhau để sản xuất phân hữu cơ vi sinh là một thực tế khó khăn Sự hiểu rõ về các nguyên tắc, các điều kiện kỹ thuật và áp dụng chúng một cách thích hợp là việc làm rất hữu ích trong sản xuất phân với các điều kiện tối ưu Theo Misra et al (2003), chúng ta cần lưu ý một số kỹ thuật sau:

- Kích thước đống ủ và tính chất xốp của nguyên liệu: kích thước của đống ủ có ý nghĩa to lớn Đống ủ quá lớn, khu vực kỵ khí xuất hiện gần trung tâm của nó, quá trình xử lý diễn ra chậm ở những nơi này Ngược lại, đống ủ quá nhỏ sẽ làm mất nhiệt nhanh và có thể không đạt được nhiệt độ cao đủ để làm bay hơi ẩm và tiêu diệt mần bệnh và các hạt cỏ dại Kích thước tối ưu cho đống ủ nên xem xét kỹ dựa trên đặc tính vật lý (tính chất xốp) của các nguyên liệu và cách định hình đống ủ Đối với các nguyên liệu có tính chất xốp nhiều cho phép ta làm đống ủ lớn, các vật nặng không nên đặt ở trên và các nguyên liệu không nên nén chặt quá có thể được Thời tiết cũng

là một yếu tố Sự mất nhiệt giảm đến mức tối thiểu với đống ủ lớn hơn khi thời tiết lạnh Tuy nhiên, khi thời tiết nóng, đống ủ với kích thước như vậy có thể sẽ quá nhiệt

và trong một vài trường hợp nhiệt độ quá cao (75oC hoặc hơn) có thể bắt lửa gây hỏa hoạn

- Thông gió: sự cung cấp gió bổ sung tùy theo kích thước của đống ủ và có nhiều phương pháp khác nhau Phương pháp đơn giản nhất là chọc những lỗ thủng vào đống

ủ ở một vài điểm Trong phương pháp ủ phân nhiệt độ cao ở nông thôn Trung Quốc, người ta lồng các ống tre thẳng đứng vào sâu bên trong đống ủ và được rút ra khỏi đống ủ một ngày sau đó, sẽ để lại trên đống ủ những lỗ thông gió Ở Ecuador trong

việc ủ phân, người ta sử dụng một tấm lưới mắt cáo được làm bằng những cành cây cũ đặt dưới đáy đống ủ cho phép mặt ngoài của đống ủ tiếp xúc trực tiếp với không khí,

và giai đoạn ủ được giảm từ 2 đến 3 tháng trong mùa nóng Sự hiếu khí được cải thiện bằng cách cung cấp không khí nhiều hơn vào đáy của đống ủ, nơi mà sự thiếu hụt oxy thường xảy ra Kỹ thuật này cũng được áp dụng trong phương pháp ủ nhanh đã được triển khai bởi Viện Khoa học Sinh vật (Institute of Biological Sciences - IBS) Philippin, ở đó nền đống ủ được kê cao hơn mặt đất 30 cm Phương pháp thông gió thụ động sử dụng một kỹ thuật phức tạp hơn Nó đòi hỏi phải có những cái lỗ đục thủng xuyên qua đống ủ Khi những đoạn cuối (đầu mút) của ống dẫn khí mở ra, dòng không khí được tạo ra và oxy được cung cấp đến đống ủ liên tục Phương pháp thông gió cưỡng bức, sử dụng một quạt hút không khí để tạo áp suất âm trong đống ủ và không khí tươi được cung cấp từ bề mặt ngoài Việc cải thiện sự thông gió cốt để mà thu được sản phẩm phân bón cuối cùng có chất lượng đồng nhất, toàn bộ đống ủ nên được nhận đủ lượng oxy để các vi sinh vật hiếu khí phát triển mạnh và đồng đều

- Đảo trộn: một đống ủ được hình thành và sự phân hủy bắt đầu, kỹ thuật duy nhất để cải thiện sự hiếu khí là đảo trộn Ở phương pháp ủ nhanh của Philippin, các công nhân đảo trộn đống ủ hàng ngày, quá trình xử lý xảy ra chỉ trong vòng có 2 tuần Trong một vài trường hợp, đảo trộn không chỉ phân phối không khí đều khắp trong đống ủ, nó cũng ngăn ngừa sự quá nhiệt có thể giết chết tất cả các vi sinh vật trong đống ủ và dẫn đến sự phân hủy bị dừng lại Tuy nhiên, khi đảo trộn quá thường xuyên có thể dẫn đến kết quả là nhiệt độ đống ủ quá thấp không đủ để tiêu diệt mầm bệnh và các hạt cỏ dại

- Sự chủng vi sinh vật: trong khi một vài người tìm cách cải thiện sự thông gió đầy đủ

để nâng cao hoạt động của vi sinh vật, một số khác có thể cấy chủng vi sinh vật vào

đống ủ Vi sinh vật dùng cho ủ phân phần lớn là nấm, ví dụ như Trichoderma sp., Pleurotus sp .Ngoài ra, có thể tận dụng nguồn các vi sinh vật tự nhiên lấy từ đất hoặc

trên lá thực vật

- Bổ sung dinh dưỡng: các kỹ thuật đã nói ở trên thường cần được bổ sung bằng cách cung cấp thêm dinh dưỡng Một thực tiễn phổ biến là thêm các loại phân bón vô cơ, đặc biệt là N, cốt để mà làm thay đổi một tỷ lệ C:N quá cao Tương tự, P đôi khi cũng được bổ sung vì tỷ lệ C:P của hỗn hợp nguyên liệu cũng là một tiêu chí quan trọng (tỷ

lệ C:P nên ở khoảng 75:1 đến 150:1) Khi vi sinh vật được chủng vào, chúng đòi hỏi lượng đường và các acid amin để mà đẩy mạnh hoạt động ban đầu của chúng, mật đường thường được thêm vào cho mục đích này

- Nghiền nhỏ nguyên vật liệu: giảm cấp hoặc băm nhỏ các nguyên liệu, là một kỹ thuật có cơ sở và phổ biến Nó làm gia tăng diện tích bề mặt cho hoạt động của vi sinh vật và cung cấp điều kiện hiếu khí tốt hơn Kỹ thuật này là đặc biệt hiệu quả và cần thiết cho các nguyên liệu rắn chắc như gỗ

- Các biện pháp khác: một ví dụ cho biện pháp khác là bổ sung vôi Vôi có tác dụng làm yếu cấu trúc gỗ của các nguyên liệu thực vật và làm gia tăng quần thể vi sinh vật Tuy nhiên, trong một vài trường hợp, sự thêm vôi không được khuyến khích bởi vì đống ủ có thể trở nên quá kiềm, dẫn đến kết quả mất N đáng kể

2.2.8 Một số dụng cụ ủ phân hữu cơ vi sinh quy mô nhỏ

Sự lựa chọn sử dụng một trong các dụng cụ ủ phân phụ thuộc vào nhu cầu thời gian để

có phân bón sử dụng, các giới hạn về không gian và sự tự chủ về kinh phí Để làm nguyên liệu hữu cơ nhanh phân hủy, đòi hỏi kết cấu được lắp vào có thể đảo trộn thường xuyên dễ dàng Thiết bị ủ trống quay mặc dù có giá khá đắt, nhưng khi sử dụng nó ít bị vây bẩn và thời gian ủ phân nhanh hơn các dụng cụ khác do các nguyên liệu hữu cơ bên trong được đảo trộn dễ dàng (George, 2005)

Hình 4: Thiết bị ủ trống quay Hình 5: Cấu trúc cạnh trong thiết bị ủ trống

Hình 6: Đơn vị ủ ba ngăn với những thanh gỗ mỏng

Hình 7: Đơn vị ủ ba ngăn với lưới kim loại Hình 8: Thùng ủ bằng nhựa

Hình 9: Thùng chứa hàng rào kim loại Hình 10: Thùng chứa hàng rào gỗ

Hình 11: Hầm ủ bằng xi măng Hình 12: Thùng chứa thanh gỗ mỏng

2.3 Sản xuất rau an toàn

2.3.1 Một số khái niệm về rau an toàn

Rau sạch hay rau an toàn là khái niệm được hiểu khi các sản phẩm rau không chứa các độc tố hoặc vi sinh vật gây hại cho cơ thể con người (Trần Khắc Thi & Nguyễn Công Hoan, 2005) Theo Quyết định số 106/2007/QĐ-BNN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, rau an toàn là những sản phẩm rau tươi (bao gồm tất cả các loại rau ăn: lá, thân, củ, hoa, quả, hạt; rau mầm; nấm thực phẩm) được sản xuất, thu hoạch, sơ chế phù hợp quy trình sản xuất rau an toàn Quy trình sản xuất rau an toàn do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn hoặc tỉnh, thành phố nơi tiến hành sản xuất rau ban hành

Để đảm bảo chất lượng rau an toàn cần lưu ý các chỉ tiêu sau: Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong rau phải thấp hơn mức cho phép, biện pháp căn bản để làm cho dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong rau thấp hơn mức cho phép là áp dụng chương trình phòng trừ tổng hợp và sử dụng thuốc hóa học một cách hợp lý nhất; Dư lượng nitrat trong rau thấp hơn mức cho phép, để đạt được chỉ tiêu này thì phải canh tác hợp lý và đặc biệt sử dụng phân đạm vô cơ và hữu cơ thích hợp; Sản phẩm rau có hàm lượng kim loại nặng thấp hơn mức cho phép, thực hiện bằng cách chọn đất, chọn nguồn nước thích hợp, sử dụng phân bón hợp lý; Vi sinh vật tồn tại trong rau và các độc tố

do chúng gây ra phải thấp hơn mức cho phép

2.3.2 Vai trò của phân bón hữu cơ vi sinh trong sản xuất rau an toàn

Phân hữu cơ vi sinh là một loại phân giàu hữu cơ Chất hữu cơ trong đất đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất và vì thế có thể làm tăng cường mức độ sản xuất nông nghiệp Thêm vào đó, nó là một nguồn dinh dưỡng cho cây trồng, làm cải thiện các đặc tính lý hóa và sinh học của đất Sự cải thiện này đối với đất tạo nên kết quả: (i) cây trồng trở nên chống chịu tốt hơn đối với điều kiện khắc nghiệt (stress) như khô hạn, sâu bệnh và tính độc; (ii) giúp sự hấp thu dinh dưỡng của cây trồng; (iii) tự chủ được chu trình dinh dưỡng hữu hiệu bởi sự hoạt động mạnh mẽ của vi sinh vật Những thuận lợi này chứng tỏ bản thân chúng có vai trò làm giảm rủi

ro thu hoạch, nâng cao thu nhập, giảm chi phí phân bón vô cơ cho nông dân (Misra et al., 2003)

Nguyễn Thanh Hiền (2003) cho rằng phân vi sinh Bio-Gro có khả năng cải tạo đất, làm tăng năng suất trung bình của cây trồng lên 10%, cây khỏe có khả năng chống chịu bệnh cao, giảm lượng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, giảm chi phí sản xuất và tác dụng càng rõ khi bón phối hợp với các loại phân hữu cơ khác, có khả năng thay thế ít nhất 50% phân đạm và lân hóa học do đó giảm dư lượng nitrat trong nông sản Bởi vì bón nhiều đạm thì năng suất rau có tăng, nhưng rau sẽ chứa nhiều nước, lượng đường

và vitamin trong rau giảm xuống, đồng thời rau tích lũy nhiều nitrat hơn (Võ Minh

Kha, 2003) Một trong những biện pháp nâng cao độ phì nhiêu cho đất là tăng cường bón phân hữu cơ vi sinh và bón phân N-P-K vừa phải, vi sinh vật hữu ích trong phân

sẽ cung cấp cho cây trồng các hoạt chất có tác dụng kích thích sinh trưởng (Gibberellin, Indole acetic acid, transeatin, ), các enzym, vitamin; nâng cao khả năng chống chịu của cây trồng do các chất kháng sinh mà vi sinh vật tiết ra hay nhờ khả năng cạnh tranh cao mà mật độ vi sinh vật gây bệnh trong vùng rễ của cây trồng giảm

đi (Lê Văn Tri, 2001)

Tuy nhiên, chúng ta cần lưu ý các loại phân bón hữu cơ vi sinh sản xuất từ phế thải sinh hoạt và phế thải công nghiệp có chứa các thành phần phụ gây ảnh hưởng xấu như chì, thủy ngân, arsen, cadimi vẫn còn tồn tại trong phân (Võ Minh Kha, 2003) là những kim loại nặng cần hạn chế tối đa trong sản phẩm rau an toàn

2.3.3 Phương pháp bón phân cho rau an toàn

Theo tài liệu của Cục Trồng trọt - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, để đạt yêu cầu rau an toàn, điều quan trọng là phải bón phân đúng cách Vì vậy cần chú ý những điểm sau:

- Không nên dùng phân hữu cơ tươi bón hoặc tưới cho rau, phân cần ủ thật hoai, xử lý diệt vi khuẩn theo hướng dẫn; Không nên dùng nước thải sinh hoạt chưa xử lý để tưới cho rau; Không nên dùng phân chế biến từ rác thải thành phố, vì trong loại rác thải này có chứa nhiều kim loại nặng

- Phân hữu cơ nên trộn với phân lân và phân kali bón lót cho ruộng rau, bón xong rồi cày đất hoặc bón theo luống Một năm bón cho 1ha khoảng 20 tấn phân hữu cơ, 500

kg phân supe lân hoặc lân nung chảy, 250 - 300 kg phân kali Bón một lần hoặc chia làm hai lần trong năm vào lúc thuận tiện nhất, làm như vậy đất sẽ tơi xốp và có dự trữ lân, kali, lưu huỳnh, magiê và các chất dinh dưỡng khác

- Định kỳ theo đặc điểm của loại rau đang trồng mà tưới phân đạm Phân đạm càng pha loãng càng tốt, tưới vào gốc tránh tưới trên lá Số lượng tưới theo hướng dẫn Trước lúc thu hoạch rau 15-20 ngày nên ngưng tưới phân đạm để lượng nitrat trong rau không quá cao

- Không nên dùng bất kỳ loại phân phun lá nào cho các loại rau ăn lá Cây rau có thể hút các chất điều hòa sinh trưởng và chất dinh dưỡng qua lá, nên dùng biện pháp này

có thể tăng năng suất rau, song các chất điều hòa sinh trưởng là các hóa chất có thể gây độc cho người và gia súc Các chất này lúc thu hoạch đôi khi vẫn còn bám trên mặt lá, không rửa kỹ sẽ rất có hại

2.3.4 Đặc tính sinh học và biện pháp kỹ thuật trồng rau mồng tơi

- Nguồn gốc và yêu cầu sinh thái: Theo Trần Khắc Thi & Trần Ngọc Hùng (2005),

Cây mồng tơi có tên khoa học là Basella ssp., hiện nay chưa xác định được chính xác

nguồn gốc cây mồng tơi, nhưng có nhiều ý kiến cho rằng dạng trồng phổ biến có quê

hương ở khu vực Nam Á Ngày nay, cây mồng tơi được gieo trồng rộng rãi tại các

nước vùng nhiệt đới Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ và được coi là cây ngày ngắn ở một

số khu vực khí hậu ôn đới Cây mồng tơi sinh trưởng tốt tại những nơi đất thấp trong

vùng nhiệt đới lên đến độ cao 500 mét so với mặt biển, thậm chí có thể mọc cả ở

những khu vực cao tới 3.000 mét trong vùng ôn đới Mồng tơi là cây ưa ngày ngắn,

trong điều kiện ngày dài trên 13 giờ mồng tơi sẽ không ra hoa Mồng tơi có thể sinh

trưởng trên nhiều loại đất, nhưng đất cát là thích hợp nhất Độ ẩm trong đất có tác

dụng kích thích mồng tơi ra hoa

- Các biện pháp kỹ thuật trồng và thu hoạch mồng tơi (Trần Khắc Thi & Trần Ngọc

Hùng, 2005):

+ Thời vụ: mồng tơi được gieo trồng chủ yếu trong vụ xuân và thu hoạch suốt vụ

hè Thời vụ gieo trồng từ đầu tháng 3 đến tháng 5, thu hoạch từ tháng 5 đến tháng 9

+ Giống: có 3 loại giống phổ biến trong sản xuất: (i) Mồng tơi trắng: phiến lá

nhỏ, thân mảnh, thân và lá có màu xanh nhạt; (ii) Mồng tơi tía: phiến lá nhỏ, thân và

gân lá có màu tím đỏ; (iii) Mồng tơi lá to: nhập từ Trung Quốc, nhưng đã được thuần

hóa, lá dày, màu xanh đậm, phiến lá to, thân mập, thường được trồng dày để dễ cắt tỉa

thành non, ít nhớt và cho năng suất cao Lượng hạt gieo: 20 - 21 kg/ha

+ Làm đất: chọn loại đất thịt nhẹ, thịt trung bình, đất cát pha, pH từ 6,0 - 6,7 Đất

cày bừa kỹ, làm sạch cỏ trước khi gieo trồng, luân canh với cây trồng khác họ Làm

luống: mặt luống rộng 1 - 1,2 m, rãnh luống 0,2 - 0,3 m, cao 25 - 30 cm

+ Mật độ, khoảng cách gieo trồng: có thể gieo thẳng theo hàng hoặc gieo cây con

rồi tỉa cấy khi có 2 - 3 lá thật Khoảng cách 20 - 25 cm x 20 cm/cây Mật độ 165.000

cây/ha

+ Phân bón: liều lượng phân chuồng: bón lót 10 - 15 tấn/ha, cũng có thể dùng

phân hữu cơ sinh học, hoặc phân rác chế biến thay thế phân chuồng với lượng bằng

1/3 lượng phân chuồng

Bảng 2: Liều lượng và phương pháp bón phân hóa học cho cây mồng tơi

Bón thúc (%) Loại phân Lượng phân bón

Bón thúc lần 1 sau khi trồng 10 ngày; lần 2 sau khi trồng 25-30 ngày; lượng phân đạm

và kali còn lại hòa tưới sau mỗi đợt hái với liều lượng như lần 3

+ Thu hoạch: cần thu hoạch đúng lứa bảo đảm chất lượng rau non và thời gian cách ly thuốc hóa học bảo vệ thực vật, phân đạm bón thúc

- Sâu bệnh hại quan trọng: cây mồng tơi ít bị sâu hại, chủ yếu là các loại sâu ăn lá như

sâu xanh (Diaphania indica), sâu khoang (Prodenia litura), rệp muội (Aphididae) và rệp dính (Diaspididae) Bệnh hại thường thấy là bệnh đốm nâu do nấm Cercospora

sp và bệnh bướu rễ do tuyến trùng Meloidogyne incognita (Phạm Văn Biên et al.,

2003)

2.3.5 Đặc tính sinh học và biện pháp kỹ thuật trồng cây khổ qua

- Nguồn gốc và yêu cầu sinh thái: Cây khổ qua có tên khoa học là Momordica charantia L và có nguồn gốc ở Châu Phi, hiện nay được trồng rộng rãi ở khắp các nơi

trong vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Do có biên độ sinh thái rộng, nên ở vùng nhiệt đới cây khổ qua có thể sinh trưởng quanh năm, rất dễ mẫn cảm với điều kiện úng ngập Khổ qua có thể trồng trên nhiều loại đất nhưng sinh trưởng thuận lợi nhất trên đất giàu dinh dưỡng và thoát nước tốt (Trần Khắc Thi & Trần Ngọc Hùng, 2005)

- Đặc điểm thực vật học: khổ qua là loại cây dây leo, thân có góc cạnh, ở ngọn hơi có lông tơ; Lá mọc so le, dài 5 - 10 cm, phiến lá chia 5 - 7 thùy, hình trứng, mép lá có răng cưa đều, mặt dưới lá có màu nhạt hơn mặt trên, trên gân lá có lông ngắn; Hoa đực, hoa cái cùng gốc mọc đơn độc ở kẽ lá, có cuống dài, cánh hoa màu vàng nhạt, đường kính hoa khoảng 2 cm; Quả hình thoi, dài 8 - 15 cm, trên mặt quả có nhiều u nổi lên, quả chưa chín có màu vàng xanh, khi chín có màu vàng hồng, trong quả có hạt dẹt, dài 1,3 - 1,5 cm, rộng 0,7 - 0,8 cm, quanh hạt có màng màu đỏ máu như màng gấc (Đường Hồng Dật, 2002b)

- Các biện pháp kỹ thuật trồng và thu hoạch khổ qua (Trần Khắc Thi & Trần Ngọc Hùng, 2005):

+ Thời vụ: khổ qua gieo từ đầu tháng 3 đến tháng 9, thu hoạch từ tháng 5 - 12 + Giống: quả xanh của thành phố Hồ Chí Minh; quả trắng là những giống nhập nội cho năng suất cao hơn nhưng kém chịu rét

+ Làm đất: nên chọn loại đất thịt nhẹ, đất cát pha tơi xốp, mặt ruộng bằng phẳng,

dễ tưới và thoát nước, có độ pH từ 5,5 - 6,5 Đất cày bừa kỹ, làm sạch cỏ trước khi gieo Lên luống 1,3 - 1,4 m, mặt luống rộng 1,0 - 1,1 m, cao 30 cm

+ Mật độ, khoảng cách gieo trồng: khoảng cách 75 - 80 cm x 25 cm/cây; mật độ 50.000 - 57.000 cây/ha Trồng cây khổ qua cần phải làm giàn, tiến hành cấm giàn khi cây cao 25 - 30 cm

+ Phân bón: liều lượng phân chuồng bón lót 15 - 20 tấn/ha, cũng có thể dùng phân hữu cơ sinh học, hoặc phân rác chế biến thay thế phân chuồng với lượng bằng 1/3 lượng phân chuồng

Bảng 3: Liều lượng và phương pháp bón phân hóa học cho cây khổ qua

Bón thúc (%) Loại phân Lượng phân bón

- Sâu bệnh hại quan trọng: sâu hại cây khổ qua gồm có bọ dưa (Aulaphora similis), ruồi đục quả (Bactrocera cucurbitae), ruồi đục lá còn gọi là sâu vẽ bùa (Liriomyza trifolii), bọ xít mướp (Aspongopus fuscus), sâu xanh (Diaphania indica)… Bệnh hại thường thấy là bệnh thán thư do nấm Collectotrichum lagenarium, bệnh sương mai do nấm Pseudoperonospora cubensis, bệnh héo vàng do nấm Fusarium oxysporium, bệnh héo xanh do vi khuẩn Pseudomonas solanacearum và bệnh bướu rễ do tuyến trùng Meloidogyne incognita (Phạm Văn Biên et al., 2003)

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP

Hình 13: Lấy bùn tại ao nuôi cá tra thâm canh

- Xác bã thực vật: được cung cấp bởi doanh nghiệp tư nhân Tân Hiệp Phát 2 ở huyện Long Hồ, tỉnh Vĩnh Long

Hình 14: Xác bã thực vật đã được xử lý sơ bộ

- Các chế phẩm vi sinh: Chế phẩm Tricô-DHCT (Trichoderma sp.) của Khoa Nông

nghiệp & Sinh học ứng dụng; Chế phẩm vi sinh vật xử lý lignin và Phân sinh học đa

chủng (Gluconacetobacter diazotrophicus và Pseudomonas sp.) của Viện Nghiên cứu

và Phát triển Công nghệ sinh học, Trường Đại học Cần Thơ

- Vôi bột: super Canxi 100; Đường mía; Hạt giống rau mồng tơi và khổ qua; Phân hóa học: super lân (12,5% P2O5), Urê (46% N); Tro trấu

3.1.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

- Máy đo pH Testr1 (Malaysia), cân điện tử mini Excell 886 (Đài Loan), cân đồng hồ (loại 5 kg), nhiệt kế, thước dây

- Dụng cụ ủ phân: thùng nhựa 120 lít và 25 lít

- Các hóa chất, dụng cụ khác cần thiết cho quá trình thí nghiệm

3.1.3 Địa điểm thí nghiệm

Thí nghiệm sản xuất phân được tiến hành tại khóm 3, phường 8, thị xã Vĩnh long; Khảo nghiệm chất lượng phân bón tại Hợp tác xã Sản xuất & tiêu thụ rau an toàn Phước Hậu, huyện Long Hồ, tỉnh Vĩnh Long; Phân tích các chỉ tiêu về chất lượng phân bón và rau an toàn tại Phòng thí nghiệm chuyên sâu - Trường Đại học Cần Thơ

3.2 Phương pháp

3.2.1 Phân tích chất lượng bùn ao và xác bã thực vật

- Sử dụng phương pháp lấy mẫu tại hiện trường (3 mẫu) và các phương pháp phổ biến, hiện hành để phân tích các thông số liên quan tới chất lượng bùn hữu cơ Các chỉ tiêu phân tích bao gồm: độ pH (pH kế, với tỷ lệ bùn:nước = 1:5), hàm lượng C tổng số (TOC), hàm lượng P tổng số (so màu), hàm lượng N tổng số (Kjeldahl), hàm lượng K (Automic Absorption Spectrometry - AAS), một số kim loại nặng (AAS) như chì

(Pb), cadmium (Cd), thủy ngân (Hg) và vi sinh vật: Coliforms, Escherichia coli, Salmonella (American Public Health Association - APHA 9221)

- Phân tích xác bã thực vật với các chỉ tiêu: hàm lượng C tổng số (TOC), hàm lượng P tổng số (so màu), hàm lượng N tổng số (Kjeldahl) và hàm lượng K (AAS)

* Mục đích: Đánh giá các thành phần của nguyên liệu ảnh hưởng đến công nghệ sản

xuất phân hữu cơ vi sinh

3.2.2 Phương pháp liên quan đến công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh

- Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm sản xuất phân được tiến hành trong thùng nhựa có nắp đậy với 6 nghiệm thức, bao gồm 3 nghiệm thức ứng với 3 công thức phối trộn các nguyên vật liệu khác nhau (2 lần lặp lại) và 3 đối chứng, các nghiệm thức như sau:

+ Nghiệm thức A: 0,01 m3 bùn ao; 0,09 m3 xác bã thực vật; 1 kg super lân; 0,1

kg đường mía (Hai lần lặp lại ký hiệu tương ứng là A1 và A2)

+ Nghiệm thức B: 0,02 m3 bùn ao; 0,08 m3 xác bã thực vật; 1 kg super lân; 0,1

kg đường mía (Hai lần lặp lại ký hiệu tương ứng là B1 và B2)

+ Nghiệm thức C: 0,03 m3 bùn ao; 0,07 m3 xác bã thực vật; 1 kg super lân; 0,1

kg đường mía (Hai lần lặp lại ký hiệu tương ứng là C1 và C2)

+ Đối chứng: mỗi nghiệm thức A, B, C đều có đối chứng được làm tương tự với thể tích bằng 1/5 nghiệm thức, nhưng không bổ sung đường mía và vi sinh vật (Ký hiệu là A0, B0 và C0)

Hình 15: Thí nghiệm ủ phân trong thùng nhựa

- Các bước Tiến hành thí nghiệm:

+ Bước 1: Xử lý sơ bộ nguyên liệu: (1) Xác bã thực vật được ngâm nước vôi 2,5% trong 1 tuần, sau đó rữa sạch, phơi khô và nghiền nhỏ; (2) Bùn đáy ao nuôi cá tra lấy lên bờ, để ráo nước

+ Bước 2: Phối trộn: tiến hành phối trộn các nguyên liệu gồm bùn ao, xác bã thực vật, super lân theo các công thức như trên, kế tiếp chủng dung dịch vi sinh (hòa tan 1 kg đường mía trong 10 lít nước + 20 gam chế phẩm Tricô-DHCT + 5 lít chế phẩm vi sinh vật xử lý lignin dùng cho 1 m3 vật liệu) và phun thêm nước vào khối nguyên liệu để đạt độ ẩm khoảng 50 - 60% (bóp tay nhẹ vào và không rịn nước) + Bước 3: Ủ phân hữu cơ: chuyển hỗn hợp đã được chủng dung dịch vi sinh vào thùng nhựa ủ và đặt ở nơi thoáng mát có máy che để tránh mưa, tránh nắng Thời gian

ủ khoảng 1 tháng, sau đó lấy mẫu phân tích chất lượng phân hữu cơ với các chỉ tiêu:

pH, hàm lượng carbon tổng số, hàm lượng nitơ tổng số, hàm lượng lân hữu hiệu, hàm lượng kali hữu hiệu, lignin và cellulose

+ Bước 4: Ủ phân hữu cơ vi sinh: chủng vi khuẩn cố định đạm và hòa tan lân (phân sinh học đa chủng) vào phân hữu cơ đã ủ hoai, với liều lượng chủng là 3 lít dung dịch men cho 100 kg phân hữu cơ và tiếp tục ủ từ 1 đến 2 tuần để được phân hữu

cơ vi sinh

- Chỉ tiêu theo dõi trong quá trình thí nghiệm: nhiệt độ và pH (chu kỳ 3 ngày)

* Mục đích: Xác định tỷ lệ phối trộn nguyên vật liệu tối ưu cho quá trình ủ phân 3.2.3 Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm phân hữu cơ vi sinh

a) Phân tích trong phòng thí nghiệm

Phân tích chất lượng phân hữu cơ vi sinh trong phòng thí nghiệm với các chỉ tiêu: độ

ẩm, pH, hàm lượng carbon hữu cơ tổng số, hàm lượng nitơ tổng số, hàm lượng lân hữu hiệu, hàm lượng kali hữu hiệu, vi sinh vật hữu hiệu

* Mục đích: Đánh giá chất lượng phân hữu cơ vi sinh sản xuất được theo tiêu chuẩn

ngành (Áp dụng tiêu chuẩn ngành 10 TCN 526-2002 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn)

b) Khảo nghiệm sản phẩm phân bón hữu cơ vi sinh

Khảo nghiệm phân hữu cơ vi sinh trên đồng ruộng lên 2 loại rau ăn thân lá và ăn trái

là rau mồng tơi và khổ qua theo kỹ thuật canh tác rau an toàn Xử lý các số liệu thí nghiệm bằng Ms.Excel và chương trình thống kê Mititab14

b.1) Đối với rau mồng tơi

- Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 4 nghiệm thức ứng với 4 công thức bón phân và 3 lần lặp lại Diện tích của mỗi nghiệm thức trong thí nghiệm (1,2 m x 6,5 m) x 2 = 15,6 m2 Các nghiệm thức bao gồm:

+ Nghiệm thức 1: 150 kg N - 40 kg P2O5/ha

+ Nghiệm thức 2: 20 tấn/ha phân Hữu cơ và 75 kg N - 20 kg P2O5/ha

+ Nghiệm thức 3: 20 tấn/ha phân Hữu cơ vi sinh và 75 kg N - 20 kg P2O5/ha + Nghiệm thức 4: 10 tấn/ha phân Hữu cơ vi sinh và 75 kg N - 20 kg P2O5/ha