Nghiên cứu một số thành phần phụ trong hệ thống canh tác vac khu vực ngoại thành hà nội và phụ cận

Luận văn

Bộ giáo dục và đào tạo

Trường Đại học nông nghiệp I

*********************************************

Nguyễn Đức Thịnh

Nghiên cứu một số thành phần phụ

trong hệ thống canh tác VAC khu vực ngoại thành Hà Nội và phụ cận

1 Mở đầu

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hệ thống canh tác VAC (Vườn – Ao – Chuồng) là một hệ sinh thái truyền thống độc đáo của Việt Nam, trong đó có sự kết hợp hài hoà giữa trồng trọt, chăn nuôi và nuôi trồng thuỷ sản dưới sự điều khiển và hoạt động của con người Có thể nói hệ thống VAC là hình ảnh cụ thể đặc trưng của một nền nông nghiệp bền vững Việt Nam Từ hàng nghìn năm trước, người nông dân Việt Nam bằng kinh nghiệm và tính sáng tạo của mình đã phối hợp các lĩnh vực sản xuất nông nghiệp thành một hệ thống khép kín cung cấp đủ dinh dưỡng cho gia đình Và từ đó VAC là thành phần trọng yếu của kinh tế gia

đình ở nông thôn Việt Nam Trong gia đình nông dân, đồng ruộng cung cấp lương thực, còn VAC cung cấp đại bộ phận thực phẩm cho bữa ăn hàng ngày

và một phần thu nhập quan trọng cho chi tiêu gia đình Như vậy, từ đời này qua đời khác cuộc sống của người nông dân Việt Nam đã gắn bó chặt chẽ với

hệ thống canh tác VAC [25], [29] Tuy nhiên hệ thống canh tác VAC truyền thống vẫn chỉ mới dừng lại ở mức tự cung tự cấp các sản phẩm cho gia đình

Từ khi có chính sách đổi mới, khuyến khích kinh tế gia đình, phong trào làm VAC bắt đầu phát triển mạnh Tính chất VAC thay đổi hẳn từ chỗ chủ yếu là tự cấp, tự túc (VAC dinh dưỡng) đã chuyển thành sản xuất hàng hoá (VAC hàng hoá) Nội dung sản xuất cũng đa dạng, phong phú hơn, áp dụng nhiều kỹ thuật tiến bộ hơn

Trong 2 thập niên trở lại đây, kinh tế VAC đã trở thành phong trào quần chúng sâu rộng trong cả 3 miền Bắc Trung Nam, từ đồng bằng, trung du miền núi, Tây Nguyên đến ven biển, không những ở nông thôn mà lan ra cả thành thị, từ trường học, xí nghiệp đến các đơn vị quân đội, công an, đoàn thể quần

chúng, nhà chùa, nhà thờ v.v Phong trào đã góp phần quan trọng vào sự nghiệp phát triển toàn diện nền nông nghiệp, nông thôn theo đường lối, chủ trương, chính sách của Đảng và Nhà nước, phù hợp với đặc điểm tình hình từng nơi

Vai trò của VAC: VAC cung cấp ngay tại chỗ nguồn thực phẩm đa

dạng, phong phú, tươi ngon, giàu dinh dưỡng và an toàn cho mỗi gia đình, góp phần cải tiến bữa ăn, cải thiện dinh dưỡng cho gia đình VAC tạo cơ hội cho con người được làm việc trong một môi trường lành mạnh và tiếp cận lương thực sạch, không độc hại, do đó có thể cải thiện điều kiện sức khoẻ VAC làm tăng thu nhập gia đình, cải thiện đời sống của đông đảo nhân dân góp phần

đáng kể vào phong trào xoá đói giảm nghèo trong cả nước Theo điều tra tại khu vực đồng bằng sông Hồng thu nhập từ VAC đã đóng góp tới 70% tổng thu nhập của hộ nông dân Tại nhiều khu vực thu nhập từ VAC gấp tù 3 – 5 lần (thậm chí tới 10 lần) so với thu nhập từ trồng lúa trên cùng một đơn vị diện tích VAC tận dụng triệt để tài nguyên mặt đất, mặt nước và năng lượng mặt trời VAC góp phần đẩy mạnh thâm canh và đa dạng hoá nông nghiệp, thực hiện chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông nghiệp, nông thôn VAC tạo ra nguyên liệu phát triển ngành nghề, thúc đẩy công nghiệp chế biến, tạo ra nhiều hàng hoá xuất khẩu VAC thu hút nhiều lao động vào các hoạt động sản xuất chế biến, tiêu thụ sản phẩm, tạo thêm việc làm ở nông thôn, hạn chế việc lao động nông thôn tập trung ra thành phố Làm VAC có thể tận dụng được thì giờ nhàn rỗi để tăng thu nhập, cải thiện đời sống VAC góp phần bảo vệ, cải tạo môi trường, hạn chế thiên tai

Do có những tác dụng to lớn như vậy đối với việc phát triển kinh tế xã hội nên hệ thống canh tác VAC không chỉ được phát triển một cách mạnh mẽ tại Việt Nam mà còn được các nhà khoa học trên thế giới công nhận là một mô hình nông nghiệp bền vững và đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng và phát triển

Tuy nhiên, trong hệ thống canh tác VAC truyền thống với tính chất tự cung tự cấp thì mối quan hệ hài hoà giữa các thành phần đã phát huy hiệu quả

rõ rệt về kinh tế, xã hội và môi trường, nhưng cùng với việc hệ thống canh tác VAC hiện đại phát triển mạnh mẽ, nhiều mô hình VAC thâm canh sinh học cao, ứng dụng nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất đem lại thu nhập cao cho nhiều hộ gia đình ở nông thôn thì hệ thống canh tác VAC hiện đại đang gặp một số vấn đề bức xúc:

a Việc sử dụng một cách quá mức các loại hoá chất vào sản xuất đã tạo

ra những tác động tiêu cực Sử dụng quá mức các loại phân hoá học, thuốc bảo

vệ thực vật trong hệ thống với một diện tích hạn chế đã gây ra ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí một cách trầm trọng, đồng thời cũng làm giảm chất lượng nông sản phẩm

b Trong chăn nuôi, nhiều hộ gia đình không còn chỉ nuôi 1 - 2 con lợn,

5 - 7 con gà mà hiện nay phòng trào chăn nuôi trang trại đã phát triển mạnh, nhiều gia đình đã nuôi tới hàng nghìn con gia cầm, hàng trăm con lợn trong khi không có biện pháp xử lý chất thải hợp lý, chất thải từ chăn nuôi đã gây ra

ô nhiễm môi trường trong hệ thống VAC rất lớn, đồng thời gây lãng phí một nguồn phân bón rất lớn Mặt khác các loại chất thải từ chăn nuôi nếu được sử dụng làm phân bón mà không qua xử lý thì cũng là tác nhân gây ô nhiễm môi truờng và làm giảm chất lượng nông sản Cũng từ việc ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi đã có tác động tiêu cực đến các mối quan hệ giữa các hộ dân trong cộng đồng

c Hệ thống VAC mặc dù được coi là tận dụng triệt để chất thải nhưng trên thực tế trong hệ thống VAC ngày nay các loại phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm, rạ, cỏ dại, bèo tây, thân cây đậu, lạc ) không được tái sản xuất trong hệ thống nên vừa gây lãng phí vừa gây ô nhiễm môi trường

Để hệ thống canh tác VAC được thực sự phát triển một cách bền vững tận dụng triệt để các nguồn năng lượng có sẵn góp phần bảo vệ môi truờng,

nâng cao thu nhập, tiết kiệm chi phí sản xuất cho người nông dân thì cần thiết phải có các giải pháp khắc phục các vấn đề bức xúc trên Do vậy, đề tài:

“Nghiên cứu một số thành phần phụ trong hệ thống canh tác VAC khu vực ngoại thành Hà Nội và phụ cận” được thực hiện sẽ góp phần vào việc phát

triển hệ thống VAC một cách bền vững

1.2 Mục đích của đề tài

- ứng dụng công nghệ Biogas cải tiến và quy trình sản xuất phân hữu cơ

vi sinh từ phế thải nông nghiệp quy mô hộ gia đình trong hệ thống canh tác VAC

- Nghiên cứu - Đánh giá hiệu quả của việc ứng dụng các thành phần trên từ đó đưa ra được hệ thống VAC hoàn chỉnh phi chất thải

2 Tổng quan tài liệu

2.1 Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu

2.1.1 Khái niệm hệ thống và hệ thống nông nghiệp

Khi nghiên cứu một hệ thống, điều quan tâm đầu tiên là tìm hiểu mục tiêu của hệ thống cần đạt được là gì? và hệ thống đang hoạt động để đạt tới mục tiêu đó như thế nào?

Hiện nay có nhiều tác giả cho rằng có 2 hình thức sản xuất nông nghiệp: nông nghiệp tự cung tự cấp và nông nghiệp hàng hoá Nông nghiệp tự cung tự cấp với mục tiêu là thoả mãn nhu cầu của con người, bao gồm: ăn, ở, mặc và đi lại được khép kín trong phạm vi hộ nông dân Hộ nông nghiệp tự cung tự cấp, được hình thành ngay từ khi con người có hoạt động sản xuất nông nghiệp, họ làm ra các sản phẩm mà họ cần Tuy nhiên họ cũng có trao

đổi sản phẩm để lấy tiền mua những cái mà họ không sản xuất được, nhưng sự trao đổi này chưa phải với ý tưởng sản xuất hàng hoá do đó nền nông nghiệp

tự cung tự cấp thường rất đa dạng với mục đích để ăn và giảm bớt rủi ro Nông nghiệp tự cung tự cấp chủ yếu là lợi dụng tự nhiên do đó đầu tư thấp và đòi hỏi

và trồng trọt theo hướng kết hợp, cải tiến giống thích ứng với điều kiện sinh thái bất thuận Để làm được điều đó thì đầu tư phải cao hơn, áp dụng kỹ thuật

cao Biết lợi dụng tính trồi của hệ thống để tăng nguồn tích luỹ vốn cho mở rộng sản xuất

2.1.1.1 Hệ thống

Hệ thống là một tổng thể có trật tự của các yếu tố khác nhau có quan hệ

và tác động qua lại lẫn nhau Một hệ thống có thể xác định như một tập hợp các đối tượng hoặc các thuộc tính, được liên kết bằng nhiều mối tương tác

Quan điểm hệ thống là sự khám phá đặc điểm của hệ thống đối tượng bằng cách nghiên cứu bản chất và đặc tính của các mối tác động qua lại giữa các yếu tố [33]

Xét về mối quan hệ của hệ thống với môi trường xung quanh hệ thống

ta có các khái niệm dòng vào, dòng ra và dòng nội lưu có thể thấy như sau:

- Vật chất và năng lượng đi vào hệ thống gọi là dòng vào

- Vật chất và năng lượng đi ra khỏi hệ thống gọi là dòng ra

- Vật chất và năng lượng trao đổi giữa các thành phần trong hệ thống gọi là dòng nội lưu

Trong tự nhiên hầu hết các hệ thống là hệ thống hở Đặc điểm quan trọng của hệ thống hở là các thành phần nằm trong hệ thống luôn có xu hướng

tự điều chỉnh để đạt được trạng thái cân bằng của hệ thống (cân bằng động)

Sự cân bằng đó đạt được là do các quá trình tự điều chỉnh của các thành phần trong hệ thống đối với dòng năng lượng vật chất đi vào và đi ra của hệ [8]

Trong tất cả các hệ thống luôn có sự phản hồi, nó xuất hiện khi có sự thay đổi một trong các thành phần của hệ và dẫn tới hàng loạt thay đổi của các thành phần khác, cuối cùng thì các thành phần này lại phản hồi trở lại thành phần ban đầu

Rambo cho rằng: Phản hồi tiêu cực (thụ động) là trường hợp xảy ra tương đối phổ biến và là cơ chế để có thể đạt và duy trì sự cân bằng, ổn định trong hệ Phản hồi tiêu cực có hiệu ứng làm giảm nhịp điệu thay đổi trong

thành phần, mà thành phần đó là nguồn gốc của mọi sự thay đổi Phản hồi tích cực là sự thay đổi trong thành phần hệ thống, gây ra một loạt thay đổi trong hệ thống và cuối cùng dẫn đến việc tăng tốc độ thay đổi ban đầu [70]

Một hệ thống chỉ có thể tồn tại và phát triển lành mạnh khi nó quan hệ chặt chẽ với môi trường, môi trường phải đồng nhất với hệ thống Theo Conway thì có thể xem thế giới là một hệ thống, mỗi quốc gia là một hệ phụ (Sub - Systems) của thế giới, mỗi vùng là một hệ phụ của quốc gia, mỗi nông

Theo Phạm Chí Thành và Trần Văn Diễn [33], Altcri, 1987 - Speeding,

1980, định nghĩa hệ thống nông nghiệp là các đơn vị hoạt động của nông nghiệp, bao gồm tất cả các sự thay đổi về kích thước và độ phức tạp mà người

ta gọi là doanh nghiệp nông trại, nông nghiệp của mỗi vùng

ở Pháp vào những thập kỷ 70, 80 cũng đã nghiên cứu nhằm thúc đẩy sự phát triển nông nghiệp và rút ra định nghĩa như sau: nghiên cứu và phát triển ở môi trường nông thôn là một cuộc thử nghiệm ở môi trường vật lý và xã hội thực (quy mô thực) các khả năng và điều kiện thay đổi của sự thay đổi kỹ thuật (thâm canh, bố trí lại) và xã hội (tổ chức của người sản xuất), "quy mô thực" mà không gian của các giới hạn vật lý được xác định bởi các điều kiện, thể chế, quy định sự chuyển động của các nhân tố sản xuất và sự cứng nhắc của các quan hệ sản xuất (Billaz, Dufumier, 1980 Dẫn theo [33])

Theo Đào Thế Tuấn [49], [50] thì hệ thống nông nghiệp về thực chất là

sự thống nhất của 2 hệ thống:

(1) Hệ sinh thái nông nghiệp là một bộ phận của hệ sinh thái tự nhiên, bao gồm các vật sống (cây trồng và vật nuôi) trao đổi năng lượng, vật chất và thông tin với ngoại cảnh, tạo nên năng suất sơ cấp (trồng trọt) và thứ cấp (chăn nuôi) của hệ sinh thái

(2) Hệ kinh tế - xã hội, chủ yếu là sự hoạt động của con người trong sản xuất để tạo ra của cải vật chất cho toàn xã hội

Để đi đến khái niệm về hệ thống nông nghiệp cần phải trải qua một quá trình triển khai và thực nghiệm, từng bước đúc rút và bổ sung Theo Phạm Chí Thành, Trần Văn Diễn và các ctv [33], [37] thì hiện nay có các định nghĩa sau

về hệ thống nông nghiệp:

- Hệ thống nông nghiệp là sự biểu hiện không gian của sự phối hợp các ngành sản xuất và các kỹ thuật do một xã hội thực hiện để thoả mãn các nhu cầu Nó biểu hiện đặc biệt sự tác động qua lại giữa một hệ thống sinh học - sinh thái, mà môi trường tự nhiên là đại diện, và một hệ thống xã hội - văn hoá, qua các hoạt động xuất phát từ những thành quả kỹ thuật

- Hệ thống nông nghiệp, trước hết là một phương thức khai thác môi trường được hình thành và phát triển trong lịch sử, một hệ thống sức sản xuất thích ứng với các điều kiện sinh khí hậu của một không gian nhất định, đáp ứng với các điều kiện và nhu cầu của thời điểm ấy

- Nói đơn giản hơn, hệ thống nông nghiệp thích ứng với các phương thức khai thác nông nghiệp của một không gian nhất định, do một xã hội tiến hành, là kết quả của sự phối hợp của các nhân tố tự nhiên, xã hội - văn hoá, kinh tế và kỹ thuật

Như vậy hệ thống nông nghiệp khác với hệ sinh thái nông nghiệp là ở chỗ ngoài các yếu tố ngoại cảnh và sinh học còn có cả các yếu tố kinh tế và xã

hội Nói cách khác, hệ thống nông nghiệp là sự kết hợp giữa các quy luật sinh học với các quy luật về kinh tế xã hội trong một hoàn cảnh cụ thể nào đó

Theo Hoàng Văn Đức (1980) Các đặc điểm của sự tiếp cận hệ thống nông nghiệp được tổng kết như sau (Dẫn theo [16]):

Tiếp cận dưới lên: Đây là phương pháp quan sát và phân tích hệ thống

nông nghiệp để tìm ra chỗ bế tắc mà tìm cách can thiệp và giải quyết bế tắc

đó Do vậy, tiếp cận "dưới lên" thường trải qua 3 giai đoạn nghiên cứu: chẩn

đoán, thiết kế và làm thử, triển khai Cách tiếp cận này rất quan tâm đến việc tìm hiểu lôgic quyết định của nông dân, vì nếu không hiểu biết sự lôgic ra quyết định của nông dân thì không thể đề xuất các kỹ thuật mà nông dân có thể tiếp thu

Coi trọng mối quan hệ x∙ hội: Thực tế có nhiều kỹ thuật mới mà nông

dân không thể áp dụng được là do có sự cản trở về kinh tế, xã hội Vì vậy: nếu không thay đổi được các nhân tố này thì sẽ không giải quyết được vấn đề trong giai đoạn chuẩn đoán cần phân loại hộ nông dân để đưa ra các quyết

định đúng đắn

Phân tích động thái của sự phát triển: Tức là phải tìm hiểu cả quá

trình lịch sử của sự phát triển hệ thống nông nghiệp Nó giúp ta định ra được phương hướng phát triển của hệ thống nông nghiệp trong tương lai và giải quyết các cản trở cho sự phát triển đó

Trong nghiên cứu hệ thống nông nghiệp, chúng ta phải đối diện với một

hệ thống động, mà mục tiêu của hệ thống, các điều kiện quyết định sự phát triển của nó, môi trường vật lý và kinh tế xã hội thay đổi rất nhiều, vì vậy giải pháp cũng phải thay đổi cho phù hợp

Trong quá trình thay đổi của hệ thống thì cái cơ bản nhất là sự tiến hoá của hộ nông dân từ tình trạng tự cung tự cấp sang tình trạng sản xuất hàng hoá Sự tiến hoá ấy đang diễn ra không đồng đều giữa các vùng, các làng và các hộ Do đó phải có các giải pháp khác nhau cho từng hệ thống

Hoàn Tuấn Hiệp [16] cho rằng lý thuyết hệ thống được thể hiện bằng các quan điểm tiếp cận hệ thống: Quan điểm này đòi hỏi khi nghiên cứu mỗi hiện tượng hoặc một đối tượng, thực tế phải đặt đối tượng đó trong một hệ thống nhất định Nội dung của quan điểm này là:

+ Khi nghiên cứu một hệ thống không chỉ nghiên cứu riêng rẽ các phần

tử mà phải nghiên cứu trong mối quan hệ với các phần tử khác và đặc biệt chú

ý tới các thuộc tính mới xuất hiện

+ Khi nghiên cứu một hệ thống phải đặt trong môi trường của nó Xem xét sự tương tác giữa hệ thống và môi trường mới có thể xác định rõ hơn hành

vi và mục tiêu hoạt động của hệ thống cũng như các yếu tố ràng buộc mà ngoại cảnh áp đặt lên hệ thống

+ Các hệ thống thực tế thường là các hệ thống hữu đích, tức là sự hoạt

động của hệ thống có thể điều khiển được nhằm đạt được mục tiêu đã định Từ

đó nảy sinh vấn đề phải kết hợp các mục tiêu

+ Với mỗi hệ thống, điều quan tâm chủ yếu là các hoạt động của nó, song mọi hoạt động lại phụ thuộc vào cấu trúc của hệ thống một cách tài định hoặc ngẫu nhiên Do đó phải kết hợp cấu trúc với hoạt động

+ Các hệ thống thường là đa cấu trúc Vì vậy phải nghiên cứu theo nhiều giác độ rồi kết hợp lại Người ta thường đi từ việc nghiên cứu cấu trúc hiện sang cấu trúc mờ

2.1.2 Hệ thống VAC

Phát triển bền vững là yêu cầu cấp thiết được đặt ra cho mỗi quốc gia và cho toàn nhân loại Bởi vì sự phát triển của kinh tế – xã hội ở mỗi nước không chỉ phải lo đáp ứng đầy đủ của nhu cầu thế hệ hiện tại mà còn phải đảm bảo cho sự tồn tại và phát triển của các thế hệ trong tương lai Công nghiệp hóa, phát triển nông nghiệp hiện đại ở một số nước đã tỏ ra thiếu bền vững Vì những nền công nghiệp và nông nghiệp đó đã gây ra những hủy hoại to lớn

đối với tài nguyên thiên nhiên gây ra ô nhiễm môi trường Phát triển bền vững

là tìm ra cách sông hài hòa với thiên nhiên, tạo lập những phương thức sản xuất, những hoạt động đời sống phù hợp với quy luật khách quan của tự nhiên Trong nông nghiệp, phát triển bền vững là việc áp dụng một nền nông nghiệp bền vững một cách toàn diện [2], [28]

ở Việt Nam trong những năm gần đây nông nghiệp bền vững đã được các nhà hoạch định chính sách nông nghiệp đặc biệt quan tâm và đã đưa ra nhiều chương trình phát triển theo hướng này Tuy nhiên, ở Việt Nam đã có một hệ thống nông nghiệp mang tính chất của nông nghiệp bền vững từ rất lâu

đời, đó là hệ thống VAC Hệ thống VAC là sự kết hợp hài hòa giữa làm vườn, nuôi cá và chăn nuôi gia súc gia cầm Đây là một mô hình của nông nghiệp bền vững đặc thù mang sắc thái Việt Nam mà người nông dân Việt Nam đã dày công xây dựng nên từ hàng nghìn năm nay và ngày nay đã được nhiều tác giả bổ xung cải tiến khá hoàn chỉnh ở tầm thời đại [10], [29]

Theo Đường Hồng Dật [9], Nguyễn Ngọc Kính [24], Nguyễn Văn Mấn [23] thì VAC là từ viết tắt của 3 chữ Vườn - Ao - Chuồng Đó là ba dạng hoạt

động sản xuất nông nghiệp được thực hiện trên 3 cơ địa khác nhau của vườn

V (vườn) tiêu biểu cho các hoạt động trồng trọt Trong quá trình phát triển của VAC, V không những tiêu biểu cho các loại cây ăn quả trong vườn

mà còn đại diện cho nhiều hoạt động trồng trọt khác nhau như trồng rau, trồng cây thuốc, trồng hoa, cây cảnh ở những vừng đất trung du, nông dân còn trồng một số cây công nghiệp trong vườn như trè, sơn, dâu tằm, cà phê, dừa, trầu ở miền núi, nông dân còn trồng các loại cây rừng, cây lấy gỗ như thông, keo lá tràm, trong vườn

A (ao) tiêu biểu cho các hoạt động nuôi trồng thủy sản được tiến hành trong phạm vi vườn Trong ao có thể nuôi nhiều loại thủy sản khác nhau: cá, tôm, cua, ba ba Trong các hệ sinh thái VAC, ao không chỉ là nưôi các loài thủy sản mà còn là nơi giữ nước, tạo độ ẩm cần thiết cho toàn vườn Ao là nơi lấy nước để tưới cho cây, lấy nước để rửa và làm vệ sinh chuồng trại chăn nuôi Ao có tác dụng to lớn trong việc điều hòa vi khí hậu và tiểu khí hậu

trong vườn, góp phần quan trọng trong việc giữ gìn tính bền vững cho hệ sinh thái vườn

C (chuồng) tiêu biểu cho các hoạt động chăn nuôi được tiến hành trong vườn Trong đó bao gồm các phương thức nuôi gia súc nhốt trong chuồng và cả phương thức nuôi thả trong vườn Trong vườn có thể nuôi nhiều loài gia súc, gia cầm khác nhau như: lợn, trâu bò, thỏ, gà vịt, ngan ngỗng ở nhiều vùng bà con nông dân nuôi ong lấy mật

Như vậy, VAC truyền thống bao gồm 3 yếu tố: vườn, ao, chuồng, nhưng 3 yếu tố này gắn bó với nhau rất chặt chẽ, không tách rời nhau, không biệt lập với nhau VAC là những hệ sinh thái đồng bộ và tương đối bền vững Các mối quan hệ qua lại giữa 3 yếu tố là những mối quan hệ tương hỗ với nhau, thúc đẩy nhau phát triển Ngày nay, quan niệm về hệ thống VAC không chỉ gói gọn trong 3 thành phần Vườn - Ao - Chuồng mà đã phát triển ra các thành phần khác như: ở trung du, miền núi hệ thống VAC bao gồm cả rừng, ở

đồng bằng bao gồm cả ruộng Vì vậy nhiều người đã đưa ra mô hình hệ thống VACR, trong đó R viết tắt cho từ “rừng” hoặc “ruộng” Việc thêm yếu tố R vào hệ thống VAC không làm thay đổi bản chất của VAC nên để tiện cho việc trình bày nội dung, nhiều tác giả chỉ sử dụng hệ thống VAC làm tiêu biểu cho toàn bộ các hoạt động sản xuất kết hợp này [10]

Theo Phạm Văn Côn, Phạm Thu Hương [5], thực chất hệ thống VAC ở quy mô hộ gia đình là một hình thức sản xuất kết hợp giữa chăn nuôi – trồng trọt – nuôi trồng thủy sản Ba thành phần này quan hệ mật thiết với nhau và có quan hệ mật thiết với hộ gia đình để tạo thành một hệ thống sản xuất thốn nhất

và khép kín Hay nói khác, hệ thống VAC là một hệ thống nông nghiệp với hình thức sản xuất kết hợp giữa Vườn – Ao – chuồng

Theo Đường Hồng Dật [10], quá trình chu chuyển vật chất diễn ra trong

hệ sinh thái VAC được tiến hành một cách thông suốt và gần như khép kín

VAC là một hệ thống nông nghiệp được xây dựng trên cơ sở vận dụng các quy luật khách quan tồn tại và hoạt động trong các hệ sinh thái tự nhiên

nên đảm bảo được cân bằng sinh thái và tương đối bền vững Các mối liên hệ trong hệ thống VAC trước kia đảm bảo cho toàn bộ hệ thống họat động hài hòa V (vườn) tiếp nhận ánh sáng mặt trời, tiến hành quang hợp tạo ra các chất hữu cơ Các chất hữu cơ chuyển hóa thành sản phẩm cung cấp thực phẩm cho con người Một phần sinh khối do cây tạo ra được dùng làm thức ăn cho vật nuôi để phát triển chăn nuôi, một phần làm thức ăn cho cá A (ao) lấy thức ăn

từ cây cỏ trong vườn, từ các loài giun, côn trùng Ao cung cấp thực phẩm cho người và một phần thức ăn đạm cho chăn nuôi gia súc Ao chứa nước để tưới cho cây, làm tăng độ ẩm trong vườn tạo điều kiện cho cây phát triển tốt Mặt khác ao còn là nguồn nước làm vệ sinh chuồng trại

C (chuồng) lấy thức ăn từ các sản phẩm thực vật trong vườn và sản phẩm thủy sản từ ao Chuồng cung cấp thực phẩm cho con nười và một phần thức ăn cho thủy sản, cung cấp phân bón cho cây trồng trong vườn

Nguyễn Văn Mấn [29] thì VAC truyền thống là một trong những phương thức sử dụng tốt cáctài nguyên thiên nhiên và tài nguyên nông nghiệp

VAC góp phần không ngừng nâng cao độ phì nhiêu của đất Cùng với việc trồng cây, chăn nuôi trong vườn, hàng năm vườn cung cấp cho đất một khối lượng lớn chất hữu cơ VAC là phương thức canh tác phù hợp để tái tạo

và sử dụng tốt các loại đất hoang hóa VAC với nội dung nông – lâm – ngư kết hợp đã được áp dụng có hiệu quả ở vùng trung du và miền núi

VAC góp phần to lớn trong việc sử dụng hiệu quả tài nguyên nước Hệ thống VAC tạo nên điều kiện thuận lợi để sử dụng các nguồn nước: nước mưa, nước mặt, nước ngầm Với cơ cấu gồm các loại cây trồng khác nhau, trong

đó có cây hàng năm, cây lâu năm, có cây thân gỗ, cây thân thảo, có cây bộ rễ

ăn sâu vào lòng đất, có cây rễ ăn nông trên lớp đất mặt Ngoài ra VAC còn

có tác dụng to lớn trong việc tái sinh ra nguồn nước sạch thích hợp trong việc

sử dụng trong đời sống của con người

VAC là hình thái nông nghiệp sử dụng tốt nhất và có hiệu quả nhất các dạng tài nguyên khí tượng ánh sáng được sử dụng với lượng nhiều, với hiệu

suất quang hợp cao khi đi qua các tán cây nhiều lớp trong hệ sinh thái VAC Nhiệt độ cũng được sử dụng nhiều hơn khi trong hệ thống VAC có các loài cây có yêu cầu khác nhau đối với tổng tích ôn hữu hiệu Độ ẩm cũng được sử dụng đầy đủ hơn trong hệ sinh thái VAC có những loại cây yêu cầu khác nhau

VAC cho phép khai thác tốt các tầng không gian để sản xuất trên cao có các loại cây cần nhiều ánh sáng, tầng thứ hai dành cho các loại cây thân gỗ, tầng thứ ba trồng các loại cây chịu bóng, tầng thứ tư trồng các loại cây ưa bóng râm, tầng thứ năm trồng các loại cây rau, cây gia vị Đối với ao, tầng trên mặt nước làm giàn trồng mướp, bầu bí tầng trên nuôi các loại cá ăn nổi, tầng giữa và dưới nuôi các loại cá ăn chìm, tầng dưới cùng trong bùn nuôi lươn, chạch, ốc Như vậy, trong hệ thống VAC người nông dân có thể tiến hành sản xuất trên 9 - 10 tầng không gian và như vậy khai thác tốt hơn, nhiều hơn các dạng tài nguyên thiên nhiên, tài nguyên nông nghiệp

Đường Hồng Dật [9], Nguyễn Văn Mấn [29] khi nghiên cứu về việc sử dụng các dạng năng lượng trong hệ thống VAC cho rằng VAC là hệ thống sử dụng năng lượng có hiệu quả, tiết kiệm với hiệu suất cao

Năng lượng mặt trời, năng lượng hóa thạch, năng lượng sinh học sử dụng một cách hợp lý nhất với hiệu quả cao, ít gây ảnh hưởng đến môi trường

Cùng với cấu trúc hợp lý về thành phần, về phân bố trong thời gian và không gian, với một sự nhịp nhàng trong hoạt động, VAC nâng cao được hiệu suất sử dụng năng lượng, thúc đẩy sự quay vòng năng lượng, tạo sự chuyển

đổi các dạng năng lượng một cách hợp lý, đồng thời thực hiện việc tái sủ dụng

năng lượng Việc tái sử dụng năng lượng, tái sử dụng tàn dư từ vườn, ao, chuồng trong hệ sinh thái VAC đuợc thực hiện trong dây chuyền chu chuyển vật chất liên tục, không gián đoạn, ít phế thải [29], [9]

VAC đảm bảo tính liên hoàn giữa các thành phần trong hệ thống đi đôi với phát huy tốt tiềm năng sinh học các loại cây trồng vật nuôi Tính liên hoàn giữa các khâu trong hệ thống làm cho mọi yếu tố vật chất và năng lượng đều luôn ở trạng thái chuyển động không có yếu tố thừa cũng như ứ đọng VAC

được xây dựng trên cơ sở đưa những yếu tố thừa trong hệ thống vào các quá trình sản xuất đồng thời tiến hành các biện pháp để làm cho đạt mức đầy đủ các yếu tố còn thiếu về khối lượng cũng như chất lượng [9]

Như vậy, có thể nói hệ thống VAC truyền thống là một hệ thống nông nghiệp bền vững, khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên, tận dụng được các nguồn năng lượng dư thừa đem lại hiệu quả kinh tế cao cho hộ nông dân Tuy nhiên, do sự phát triển không cân đối của các thành phần trong hệ thống và do việc dựa quá nhiều vào các nguồn năng lượng từ bên ngoài (dòng vào) của nông hộ mà trong hệ thống VAC hiện đại đã không tận dụng triệt để các nguồn năng lượng dư thừa (dòng nội lưu) gây lãng phí và ô nhiễm môi trường tronghệ thống

2.1.3 Khái niệm Công nghệ khí sinh học (KSH)

Theo Ngô Kế Sương – Nguyễn Lân Dũng (1997) [32], Phạm Văn Thành (2003) [39], Nguyễn Quang Khải [20] [22]: Khí sinh học (Biogas) là một hỗn hợp khí mà thành phần chủ yếu là khí mêtan (CH4) được sản sinh trong quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong môi trường không có ô xy (môi trường kỵ khí, yếm khí) Khí Biogas là một hỗn hợp bao gồm Mêtan (60 – 70%), Cacbondioxit (30 – 40%), Nitơ, Sunfua Do thành phần chủ yếu là

CH4 và CO2 nên khí sinh học có thể cháy được Nhiệt lượng tạo ra khi đốt cháy 1m3 khí biogas khoảng 5.200 – 5.900Kcal [31] Công nghệ sản xuất khí sinh học bằng quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong môi trường kỵ khí

được gọi là công nghệ KSH [32], [39]

2.1.3.1 Quá trình sản xuất Biogas:

Theo Ngô Kế Sương – Nguyễn Lân Dũng [32], Quá trình sản xuất Biogas là một quá trình vi sinh vật học với sự tham gia của hàng trăm chủng loại vi khuẩn kỵ khí bắt buộc và kỵ khí không bắt buộc Có thể chia quá trình này thành 3 giai đoạn với 3 nhóm vi sinh vật chính như sau:

* Giai đoạn 1: Nhóm vi sinh vật (VSV) thứ nhất (Prychrophillic) bao

gồm các VSV phân hủy chất béo, VSV phân hủy xenluloza, VSV phân hủy protein chịu trách nhiệm phân hủy các hợp chất hữu cơ cao phân tử thành các chất tan

* Giai đoạn 2: Nhóm vi sinh vật thứ hai (Mesophilic) bao gồm các vi

sinh vật sinh acid phân hủy các chất tan nói trên thành các acid hữu cơ có phân tử lượng nhỏ hơn

* Giai đoạn 3: Nhóm vi sinh vật thứ ba (Thermophillic) là nhóm VSV

sinh mêtan chịu trách nhiệm phân hủy các acid hữu cơ và các hợp chất đơn giản khác thành khí mêtan, cacbonic, nitơ, hyđro sunfua

Giai đoạn I Giai đoạn II Giai đoạn III

Sơ đồ 1 Quá trình sản xuất KSH (Biogas) [32]

VSV sinh mêtan CH4+ CO2

Theo sơ đồ 1 có thể thấy tất cả các loại vật chất hữu cơ đều có thể tận dụng để sản xuất khí sinh học trong môi trường yếm khí Tuy nhiên, thiết bị KSH sử dụng nguyên liệu từ sinh khối cây trồng đòi hỏi thời gian lâu hơn, thiết kế và vận hành công trình phức tạp hơn với quy mô lớn hơn Vì vậy, phần lớn các công trình KSH ở quy mô hộ gia đình đều được thiết kế và xây dựng

để xử lý chất thải từ khu vực chăn nuôi Trong khuôn khổ của đề tài này, chúng tôi cũng chỉ nghiên cứu tác dụng công trình KSH xử lý chất thải từ khu vực chăn nuôi trong hệ thống VAC

2.1.3.2 Tác dụng của công nghệ Biogas

* Về kinh tế:

- Sử dụng KSH để đun nấu tiết kiệm được từ 1.000 – 1.500đ/năm [39] Theo Nguyễn Quang Khải [20] về nhiệt lượng 1m3 KSH tương đương với 0,96lít dầu, 4,7kW điện, 4,37kg củi, 6,1kg rơm rạ

Xử lý rác thải hữu cơ ở các bãi rác thành phố thu hồi KSH phục vụ phát điện,

nước rác được xử lý bằng những bể KSH để khắc phục ô nhiễm do nước rác thấm vào đất [22]

- Bảo vệ rừng: do cung cấp khí đốt cho người dân nên hạn chế hiện tượng chặt phá rừng làm chất đốt [391], [75]

* Về x∙ hội:

- Giải phóng phụ nữ, trẻ em, nâng cao trình độ văn minh trong công việc nội trợ: Sử dụng KSH để đun nấu giải phóng phụ nữ và trẻ em khỏi công việc bếp núc, tiết kiệm thời gian kiếm chất đốt Sử dụng KSH trong đun nấu, thắp sáng làm cho cuộc sống nông thôn trở nên văn minh, tiện nghi hơn [39]

- Nâng cao sức khỏe người dân nông thôn do sử lý triệt để các mầm mống gây bệnh từ chất thải [22], [60]

2.1.4 Phân hữu cơ vi sinh

Từ giữa thế kỷ XX trở về trước, nông nghiệp trên thế giới đi theo hướng

tự nhiên: cây trồng được bón bằng phân hữu cơ (phân chuồng, phân xanh), không sử dụng bất cứ loại thuốc trừ sâu hóa học nào, các loài thiên địch và sâu

có hại đều phát triển, do vậy ít xảy ra dịch bệnh [15]

Nửa thế kỷ trở lại đây, sản xuất nông nghiệp không đủ đáp ứng nhu cầu lương thực cho dân số ngày một tăng nhanh trên thế giới Để đáp ứng nhu cầu này, các nhà khoa học đã tạo ra các giống cây trồng có năng suất cao, các loại phân bón hóa học và thuốc trừ sâu bệnh có tác dụng nhanh, trong đó vai trò của phân bón là cực kỳ quan trọng Phân bón góp phần làm tăng năng suất cây trồng thông qua nhiều cơ chế tác động khác nhau, song quan trọng hơn cả là phân bón cung cấp cho cây trồng những dinh dưỡng cần thiết mà đất không đủ khả năng cung cấp, duy trì độ phì nhiêu trong quá trình canh tác [13]

Tuy nhiên do sự thiếu cân đối trong việc bón các yếu tố dinh dưỡng (phân hóa học và phân hữu cơ) cũng như các yếu tố ngoại cảnh khác nên hiệu

quả sử dụng phân bón hóa học không cao, gây lãng phí và ảnh hưởng xấu đến môi trường [45] Số liệu thống kê cho thấy, lượng sử dụng phân khoáng ở Việt Nam chưa cao so với một số nước trên thế giới, song do bón phân khoáng không cân đối, thiếu hợp lý và không đồng bộ nên hiệu quả sử dụng phân bón còn thấp ở Việt Nam, hiệu quả sử dụng phân bón chỉ đạt 35 - 45% đối với

đạm và 50 - 60% đối với lân và kali Điều đó làm gia tăng sự mất cân đối về dinh dưỡng đối với cây trồng, trong khi lượng hút các chất dinh dưỡng cùng với sản phẩm thu hoạch vượt quá lượng dinh dưỡng bón vào Bón phân không cân đối dẫn đến tình trạng vừa thừa vừa thiếu dinh dưỡng đồng thời gây nên hiện tượng trai cứng, giảm độ phì, thay đổi tính chất vật lý, hóa học và sinh học của đất trồng [3] Do không cân đối dinh dưỡng đất nên hiện tượng suy kiệt dinh dưỡng đất đã và đang xảy ra ngày càng trầm trọng Tại Châu Phi từ năm 1945 đến năm 1990 đã có 20,4 triệu ha bị thoái hóa nhẹ; 18,8 triệu ha bị thoái hóa vừa; 6,6 triệu ha bị thoái hóa nặng và tương ứng ở Châu á là 4,6; 9,0; 1 triệu ha và ở Nam Mỹ là 24,5; 31,1; 12,6 triệu ha [14] Còn ở Việt Nam diện tích đất trống đồi núi trọc, đất “có vấn đề” về độ phì nhiêu và sức sản xuất kém chiếm tới 50% tổng diện tích đất toàn quốc [19]

Để phát triển nông nghiệp bền vững, cần phải có chiến lược an toàn dinh dưỡng cho đất và cây trồng: đó là bảo đảm cung cấp đủ liều lượng cần thiết các chất dinh dưỡng thiết yếu đúng lúc cây cần, theo tỉ lệ cân đối giữa các chất trong phân bón phù hợp với yêu cầu từng loại cây trên các vùng đất trồng dưới các điều kiện thời tiết, khí hậu khác nhau Theo Phạm Văn Toản, Trương Hợp Tác [45], chiến lược an toàn dinh dưỡng cho cây và đất trồng là

sử dụng cân đối phân bón hóa học và phân bón sinh học cho cây trồng phù hợp với nhu cầu dinh dưỡng và điều kiện đất đai, khí hậu, trong đó phân bón sinh học có vai trò vô cùng quan trọng

Trong tự nhiên các chất hữu cơ chuyển hoá nhờ vi sinh vật qua hàng loạt các bước một cách tự phát phụ thuộc vào thành phần của chất hữu cơ và yếu tố môi trường Quần thể vi sinh vật trong tự nhiên, đóng vai trò đặc biệt

quan trọng trong quá trình ủ phân sinh học, trong đó vi khuẩn là nhóm quan trọng nhất, vì chúng vừa có thể sử dụng rộng rãi các hợp chất hữu cơ trực tiếp, vừa có số lượng lớn hơn các nhóm vi sinh vật khác [63], [66] Hầu hết các loại phân bón sinh học là bổ sung nguồn nitơ cho đất Việc này có thể thông qua quá trình cố định nitơ sinh học (BNF) Trên toàn thế giới, ước tính mỗi năm có khoảng 175 triệu tấn nitơ được bổ sung vào đất bằng quá trình cố định nitơ sinh học

Phân bón sinh học không chỉ cung cấp cho cây trồng các chất dinh dưỡng cần thiết mà còn góp phần duy trì độ phì nhiêu của đất trong quá trình canh tác, do vậy có vai trò rất quan trọng trong thâm canh Phân bón sinh học

là nhóm phân bón có nguồn gốc từ các chất liệu sinh học bao gồm phân compost, các loại phân hữu cơ vi sinh vật [55]

Tại nhiều quốc gia, phân bón vi sinh vật được hiểu là các sản phẩm chứa các VSV tồn tại dưới dạng tế bào đang sống hay còn gọi là tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử hay VSV dạng ngủ từ các chủng VSV có ích có khả năng

cố định ni tơ (cố định đạm) hoặc chuyển hóa lân khó tan thành lân dễ tiêu tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp vào quá trình dinh dưỡng của cây vào đất Phân VSV là các sản phẩm mang VSV nhiễm cho đất và cây trồng [45]

Theo Tiêu chuẩn Việt Nam năm 1996 (TCVN6168-1996) [52], phân bón VSV được định nghĩa: “Phân vi sinh vật (phân vi sinh) là sản phẩm chứa các vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng

mà cây trồng có thể sử dụng được (N, P, K, S, Fe ) hay các hoạt chất sinh học, góp phần làm nâng cao năng suất và (hoặc) chất lượng nông sản Phân vi sinh vật phải đảm bảo không gây ảnh hưởng xấu đến người, động, thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản”

Theo Vương Khả Cúc, Phạm Văn Thành [5], bằng phương pháp tuyển chọn, nuôi cấy, sinh khối các chủng VSV trong tự nhiên, đến nay các nhà

khoa học trong và ngoài nước đã tổng hợp được rất nhiều chủng VSV hữu ích

để sản xuất phân hữu cơ VSV từ các nguồn hữu cơ khác nhau (than bùn, đất mùn, phế thải nông nghiệp và các phế thải hữu cơ khác ) Việc sử dụng các chủng VSV này sản xuất phân HCVS sẽ mang lại những lợi ích cơ bản:

- Rút ngắn thời gian phân huỷ các chất hữu cơ (phế thải nông nghiệp, than bùn, phân gia súc gia cầm và các phế thải hữu cơ khác)

- Phân có chất lượng cao: tăng độ mùn, hợp chất hữu cơ dễ tiêu, các chất kích thích tăng trưởng thực vật

- Phân huỷ các hợp chất kali, phốt pho khó tiêu thành các chất dễ tiêu; tăng hàm lượng nitơ trong đất

- Tăng quần thể VSV có ích và hạn chế VSV gây bệnh trong đất Từ đó làm giảm lượng thuốc bảo vệ thực vật và phân hóa học sử dụng trong nông nghiệp (từ 40 - 60% tuỳ từng loại cây trồng)

- Tăng năng suất và chất lượng nông sản, tạo ra các sản phẩm nông nghiệp sạch, an toàn

2.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

2.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trong lịch sử của chủ nghĩa tư bản, Anh là nước tiến hành công nghiệp hoá sớm nhất Khi đó, người ta suy nghĩ một cách giản đơn rằng trong nền kinh tế hàng hoá, nông nghiệp cũng phải xây dựng như công nghiệp theo hướng tập trung quy mô lớn mà quên mất một đặc điểm cơ bản của Nông nghiệp khác với Công nghiệp là nó tác động vào sinh vật (cây trồng, vật nuôi)

và điều đó không phù hợp với hình thức sản xuất tập trung quy mô lớn

Chính C.Mác lúc đầu cũng có những suy nghĩ sai lầm như vậy, nhưng

về cuối đời cũng chính C Mác đã phải nhận định lại: Ngay ở nước Anh với

nền Công nghiệp phát triển, hình thức sản xuất Nông nghiệp có lợi nhất không phải là các xí nghiệp nông nghiệp với quy mô lớn mà là các trang trại gia đình không dùng lao động làm thuê

Theo các nghiên cứu của FAO, [64] cho biết quá trình biến đổi của các

hệ thống nông nghiệp được bắt đầu từ khi con người biết khai thác thiên nhiên bằng các biện pháp canh tác và được thực hiện vào khoảng thời đại đồ đá mới

Từ đó các ngành trồng trọt, chăn nuôi đã phát triển lan ra khắp các lục địa nhằm giải quyết nhu cầu sống cơ bản của con người Hệ thống nông nghiệp

đốt rẫy và du mục ở vùng Tiểu á có từ cách đây 7000 năm, ở lục địa Trung Hoa và Trung Mỹ từ 3000 - 4000 năm, sau đó lan ra Địa Trung Hải và các lục

địa khác (Dufumier, [62]; Đào Thế Tuấn, [51] Với hình thức này con người trồng trọt hoa màu, ngũ cốc trong 2 - 3 năm, sau đó bỏ hoá cho rừng tái sinh

từ 10 - 30 năm, đất được tái tạo lại độ phì, với phương thức canh tác này đủ nuôi sống 20 - 30 người/km2

Hệ thống nông nghiệp luân canh có cày xới bắt đầu từ khi xã hội bắt

đầu có khả năng sản xuất ra các phương tiện làm đất, phá vỡ các thảm cỏ, đào bới gốc rễ cây rừng (Thời kỳ đồ sắt) Thời gian này vòng canh tác ngắn: 2 - 4 năm trồng hoa màu lương thực, sau đó bỏ hoá để cỏ mọc 10 - 15 năm (Dufumier, [62]; Shaner và cộng sự, [71])

Hệ thống nông nghiệp dùng sức kéo, kết hợp giữa trồng trọt và chăn nuôi, trong đó chăn nuôi giữ vai trò cung cấp thực phẩm và sức kéo đã làm tăng năng suất lao động lên gấp 2 - 3 lần Với hệ thống canh tác này đất được khai thác và phục hồi độ màu mỡ trở lại nhờ được bón phân chuồng nên năng suất cây trồng đạt khá cao (Hải Đạt, [11])

Cuộc cách mạng đầu tiên trong nông nghiệp diễn ra ở Tây Âu vào cuối thế kỷ 18 đầu thế kỷ 19 đã làm thay đổi chế độ độc canh bằng chế độ luân canh với 4 khu luân chuyển trong 4 năm giữa ngũ cốc và cỏ 3 lá Trước đó nông dân vùng này độc canh Lúa mỳ 2 năm rồi bỏ hoá 1 năm Cuộc cách mạng về hệ thống canh tác đã làm thay đổi cơ cấu cây trồng, đưa cây thức ăn

gia súc và cây họ đậu vào công thức luân canh, nhờ đó năng suất cây trồng tăng lên đáng kể, đất đai được bồi dưỡng, cải tạo (Phùng Đăng Chinh và cộng

sự, [4]); (Phạm Bình Quyền và cộng sự, [31]) Giai đoạn của Nông nghiệp gắn liền với Công nghiệp, cơ giới hoá, hoá học hoá, thuỷ lợi hoá Đã tạo ra nhiều nông sản hàng hoá và cũng xuất hiện những mặt trái của nền Nông nghiệp theo hướng Công nghiệp Giai đoạn 3 của cuộc cách mạng trong Nông nghiệp theo hướng trí tuệ, con người sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên, vừa đạt năng suất cao vừa bảo vệ được môi trường (Cao Liêm - Trần Đức Viên, [26])

Kết quả nghiên cứu của các nhà lâm học trên thế giới khẳng định ở những vùng đất nông nghiệp nếu có xây dựng các đai rừng chắn gió thì tốc độ gió giảm từ 30 - 50 % trong giới hạn 20H và độ ẩm không khí tăng lên từ 7 -

15 %, do đấy làm tăng độ ẩm đất, điều hoà được chế độ nhiệt theo hướng có lợi cho cây trồng (Phạm Chí Thành, [35])

Nhiều chuyên gia phát triển nông thôn chủ trương xây dựng hệ thống Nông Lâm Ngư kết hợp ở vùng trũng nhằm nâng cao hiệu quả của hệ thống canh tác và tính ổn định của chúng Rất nhiều nông dân Philippin đã trồng Chuối tiêu trên bờ ruộng Lúa - Cá và Chuối đã cho họ một nguồn thu lớn, ngoài Chuối một số loài cây ăn quả bản địa cũng được khuyến khích phát triển như Chôm Chôm, Landzon, Soursop, Mít (International Institute of Rural Reconstruction, [68])

Theo Phạm Văn Côn, Phạm Thị Hương [5], ở các nước Châu á gần đây hình thành một ngành sản xuất kết hợp các loại cây trồng trong vườn, các loại gia súc gia cầm và nuôi trồng thủy sản trong một hệ thống thống nhất và khép kín trên quy mô hộ gia đình mà Việt Nam thường gọi là VAC

Kiểu hình sản xuất kết hợp này xuất hiện đầu tiên ở các vùng nông thôn Trung Quốc Đó là kiểu hình sản xuất kết hợp giữa trồng trọt, trồng dâu nuôi tằm, nuôi cá nước ngọt và chăn nuôi Ban đầu hệ thống này đặc trưng ở mức

độ đầu tư thấp, hầu như là quảng canh, nhưng nhờ sử dụng chất thải và sản phẩm phụ (của các hệt hống thành pầhn) đã mang lại những nguồn lợi nhuận

nhất định phù hợp cho các đối tượng nông dân nghèo ít vốn Ngày này, mô hình sản xuất kết hợp kiểu VAC này đã tiến bộ nhiều và cũng đã thu hút được

sự đầu tư thâm canh cao hơn Ba thành phần chính của hệ thống là trồng trọt, chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản Nhờ có đầu tư về phân bón, thuốc trừ sâu, giống tốt cho trồng trọt, thức ăn bổ sung giàu đạm cho chăn nuôi và cho ao cá

mà sản phẩm và chất lượng sản phẩm của hệ thống được cải thiện rõ rệt

Kiểu hình sản xuất kết hợp VAC cũng thường gặp ở các nước Châu á khác như Thái Lan, Bangladesh, ấn Độ, Indonesia, Sri Lanca mà trong đó vườn thường chiếm vị trí quan trọng hơn cả

Hiện nay ở nông thôn Thái Lan đang phổ biến các loại hình VAC ở quy mô hộ gia đình ở mưc độ thâm canh cao và sản xuất ra một lượng rau, quả, hoa và thực phẩm đáng kể cho xã hội Các trang trại sản xuất kết hợp phổ biến như: ao cá - gà công nghiệp, ao cá - vịt – vườn quả; tôm – gia súc; ao cá - vườn rau với mức độ đầu tư biến động từ bán thâm canh đến thâm canh cao Loại hình sản xuất kết hợp VAC ở đây không chỉ quanh nhà mà đã phổ biến thành các trang trại và hình thành các hình thức “hợp tác” trang trại ở một số vùng nông thôn Thái Lan Hình thức hợp tác trang trại ở đây có nghĩa là một nhóm hộ nông dân cùng hợp tác sản xuất một mô hình sản xuất kết hợp giống nhau nhằm tạo ra một số lượng hàng hóa đủ lớn để có thể cạnh tranh với thị trường về những sản phẩm này và tạo cho mình một chỗ đứng vững trên thị trường về sản phẩm mà họ chuyên sản xuất

Trên thế giới việc phát triển nông nghiệp hầu hết dựa vào các cơ sở sản xuất tư nhân (các trang trại), sản phẩm nông nghiệp hầu hết là do các trang trại gia đình cung cấp; ví dụ ở Hà Lan các trang trại gia đình cung cấp 87% lượng sữa, 63% củ cải đường, 85% rau quả và 90% tín dụng nông nghiệp được nhà nước chấp nhận ở ngân hàng ở Hungari có 280.000ha đất vườn quanh nhà với 750.000 người làm vườn trong đó chỉ có 30% là người làm nông nghiệp thật sự, còn 70% là trí thức, công nhân, hưu trí Sảnphẩm vườn chiếm tới 1/3 tổng sản lượng nông nghiệp và 30% tổng kim ngạch xuất khẩu nông nghiệp của Hungari (Kinh tế Thế giới, tháng 11 + 12/1990, [23])

2.2.2 Những nghiên cứu ở Việt Nam

Tình hình nghiên cứu hệ thống nông nghiệp đặc biệt là các hệ thống nông nghiệp dựa trên sự phát triển của hộ nông dân có quy mô diện tích nhỏ,

ít tư liệu sản xuất ở nước ta còn rất mới mẻ do quan điểm nghiên cứu hệ thống mới xuất hiện trong những năm gần đây

Viện sĩ Đào Thế Tuấn là một trong những người đi đầu trong nghiên cứu hệ thống nông nghiệp ở Việt Nam, đã xây dựng các chương trình nghiên cứu hệ thống nông nghiệp cho tập thể cán bộ của Viện khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam đã thu được những kết quả đáng kể

Trong bài " Hệ thống nông nghiệp đồng bằng sông Hồng" (Đào Thế Tuấn, [51]) đã nêu các vấn đề tồn tại của hệ thống và nguyên nhân của sự tồn tại như tốc độ tăng sản lượng lương thực không cao (1,9% năm), diện tích thâm canh 10 tấn/ha/ 2vụ còn ít, chưa có tiến bộ kỹ thuật thích hợp cho vùng khó khăn, sản lượng lương thực không ổn định (biến động 6,9%) do thiên tai, sâu bệnh, sản lượng hàng hoá không cao, tỷ lệ nông sản xuất khẩu thấp, lao

động nông nghiệp tăng nhanh (2,7% năm) ngành nghề kém phát triển và ông

đã đề ra mục tiêu cho sự phát triển của hệ thống nông nghiệp vùng đồng bằng sông Hồng là:

- Tăng nhanh sản lượng lương thực, nhất là lương thực hàng hoá, sản xuất màu kèm với chế biến

- Tăng sản lượng thực phẩm cho xuất khẩu, phát triển nông sản nhưng không mâu thuẫn với lương thực, hỗ trợ cho chăn nuôi

- Mở rộng diện tích vụ đông, phát triển ngành nghề nhất là chế biến

- Tăng thu nhập bình quân đầu người

Để đạt được mục tiêu trên, ông đã dự kiến các biện pháp:

- Mở rộng diện tích vụ đông

- Phát triển chăn nuôi, ngành nghề để tận dụng lao động

- Huy động vốn từ dân, đẩy mạnh xuất khẩu

- Bố trí hệ thống trồng trọt phù hợp với các vùng sinh thái

- Tổ chức hệ thống thức ăn gia súc để phát triển chăn nuôi

- Phát triển giống lợn có tỷ lệ nạc cao

Đào Thế Tuấn cũng đã đưa ra mô hình hệ thống nông nghiệp để mô phỏng chiến lược phát triển nông nghiệp (Đào Thế Tuấn, [50])

Phạm Chí Thành - Trần Đức Viên, [36], nghiên cứu chuyển đổi hệ thống canh tác vùng trũng đồng bằng sông Hồng cho thấy những hệ thống canh tác mới (cây ăn quả - nuôi cá - cấy lúa), (cá - vịt) tăng thu nhập thuần từ

2 - 5 lần so với hệ thống canh tác cũ

Võ Tòng Xuân, [54] nghiên cứu mô hình canh tác Lúa - Tôm ở xã Đại Thành, huyện Phụng Hiệp - Cần Thơ cho thấy tổng lợi nhuận tăng đáng kể, tác giả cũng chỉ ra mật độ nuôi thích hợp là 1,4 con/m2

Tào Quốc Tuấn (1994) nghiên cứu xác định cơ cấu cây trồng hợp lý vùng phù sa ngọt đồng bằng sông Cửu Long, nêu lên 28 mô hình cho vùng,

định hướng phát triển và các giải pháp tổ chức

Mai Văn Quyền, [31] đánh giá hiện trạng hệ thống trồng trọt trên vùng

đất xám huyện Đức Hoà - Long An, chỉ ra hệ số trồng trọt tối ưu và mối quan

hệ tương tác giữa trồng trọt và chăn nuôi ở từng môi trường sinh thái

Đào Thế Tuấn, [51] nghiên cứu các cây lâm nghiệp lâu năm trên đất dốc đã nhận xét: hệ sinh thái cây lâu năm có chu trình dinh dưỡng gần giống với hệ sinh thái rừng về mặt bảo vệ độ màu mỡ của đất và hút các chất dinh dưỡng ở các tầng sâu Mỗi năm từ hệ sinh thái cây lâu năm bị lấy đi một lượng chất dinh dưỡng nhưng chúng được hoàn trả bằng một lượng phân bón mà con người đưa vào Hệ sinh thái cây lâu năm có nhược điểm đơn điệu về thành phần loài, có thể dẫn tới giảm tính chống chịu với sâu bệnh và các tác nhân phá hoại, sẽ được con người hỗ trợ bằng việc phòng trừ sâu bệnh và một loạt các biện pháp bổ xung khác Để phát triển hệ sinh thái này phải có cách phối hợp cây trồng và cây rừng tốt nhất, kết hợp cả trồng trọt và chăn nuôi

Trịnh Văn Thịnh, Nguyễn Văn Mấn [28] nghiên cứu về hệ thống VAC

ở Việt Nam đã xác định được các mô hình VAC thích hợp cho từng vùng sinh thái khác nhau ở Việt Nam: VAC vùng miền núi phía Bắc, VAC đồng bằng Bắc bộ, VAC ven biển, VAC đồng bằng Nam bộ, VAC vùng Tây nguyên Tại các vùng sinh thái, với thế mạnh về điều kiện tự nhiên – kinh tế – xã hội khác nhau nên mô hình VAC cũng được xây dựng với các cơ cấu cây trồng, vật nuôi khác nhau để đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất

Nguyễn Văn Mấn [29] khi nghiên cứu về vai trò của hệ thống VAC đến thu nhập của gia đình ở nông thôn đồng bằng Bắc Bộ, đã cho thấy thu nhập từ VAC chiếm tới 40 - 70% tổng thu nhập nông hộ, các sản phẩm từ khu vực VAC được bán ra thị trường chiếm 40 – 55% tổng sản phẩm nông hộ

Phạm Văn Côn, Phạm Thu Hương [5] đã nghiên cứu đưa ra các hệ thống VAC theo các mô hình ở các vùng khác nhau: mô hình ao – chuồng, mô hình vườn ao, mô hình mương – luống, mô hình vườn chuồng, mô hình vườn – ruồng ở vùng đồng bằng; mô hình vườn quanh nhà, mô hình vườn đồi, mô hình vườn rừng ở các vùng trung du và miền núi

2.2.3 Tình hình nghiên cứu công nghệ KSH

Công nghệ biến đổi các chất hữu cơ thành KSH đã có từ hàng trăm năm nay Việc sử dụng KSH thu được lần đâu tiên được thực hiện vào năm 1859 khi một bể phân hủy xây dựng tại Bombay (ấn độ) để xử lý chất thải của người và khí sinh ra được dùng để thắp sáng [65], [58], [61]

Có thể nói, ấn Độ và Trung Quốc là hai Quốc gia đi đầu trong việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ KSH vào cuộc sống với mục tiêu tái tạo năng lượng từ chất thải chăn nuôi, rác thải sinh hoạt chống ô nhiễm môi trường Hiện nay trên thế giới có khoảng trên 10 triệu công trình KSH nhỏ và vừa ở cấp độ hộ gia đình, chủ yếu tập trung ở Trung Quốc, ấn độ, Nêpan và một số nước khác [22] Những công trình hiện đại ở các trang trại chăn nuôi lớn có khoảng trên 2.000 [65]

* Trung Quốc: lịch sử phát triển KSH ở Trung Quốc bắt đầu từ năm

1920 Tính đến cuối năm 1996 Trung Quốc đã có tới 6,88 triệu công trình KSH nông thôn, 748 công trình trung bình và lớn và 49.322 công trình xử lý nước thải sinh hoạt Hầu hết các công trình KSH gia đình có thể tích từ 6 – 10m3 phát huy hiệu quả rất lớn về kinh tế, môi trường tại nông hộ [75]

* ấn Độ: Công nghệ KSH bắt đầu ở ấn Độ từ năm 1897, khi trại người

hủi ở Bombay sử dụng phân người để sán xuất khí đáp ứng như cầu thắp sáng Tính tới tháng 12 năm 1999 đã có 2,9 triệu công trình gia đình và 2.700 công trình tập thể xử lý phân người được xây dựng ước tính số công trình này hàng năm tiết kiệm được 3 triệu tấn củi và 0,7 triệu tấn phân urê [72], [73]

* Nêpan: Cùng với ấn Độ và Trung Quốc, Nêpan là nước Châu á có

chương trình nghiên cứu, phát triển công nghệ KSH khá rộng lớn Mặc dù số lượng công trình KSH ở Nêpan chưa nhiều nhưng KSH trong những năm gần

đây trở thành phong trào sâu rộng trong cộng đồng nông thôn ở nước này Đến này có 54.000 công trình KSH gia đình đã được xây dựng và vận hành tốt và

dự kiến đến 2010 sẽ có khoảng 150.000 công trình được xây dựng [22]

* Cộng hòa Liên bang Đức: là nước có tốc độ nghiên cứu và xây dựng

những công trình KSH nhanh và nhiều nhất Châu Âu Tốc độ xây dựng các công trình KSH tăng từ 100 thiết bị/năm trong những năm 1990 lên tới 200 thiết bị/năm năm 2000 Hầu hết các công trình KSH có thể tích phân hủy từ 1.000 đến 1.500m3, với công suất khí từ 100 – 500m3 KSH sản sinh ra được

sử dụng để cung cấp cho các tổ máy đồng phát nhiệt điện và điện có công suất

điện là 20, 150, 200 và 500KWh Năm 2002 đã có trên 1.200 công trình KSH

được xây dựng, đóng góp 1,7% sản lượng điện từ năng lượng tái tạo [22]

* Đan Mạch: Đến năm 2002 tại Đan Mạch các nhà khoa học đã nghiên

cứu và xây dựng 20 nhà máy (công trình KSH cực lớn) xử lý phân động vật, phụ phẩm cây trồng, chất thải lò mổ, chất thải công nghiệp, bùn cống và chất thải hữu cơ từ rác thải thành phố [22]

Có thể nói, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ KSH đã và đang phát triển rất mạnh mẽ trên thế giới, tuy nhiên tại các nước phát triển việc nghiên cứu về KSH chủ yếu để xây dựng các công trình có quy mô lớn, xử lý chất thải hữu cơ một cách tập trung Các công trình KSH loại nhỏ xử lý các loại chất thải hữu cơ tại hộ gia đình tập trung chủ yếu ở các nước đang phát triển góp phần rất lớn xử lý phân gia súc, gia cầm, phân người, rác thải sinh hoạt và nông nghiệp ở rải rác tại các gia đình

Công nghệ KSH đã được đưa vào Việt Nam từ năm 1960 với thiết kế nắp nổi cố định hình vòm cuốn của Trung Quốc [1] Tuy nhiên, do điều kiện kinh tế, xã hội lúc đó nên công nghệ KSH không được phát triển rộng rãi Chỉ

từ cuối những năm 1980, đầu những năm 1990 do đời sống đại bộ phận nhân dân được cải thiện, chăn nuôi phát triển, vấn đề ô nhiễm môi trường nông thôn

từ chất thải chăn nuôi ngày càng trầm trọng, được sự quan tâm của Nhà nước nhiều tổ chức và cá nhân đã tiến hành nghiên cứu, phát triển công nghệ KSH [19] Nhiều loại hình công nghệ KSH đang thịnh hành trên thế giới đã được du nhập và nghiên cứu ứng dụng vào thực tiễn Việt Nam

Theo Nguyễn Quang Khải [21], thiết bị KSH sử dụng túi chất dẻo (P.E) theo thiết kế của Colombia được phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam từ năm 1993 thông qua dự án SAREC-S2-VIE22 do Viện chăn nuôi triển khai, thông qua các dự án của Cục khuyến nông và khuyến lâm, Trường đại học Nông – Lâm Thủ Đức (Thành phố Hồ Chí Minh), Trung tâm Nghiên cứu Phát triển cộng

đồng nông thôn (Hội làm vườn Việt Nam) Tính đến năm 2001 đã có tổng số trên 20.000 thiết bị KSH sử dụng túi chất dẻo được xây dựng và lắp đặt ở Việt Nam Tuy nhiên, do một số hạn chế về mặt kỹ thuật khi được lắp đặt ở Việt Nam nên đến nay công nghệ này hầu như không còn được phát triển [38]

Cũng trong thời gian này, các loại công nghệ KSH nắp cố định hình vòm cầu của Trung Quốc, ấn Độ cũng được đưa vào áp dụng và cải tiến phù hợp với điều kiện của Việt Nam Đi đầu trong việc nghiên cứu ứng dụng và cải tiến các loại công nghệ này là Viện Năng lượng; Đại học Xây dựng Hà

Nội, Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, Đại Học Cần thơ Các công trình nghiên cứu đều tập trung vào thiết kế xây dựng các thiết bị KSH quy mô hộ gia đình với thể tích hầm phân hủy từ 2 – 20m3 [20] Đến năm

2001 các loai hình thiết bị KSH nắp cố định vòm cầu đã được xâydựng trên toàn quốc là 14.250.000 thiết bị Tuy nhiên, trong quá trình vận hành và sử dụng các loại hình thiét bị này đã xuất hiện một số vấn đề hạn chế về mặt kỹ thuật làm hạn chế hiệu quả phân hủy của thiết bị [39]

Theo Phạm Văn Thành [39], để khắc phục những hạn chế về mặt kỹ thuật của các loại hình thiết bị KSH từ Côlômbia, Trung Quốc, ấn Độ khi áp dụng ở Việt Nam, Trung tâm Nghiên cứu, Phát triển cộng đồng nông thôn đã nghiên cứu và đưa vào ứng dụng thiết bị KSH mới với tên gọi: “Biogas VACVINA cải tiến” Công nghệ Biogas VACVINA cải tiến khi được đưa vào

áp dụng thực tế đã phát huy hiệu quả khắc phục được những hạn chế của các loại hình KSH trước kia và được bà con nông dân nhiều nơi hưởng ứng phát triển Trong vòng 6 năm (1999 – 2005) đã có 8.700 thiết bị khí sinh học quy mô hộ gia đình được xây dựng theo công nghệ Biogas VACVINA cải tiến

Nhìn chung, các loại thiết bị KSH đang được áp dụng tại Việt nam đều phát huy tác dụng rõ rệt trong việc sử lý chất thải chăn nuôi hạn chế ô nhiễm môi trường và tạo khí đốt phục vụ đời sống người dân [40]

Viện Năng lượng đã nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và cải tạo các loại thiết bị sử dụng KSH như đèn mạng thắp sáng, bếp đun gia đình và công nghiệp, cải tạo từ máy phát chạy bằng xăng sang chạy bằng KSH Bên cạnh những ứng dụng trên, Viện năng lượng còn nghiên cứu, ứng dụng KSH để bảo quản hoa quả như can, vải, nhẵn khá thành công, Dùng KSH chạy tủ ấp trứng gia cầm ở quy mô gia đình [22]

Theo kết quả nghiên cứu của Phạm Văn Thành [38] [39], lượng gas thu

được bình quân trên một đầu lợn (trọng lượng trung bình 50kg/con) là 0,27m3/ngày Với nhu cầu sử dụng gas để đun nấu bình quân người/ngày là

0.3m3 thì một gia đình có 6 nhân khẩu cần lượng gas là 1,8m3/ngày Do vậy,

để đảm bảo đủ gas để nấu ăn hàng ngày thì một gia đình chỉ cần nuôi 5 – 7 con lợn Với thiết kế hầm phân hủy thể tích 7m3 theo công nghệ Biogas VACVINA cải tiến (phù hợp với quy mô hộ gia đình) thì chỉ sau 15 – 18 tháng có thể thu hồi vốn do tiết kiệm được chi phí chất đốt (than, củi, điện )

Các kết quả nghiên cứu của Nguyễn Quang Khải [20], Phạm Văn Thành [39], Ngô Kế Sương, Nguyễn Lân Dũng [32], các loại chất thải từ khu vực chăn nuôi trong điều kiện kỵ khí của thiết bị KSH từ 30 – 40 ngày các loại

ký sinh trùng gây bệnh, trứng giun sán đã được tiêu diệt từ 95 – 99%

Kết quả nghiên cứu từ dự án: “Hỗ trợ kỹ thuật xây dựng, sử dụng KSH nhằm giảm phát thải khí nhà kính trong hộ nông dân phát triển chăn nuôi ở huyện Gia Lâm, Hà Nội” [30] thu được các kết quả từ 87 công trình KSH

được xây dựng như sau:

- Tổng sản lượng khí mỗi năm: 62.422m3/năm

- Lượng khí CO2 giảm do phân chất thải phân hủy trong thiết bị KSH: 249.072kg/năm

- Lượng CO2 giảm do thay thế than: 309.061kgCO2/năm

2.2.4 Tình hình nghiên cứu sản xuất phân HCSH từ rác thải sinh hoạt và phế thải nông nghiệp,

Từ trước những năm 70 của thế kỷ XX, việc giải quyết thu gom rác thải sinh hoạt và phế thải nông nghiệp chỉ nhằm mục đích dọn vệ sinh, làm sạch môi trường cộng đồng Rác thải sinh hoạt và phế phụ phẩm nông nghiệp dư thừa được thu gom hoặc không thu gom được để mặc cho mưa, gió, nắng phân giải chuyển tải theo dòng chảy đi chỗ khác đã gây ô nhiễm rất lớn cho môi trường [6]

Trước tình trạng ô nhiễm từ rác thải sinh hoạt và phế thải nông nghiệp ngày càng trầm trọng và nhu cầu phân hữu cơ cho sản xuất nông nghiệp an toàn ngày càng lớn các nhà khoa học môi trường và sinh học đã đưa ra nhiều giải pháp để sản xuất phân hữu cơ sinh học từ các loại nguyên liệu này Từ những năm 90 của thế kỷ XX đến nay xu hướng tận dụng rác thải sinh hoạt hữu cơ và phế thải nông nghiệp làm phân hữu cơ ngày càng phát triển và được

mở rộng trên toàn cầu với mức độ khác nhau Có thể nói rằng đây là xu hướng tích cực, hữu hiệu nhằm giải quyết vấn đề bức xúc nhất của môi trường sống,

đó là sự ô nhiễm của rác thải sinh hoạt ở các khu đô thị, sự ô nhiễm của các loại phế thải nông nghiệp vùng nông thôn Chính vì vậy, gần đây khái niệm

“nền kinh tế rác thải” ra đời và tạo được khối lượng phân hữu cơ chế biến an toàn cho sản xuất nông nghiệp [43]

Trung Quốc và ấn Độ là những nước có truyền thống sử dụng phân hữu cơ sinh học Hàng năm ấn Độ sản xuất khoảng 280 triệu tấn phân ủ (compost)

từ các phế thải nông nghiệp và rác thải hữu cơ thành phố ước tính tương đương với khoảng 3,5 - 4,0 triệu tấn NPK nguyên chất Trung Quốc sản xuất phân hữu cơ sinh học từ các nguồn rác thải và phế thải nông nghiệp tương đương 9,8 triệu tấn NPK nguyên chất, phân hữu cơ sinh học sử dụng cho 1 ha tương

đương với 65kg (N + P2O5 + K2O) Hiện nay lượng phân ủ và phân HCVS

được sản xuất ở các nước khá nhiều: Mỹ 20 triệu tấn, Hunggari 8 triệu tấn, Nga 4 triệu tấn [40], [41]

Khoảng 20 năm trở lại đây có rất nhiều chế phẩm VSV được nghiên cứu

để sản xuất các loại phân HCVS chất lượng cao phục vụ cho nông nghiệp như: VSV cố định đạm, VSV phân giải lân, VSV phân giải các hợp chất hữu cơ Các chế phẩm VSV này được ủ cùng với nguyên liệu là rác thải sinh họat hữu cơ, phế thải nông nghiệp đã góp phần xử một lượng lớn rác thải và cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng [56]

Trong những năm qua các đơn vị khoa học trong cả nước đã nghiên cứu

và sản xuất thành công một số loại phân bón VSV (cố định đạm, phân giải

lân) Kết quả cho thấy các chế phẩm VSV này có tác dụng tích cực đến việc nâng cao năng suất, chất lượng nông sản đồng thời bảo vệ môi trường sinh thái Các sản phẩm phân bón VSV đơn chủng như Azogin, Rhizolec, Vitaragin, phosphobacterin… hay hỗn hợp VSV cố định nitơ và phân giải lân

đều cho hiệu quả tốt trên cây trồng Song hiệu quả này ở các cây trồng khác nhau không giống nhau do sự phong phú, đa dạng của hệ VSV đất và tác

động qua lại nhiều chiều của các VSV với nhau, của VSV với cây trồng và môi trường sống [6]

Liên quan đến phân bón VSV, trong những năm gần đây, nhiều đề tài khoa học đã được triển khai nghiên cứu, như:

- Đề tài khoa học cấp Nhà nước KC-08-01 (1991 - 1995): Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng phân VSV cố định nitơ nhằm nâng cao năng suất lúa và cây trồng cạn

- Đề tài khoa học cấp Nhà nước KHCN.02.06 (1996 - 1998): Nghiên cứu áp dụng các giải pháp công nghệ mới nhằm mở rộng việc sản xuất và ứng dụng phân bón VSV cố định nitơ, phân giải lân trong nông lâm nghiệp

- Đề tài khoa học cấp Nhà nước KHCN.02.06B (1999 - 2000): Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng chế phẩm phân bón VSV hỗn hợp phát triển nông lâm nghiệp bền vững

- Đề tài khoa học cấp Nhà nước KHCN.02.06D (1999 - 2000): Nghiên cứu thử nghiệm và tiếp thu công nghệ VSV hữu hiệu (EM) trong các lĩnh vực nông nghiệp và vệ sinh môi trường

- Đề tài khoa học cấp Nhà nước KHCN: KC.04.04 (2001 - 2004): Nghiên cứu công nghệ sản xuất phân bón VSV đa chủng mới, phân bón chức năng, phục vụ chăm sóc cây trồng cho một số vùng sinh thái

Kết quả nghiên cứu của các công trình này được thực hiện từ các đơn vị khoa học như Viện di truyền nông nghiệp, Viện công nghệ sinh học, Viện

KHKT nông nghiệp Việt Nam, Trung tâm nghiên cứu và phát triển cộng đồng nông thôn… cho thấy rằng phân VSV đa chủng từ VSV cố định nitơ, phân giải lân, kích thích sinh trưởng thực vật và VSV đối kháng, VSV gây bệnh là loại phân bón đa chức năng không chỉ cung cấp dinh dưỡng cho đất và cây trồng

mà còn có tác dụng nâng cao sức chống chịu của cây và ức chế sự phát triển, lây lan của VSV gây bệnh Chính VSV thuộc họ Pseudomonous Solanacearum

là tác nhân chính gây bệnh chết yểu ở một số cây trồng cạn như cà chua, ớt, lạc, dưa… và Aspergillus Niger, Dicropholina phaseomina, Sclerotium rolfsii

và Fusarium là tác nhân gây bệnh lở cổ rễ và bệnh thối rễ ở cà phê, tiêu và

điều, nhưng đến nay chưa có biện pháp phòng trừ nào có hiệu quả Các công trình nghiên cứu gần đây cho thấy phân bón VSV đa chủng có khả năng ức chế các chủng VSV gây bệnh này [6]

Những năm gần đây ở nước ta đã sử dụng than bùn làm nguyên liệu chính để sản xuất phân bón theo quy trình công nghệ tiên tiến để cải tạo đất và nâng cao năng suất cây trồng [3]1 Phân sinh hoá hữu cơ sử dụng nền than bùn hoạt hoá VSV đã và đang được nhiều cơ quan quan tâm Nhiều trung tâm khoa học đã và đang nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ, phát triển sản xuất và sử dụng phân sinh hoá hữu cơ

Cho đến nay rất nhiều địa phương đã sử dụng than bùn làm phân bón như Kiên Giang, Thành phố Hồ Chí Minh, Đắc Lắc, Bình Định, Đà Nẵng, Quảng Bình, Nghệ An, Thanh Hoá, Hà Tây, Hà Nội Chủ yếu các nơi đã dùng quá trình lên men VSV (với các công nghệ khác nhau) để xử lý than bùn rồi phối trộn với các loại phân khoáng (phân hoá học), hình thành phân sinh hoá hữu cơ - thay thế cho các loại phân NPK đơn thuần khoáng trước đây

Các hướng nghiên cứu trên đều tập trung vào việc sản xuất phân VSV ở quy mô công nghiệp với nguồn nguyên liệu hữu cơ tập trung (than bùn, mùn bã hữu cơ từ bãi rác của những khu đô thị lớn ) [6] Tuy nhiên, hiện nay, ở khu vực nông thôn có một lượng lớn phế thải nông nghiệp từ sản xuất của các

hộ gia đình, trong đó việc thu gom tập trung để sản xuất phân bón hữu cơ

VSV là rất khó khăn Chính vì vậy, đã có nhiều hướng nghiên cứu đưa nguồn hữu cơ dồi dào này vào sản xuất phân bón VSV

Năm 2000, TS Nguyễn Xuân thành và cộng sự đã nghiên cứu đề tài cấp

Bộ B99-32-46: “Xử lý rác thải hữu cơ và phế thải nông công nghiệp bằng VSV làm phân bón cho cây trồng” Kết quả cho thấy VSV xử lý phế thải cho hiệu quả phân giải cao, hạn chế mùi hôi thối, thời gian ủ ngắn (45 – 60 ngày) Phân HCVS chế biến từ phế thải nông nghiệp và rác thải hữu cơ bón cho cây trồng

đạt tiêu chuẩn Việt Nam [40]

Năm 2001, TS Nguyễn Xuân Thành cùng cộng sự đã nghiên cứu thành công đề tài: “Xử lý rác thải sinh hoạt và phế thải mùn bã mía bằng VSV và tái chế phế thải sau ủ thành phân hữu cơ VSV bón cho cây trồng” Kết quả của đề tài cho thấy xử lý chế phẩm vào đống ủ phế thải có tác dụng làm tăng vi khuẩn tổng số hảo khí, vi khuẩn phân giải Cellulose, xạ khuẩn, nấm tổng số so với đống ủ không được sử lý Việc sử dụng các chủng VSV hữu ích làm tăng nhiệt độ đống ủ, làm tăng pH, rút ngắn quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ, làm tăng các chất dinh dưỡng dễ tiêu và độ xốp của phân bón Phân HCVS sản xuất theo quy trình này đạt tiêu chuẩn Việt Nam và làm tăng năng suất

đậu tương từ 9 – 15% so với công thức không bón NPK [41]

Từ kinh nghiệm ủ phân truyền thống của nông dân cùng với việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến trong tuyển chọn và phân loại các chủng VSV hữu ích, Trung tâm Nghiên cứu, Phát triển cộng đồng nông thôn (thuộc TW Hội làm vườn Việt Nam) phối hợp với Trung tâm công nghệ Hóa

lý và kỹ thuật môi trường (Bộ Công An) trong các năm 2002 – 2004 đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh đa chủng từ phế thải nông nghiệp và bã thải hầm Biogas quy mô hộ gia đình” [6] Đề tài hoàn thành đã đem lại các kết quả rất khả quan trong việc tái chế phế thải nông nghiệp thành nguồn phân HCVS chất lượng cao:

- Tận dụng được mọi nguồn phế thải nông nghiệp chế biến thành phân HCVS góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường trong hệ thống VAC

- Thời gian ủ ngắn (45 – 60 ngày) Mật độ VSV hữu ích trong sản phẩm phân HCVS cao (từ 3,1 x 107 đến 1,6 x 108VSV hữu ích/1gram)

- Bón thử nghiệm phân HCVS sản xuất theo công nghệ này tại xã Tiền Phong, huyện Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc cho thấy có thể giảm từ 20 – 35% lượng NPK so với lượng bón phân thông thường tại địa phương mà không ảnh hưởng đến năng suất

- Việc sản xuất phân HCVS từ phế thải nông nghiệp quy mô hộ gia đình theo quy trình này có giá thành rẻ (từ 80 – 200đ/kg) [6]

Nằm trong chương trình Hợp tác quốc tế về Khoa học và Công nghệ theo Nghị định thư số 11/2003/HQ-QHQT giữa Việt nam và Italy, năm 2003 –

2004 Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển nông nghiệp bền vững (Trường

ĐHNN I) đã phối hợp với Trường Đại học Udile (Italy) thực hiện dự án nhỏ thử nghiệm thu gom và phân loại rác hữu cơ tại gia đình xử lý thành phân hữu cơ bằng chế phẩm VSV Kết quả bón thử nghiệm trên cà chua, cà rốt, dưa chuột, cải bắp cho thấy năng suất tăng từ 28 – 72,2 % so với đối chứng bón theo phương pháp truyền thống tại địa phương [43]

Như vậy, trong thời gian qua việc nghiên cứu và áp dụng trong thực tế sản xuất công nghệ KSH và công nghệ sản xuất phân HCVS đã được tiến hành khá rộng rãi và đem lại hiệu quả cao trong sản xuất nông nghiệp về kinh tế – xã hội – môi trường Tuy nhiên, các nghiên cứu trên chỉ mang tính đơn lẻ, trong khuôn khổ của đề tài này, chúng tôi muốn nghiên cứu tác dụng của các thành phần này trong hệ thống VAC nhằm bước đầu đưa ra được một hệ thống VAC hoàn chỉnh phi chất thải

Phần 3 Đối tượng, địa điểm, nội dung

và phương pháp nghiên cứu

3.1 Đối tượng, địa điểm nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Để hoàn thiện hệ thống VAC phi chất thải chúng tôi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của các thành phần phụ sau đến hệ thống VAC:

* Công nghệ biogas VACVINA cải tiến (HTASC)

* “Quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ phế thải nông nghiệp quy mô hộ gia đình” do Trung tâm Nghiên cứu, Phát triển cộng đồng nông thôn nghiên cứu và hoàn thiện Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh sản xuất từ phế thải nông nghiệp quy mô hộ gia đình đối với cây lúa, cây cải bắp, cây cà chua

3.1.2 Địa điểm nghiên cứu:

Khu vực ngoại thành Hà Nội và vùng phụ cận Cụ thể là ứng dụng các thành phần phụ trong hệ thống VAC ở 3 xã:

1 Xã Phù Đổng, huyện Gia Lâm, Hà Nội

2 Xã Thủy Xuân Tiên, huyện Chương Mỹ, Hà Tây

3 Xã Tiền Phong, huyện Mê Linh, Vĩnh Phúc

3.2 Nội dung nghiên cứu

* Khảo sát đánh giá thực trạng hệ thống VAC tại các điểm nghiên cứu

và tình hình sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp trong hệ thống VAC

* Xây dựng thử nghiệm 3 mô hình Biogas xử lý chất thải từ chăn nuôi tạo khí đốt phục vụ sinh hoạt và giữ vệ sinh môi trường trong hệ thống VAC

Đánh giá tác động môi trường và hiệu quả kinh tế của mô hình

* Xây dựng thử nghiệm 8 mô hình sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ phế thải nông nghiệp quy mô hộ gia đình Phân tích các chỉ tiêu của phân HCVS sản xuất tại hộ gia đình

* Bón thử nghiệm phân HCVS sản xuất tại hộ gia đình trên cây lúa, cải bắp và cà chua

* Bước đầu đánh giá tác dụng của phân HCVS đến năng suất và hiệu quả kinh tế của rau cải bắp, lúa, cà chua Đánh giá ảnh hưởng của phân HCVS sản xuất tại hộ gia đình đến năng suất, tình hình sâu bệnh hại và hiệu quả kinh tế đối với các loại cây trồng trên

* Đánh giá hiệu quả của các thành phần phụ đối với kinh tế, môi trường của tòan bộ hệ thống VAC

* Mô tả hệ thống VAC trước và sau khi ứng dụng các thành phần phụ vào hệ thống

3.3 Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành đề tài chúng tôi tiến hành những phương pháp nghiên cứu sau:

3.3.1 Khảo sát, đánh giá thực trạng hệ thống VAC và các loại phế phụ phẩm trong hệ thống:

- Phương pháp đánh giá nông thôn có sự tham gia của người dân (PRA – Participatory Rural Appraisal): Champer Robert (1989), (1992) [58] [59], Anbel, N.O.J [57]

- Thu thập thông tin không dùng phiếu điều tra theo phương pháp thống

kê

- Thu thập thông tin có dùng phiếu điều tra với tổng số 120 phiếu trên

120 hộ tại 3 địa điểm tiến hành nghiên cứu

3.3.2 Thực nghiệm xây dựng mô hình KSH:

- áp dụng xây dựng thiết bị KSH Biogas VACVINA cải tiến

- Phân tích các chỉ tiêu môi trường tại Phòng phân tích – Viện Hóa học công nghiệp

3.3.3 Thực nghiệm xây dựng mô hình sản xuất phân HCVS từ phế thải nông nghiệp quy mô hộ gia đình

- Sử dụng quy trình sản xuất phân HCVS từ phế thải nông nghiệp quy mô hộ gia đình của Trung tâm Nghiên cứu, Phát triển cộng đồng nông thôn (Hội làm vườn Việt Nam)

- Phân tích các chỉ tiêu phân chất lượng HCVS tại Trung tâm công nghệ sinh học – Trường Đại học Quốc Gia Hà Nội