Nghiên cứu phát hiện bệnh viêm ruột hoạt tử ở lợn và gà do chủng vi khuẩn clostridium perfringens bằng kỹ thuật PCR (khóa luận công nghệ sinh học lâm nghiệp)

Để tận dụng nguồn chất thải hữu cơ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời đáp ứng nhu cầu về phân bón hữu cơ vi sinh của nền nông nghiệp trong nước, việc nghiên cứu tìm ra các chủng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC LÂM NGHIỆP

-o0o -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU PHÁT HIỆN BỆNH VIÊM RUỘT HOẠT TỬ Ở LỢN

VÀ GÀ DO CHỦNG VI KHUẨN CLOSTRIDIUM PERFRINGENS

i

LỜI CẢM ƠN

Báo cáo khóa luận là một cột mốc quan trọng đánh dấu bước trưởng thành của em Sau 4 năm học tập và làm việc dưới mái trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, em đã có đầy đủ kiến thức để làm việc và tự khẳng định bản than mình trong môi trường xã hội Thời gian học tập tại mái trường Lâm nghiệp em

đã được các thầy, cô và các bạn giúp đỡ rất nhiều qua đây cho em xin bày tỏ

lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Như Ngọc thuộc bộ môn Công nghệ vi sinh

_ Hóa Sinh _Viện Công nghệ sinh học _ Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam

đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình em học tập tại trường cũng như thực hiện khóa luận tốt nghiệp này

Em xin chân thành ảm ơn tới Th.s Nguyễn Thị Hồng Nhung, các thầy,

cô đang giảng dạy và làm việc tại Viện Công nghệ sinh học Lâm nghiệp, các anh chị, bạn bè làm việc tại phòng thí nghiệm đã động viên, khuyến khích, giúp

đỡ em trong thời gian học tập cũng như thực hiện đề tài tại đây

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài khóa luận tốt nghiệp do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến, chỉ bảo tận tình của quý thầy, cô để đề tài khóa luận hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2020

Sinh viên

Đỗ Hữu Long

7 NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn

8 OD Optical Density: Mật độ quang

9 3RVE Reduce_Recycle_Rense: Giảm thiểu _ Tái chế _ Sử

dụng lại Validate: Nâng cao giá trị Eliminate: Xử lý phần không thể sử dụng

10 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

11 TNMT Tài nguyên môi trường

14 CTHC Chất thải hữu cơ

15 PBHC Phân bón hữu cơ

1

LỜI MỞ ĐẦU

Trong canh tác nông nghiệp, phân bón là yếu tố không thể thiếu nhằm tăng năng suất và sản lượng cây trồng Ước tính nhu cầu phân bón của Việt Nam hiện đang ở mức gần 11 triệu tấn/năm, với lượng sử dụng trung bình khoảng 450

kg phân bón trên 01 hecta đất canh tác, cao gấp 3,2 lần trung bình thế giới Tuy nhiên, hơn 90% lượng tiêu thụ là phân bón hóa học với hiệu suất sử dụng chỉ ~

35 – 40% (theo nghiên cứu của Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền

Nam) Hiệu suất sử dụng phân bón thấp do việc sử dụng phân khoáng lâu ngày,

liều lượng cao, ít bổ sung phân hữu cơ, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng đất canh tác Đất bị bạc màu, lượng vi sinh vật giảm xuống, chất hóa học dư thừa, tích tụ, gây ô nhiễm đất

Sản xuất phân bón hữu cơ Việt Nam chiếm tỷ trọng nhỏ nhưng bắt đầu tăng nhanh trong một số năm gần đây Theo số liệu của Cục Bảo vệ thực vật, tính đến tháng 6/2019, số lượng phân bón hữu cơ được công nhận lưu hành là 2.487 sản phẩm (chiếm 11,6% tổng số sản phẩm phân bón), gấp 3,5 lần so với tháng 12/2017 Cả nước có 265 nhà máy sản xuất phân bón hữu cơ được cấp phép, cao gấp 1,47 lần so với cuối năm 2017 Tuy nhiên, sản lượng phân bón hữu cơ hiện nay vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng của người dân, đặc biệt nước ta đang trong quá trình chuyển đổi sang nền nông nghiệp hữu cơ

Mặt khác, theo thống kê năm 2017 của Bộ TNMT lượng chất thải hữu cơ phát sinh ở Việt Nam hiện nay khoảng 25,5 triệu tấn/năm, CTHC ngành nông nghiệp hằng năm khoảng 76 triệu tấn rơm rạ và 47 triệu tấn chất thải chăn nuôi Lượng chất thải lớn này hiện nay chưa được xử lý thích hợp, gây lãng phí và ô nhiễm môi trường Để tận dụng nguồn chất thải hữu cơ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời đáp ứng nhu cầu về phân bón hữu cơ vi sinh của nền nông nghiệp trong nước, việc nghiên cứu tìm ra các chủng vi sinh vật có đặc tính tốt trong phân giải hữu cơ; cố định nitơ; phân giải phosphat để góp phần thúc đẩy

sự phát triển của ngành sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh là vấn đề có ý nghĩa trong sự phát triển ngành nông nghiệp và cải tạo đất, duy trì hệ sinh thái

Đề tài “Nghiên cứu tuyển chọn chủng vi sinh vật để tạo chế phẩm phân

bón vi sinh từ một số chất thải hữu cơ”, được thực hiện nhằm góp phần thực

hiện mục tiêu trên

vi sinh không gây ảnh hưởng xấu đến người, động vật, môi trường sinh thái và

chất lượng nông sản(Công nghệ sản xuất phân bón vi sinh chất lượng cao từ phụ

phẩm nông nghiệp, Techmart Quốc tế Việt Nam 2015)

Tiêu chuẩn Việt Nam năm 1996 định nghĩa: "Phân VSV (phân vi sinh) là

sản phẩm chứa các VSV 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 nâng cao năng suất và (hoặc) chất lượng nông sản Phân VSV phải bảo đảm không gây ảnh hưởng xấu đến người, động, thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản"

1.1.2 Phân loại phân bón vi sinh

1.1.2.1 Phân bón cố định Đạm

Là những loại phân bón có chứa các vi khuẩn hay các vi sinh vật có khả năng cố đinh nittơ từ không khí thành dạng nitơ cây trồng có thể sử dụng và dễ hấp thu Vi sinh vật có định đạm có hai dạng:

Vi sinh vật cố định đạm tự do là những vi sinh vật sống tự do có khả năng

cố định đạm trong đất mà không cần vật chủ Một số loại vi sinh vật cố định

đạm được đưa vào phân bón như Azotobacter, Clostridium,…

Vi sinh vật cố định đạm cộng sinh là những vi sinh vật cố định đạm phải cần vật chủ là cây trồng để cộng sinh như Rhizobium cộng sinh với cây họ đậu,

Anabaena azollae cộng sinh với bèo hoa dâu hay tảo lục,…

3

1.1.2.2 Phân bón vi sinh phân giải lân

Phân bón vi sinh phân giải lân: chứa VSV có khả năng tiết ra các hợp chất

có khả năng hòa tan các hợp chất phostpho vô cơ khó tan trong đất (lân khó tiêu) thành dạng hòa tan (lân dễ tiêu) mà cây trồng, VSV có thể sử dụng được Các

chủng vi sinh được dùng bao gồm: Bacillus megaterium, B circulans, B

subtilis, B polymyxa, B sircalmous, Pseudomonas striata; Nấm: Penicillium sp, Aspergillus awamori (Nghiên cứu sử dụng vi sinh vật phân giải lân Việt Nam Phạm Văn Toản , Phạm Bích Hiên, 2009)

1.1.2.3 Phân bón vi sinh phân giải silicat

Phân bón vi sinh phân giải silicat: có chứa VSV tiết ra các hợp chất có khả năng hòa tan các khoáng vật chứa silicat trong đất, đá để giải phóng ion

kali, ion silic vào môi trường Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Bacillus

megaterium var phosphaticum, Bacillus subtilis, Bacillus circulans, Bacillus mucilaginous, Pseudomonas striata

1.1.2.4 Phân bón vi sinh gây ức chế VSV gây bệnh

Phân bón vi sinh gây ức chế VSV gây bệnh: chứa VSV tiết ra các hợp chất kháng sinh hoặc phức chất siderophore có tác dụng kìm hãm, ức chế nhóm

VSV gây bệnh khác Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Bacillus sp.,

Enterobacter agglomerans, Pseudomonas sp., Lactobacillus sp (Trần Minh Hiền, Trần Thị Kim Cúc, 2011)

1.1.2.5 Phân bón vi sinh chất giữ ẩm polysacarit

Phân bón vi sinh chất giữ ẩm polysacarit: có chứa VSV tiết ra các polysacarit có tác dụng tăng cường liên kết các hạt khoáng, sét, limon trong đất Loại này có ích trong thời điểm khô hạn Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Lipomyces sp Loại này chưa có sản phẩm thương mại tại Việt Nam

1.1.2.6 Phân bón vi sinh phân giải hợp chất hữu cơ

Phân bón vi sinh phân giải hợp chất hữu cơ: có chứa VSV tiết ra các enzym có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ như: xenlulo, hemixenlulo,

4

lighin, kitin Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Pseudomonas, Bacillus,

Streptomyces, Trichoderma, Penicillium, Aspergillus

1.1.2.7 Phân bón vi sinh sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật

Phân bón vi sinh sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật: có chứa VSV tiết ra các hocmoon sinh trưởng thực vật thuộc nhóm: IAA, Auxin, Giberrillin

vào môi trường Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Azotobacter

chroococcum, Azotobacter vinelandii, Azotobacter bejerinckii, Pseudomonas fluorescens, Gibberella fujikuroi

1.1.2.8 Phân bón vi sinh tăng cường hấp thu photpho, kali, sắt, mangan cho thực vật

Phân bón vi sinh tăng cường hấp thu photpho, kali, sắt, mangan cho thực vật: có chứa VSV (chủ yếu là nhóm nấm rễ, vi khuẩn, xạ khuẩn ) trong quá trình sinh trưởng, phát triển, thông qua hệ sợi cũng như những thể dự trữ, có khả năng tăng cường hấp thu các ion khoáng của cây Các chủng vi sinh được dùng

bao gồm Arbuscular mycorrhiza, Ectomycorrhiza, Ericoid mycorrhizae,

Rhizoctonia solani, Bacillus sp, Pseudomonas putida, P fluorescens Chao và P fluorescens Tabriz Loại PBVS này chưa được thương mại nhiều, vẫn còn đang

trong giai đoạn nghiên cứu

Các loại phân vi sinh được sử dụng chủ yếu để bón đại trà, bón lót trước khi trồng các loại cây ngắn ngày Với những cây dài ngày có thể bón thêm phân định kỳ từng đợt tùy theo mỗi loại cây Ngoài ra, để cây phát triển tốt hơn có thể

sử dụng các loại sản phẩm vi sinh khác đi kèm theo từng đợt như: thuốc trừ sâu

vi sinh, phân lân vi sinh… Trên thị trường hiện nay có một số loại phân vi sinh như: phân hữu cơ vi sinh sông Gianh, phân hữu cơ vi sinh Cao Nguyên

1.1.3 Ưu và nhược phân bón hữu cơ vi sinh

 Lợi ích của phân bón hữu cơ vi sinh

Trong điều kiện nhiệt đới của nước ta với đặc trưng nền nhiệt độ và độ ẩm không khí cũng như của đất cao thì tốc độ của quá trình khoáng hóa chất hữu cơ trong đất thường rất cao Vì vậy, nếu không có biện pháp bổ sung chất hữu cơ

5

cho đất thì độ phì nhiêu của đất giảm sút rất nhanh Theo Nguyễn Vy (1998), các chất hữu cơ bón vào đất Việt Nam phân giải nhanh, bình quân 9 tháng đến 1 năm gần như phân giải hết Theo Lương Đức Loan (1997), thì đất mới khai hoang có hàm lượng hữu cơ khá cao (5 – 6%), nhưng chỉ 4 – 5 năm canh tác cây

lương thực ngắn ngày thì chất hữu cơ giảm sút trung bình 50 – 60%(Trần Thu

- Ngoài tác dụng làm tăng sản lượng và cung cấp dinh dưỡng trực tiếp cho cây Các loại phân hữu cơ có thể cải thiện sự đa dạng sinh học (tuổi thọ đất)

và khả năng sản xuất lâu dài của đất

- Việc sử dụng phân hữu cơ vi sinh hiện nay giúp người trồng lúa giảm

30 – 40% lượng hóa học mà vẫn giữ vững năng suất

 Sự khác biệt giữa phân hữu cơ vi sinh và phân hóa học

Phân hóa học là những hóa chất có chứa các nguyên tố dinh dưỡng được

bón cho cây trồng nhằm nâng cao năng suất mùa màng (Trần Thu Hà, 2009 và

Nguyễn Thanh Hiền, 2003)

6

Bảng 1.1 Sự khác nhau giữa phân hữu cơ vi sinh và phân hóa học

Không gây ô nhiễm môi trường nước Gây ô nhiễm môi trường nước do

lượng NO3 - tồn dư trong đất Sản xuất ra sản phẩm nông nghiệp an

toàn và hữu cơ

Gây ảnh hưởng đến chất lượng nông sản do lượng NO3 - tồn dư trong đất

Là các vi sinh vật sống nên thời gian

bảo quản không quá 6 tháng Không

được đóng gói kín, để không khí có thể

lọt vào được

Bảo quản được lâu, đóng gói kín

Phân vi sinh được ví như thuốc Bắc Phân bón hóa học được vi như thuốc

tây Bón quá phân vi sinh không sợ cây bị

lốp và đất sẽ được cải tạo hơn

Bón quá phân hóa học cây sẽ bị lốp và

Phân vi sinh giúp tạo nên sự phì nhiêu của đất canh tác từ đó tạo sự chống chịu và vững bền cho cây trồng để chúng nâng cao khả năng chống chịu sâu

7

bệnh Phân hữu cơ đảm bảo cho con người và cây trồng sống trong một môi trường an toàn và không bị nhiễm độc Dùng phân hữu cơ sẽ tạo sự cân bằng về môi trường và một điều quan trọng là thúc đẩy việc sử lý các chế phẩm hữu cơ tồn đọng gây ô nhiễm môi trường trở thành phân bón

Phân hóa học làm gia tăng sự mẫn cảm của cây trồng với các loại bệnh Phân hóa học có thể làm cây trồng mẫn cảm với các loại bệnh hơn qua việc giết chết các sinh vật trong đất mà các sinh vật này bảo vệ cho cây trồng khỏi bị một chủng bệnh nào đó

Phân hóa học ngăn cản sự hấp thụ các dưỡng chất cần thiết quanh vùng long hút của rễ cây, keo đất từ mùn hữu cơ chuyển hầu hết các chất khoáng từ dung dịch đất sang hệ thống rễ cây và đi vào cây trồng Những hạt mùn sẽ có hấp lực đối với các nguyên tố dinh dưỡng như: đạm, lân, kali và các nguyên tố kim loại khác Khi phân bón hóa học được bón vào đất năm này qua năm khác

sẽ gây nên sự thay đổi cơ bản về cấu trúc của các hạt mùn hữu cơ và khi sử dụng liên tiếp, quá nhiều các phần tử phân bón được đưa vào đất để mong đạt được sự phát triển mạnh và nhanh của cây trồng

Phân hóa học diệt các tập đoàn vi sinh vật: đất cần phải được coi như vật thể sống Khi phân hóa học được sử dụng năm này qua năm khác,các axit được tạo thành sẽ phá hủy các chất mùn hữu cơ phì nhiêu được tạo ra từ sự phân rã của các cơ thể sinh vật đất đã chết Các chất mùn này có tính năng liên kết các hạt đá li ti với nhau tạo nên sự phì nhiều của đất canh tác Trong lớp đất thiếu khí và có tính axit này mật độ sinh vật bị thay đổi và có thể bị chết

Phân hóa học nguy hiểm và độc hại: một số phân hóa học chứa hợp chất Nitrat Khi được bón xuống đồng ruộng, nước mưa làm trôi các chất Nitrat này xuống ao hồ song suối làm phát triển các loại rong tảo, khi rong tảo chết đi, quá trình phân hủy sẽ sử dụng rất nhiều oxy trong nước, hậu quả là làm nước bị thiếu dưỡng khí và làm các sinh vật không thể sống được

1.1.4 Tình hình xử lý chất thải thành phân bón hữu cơ

a Trên thế giới

8

Hutchingson và Richards là người đầu tiên nghiên cứu quá trình ủ phân

Từ năm 1926 đến năm 1941, Warksman và các cộng tác viên nghiên cứu sự phân hủy hiếu khí bã thực vật, động vật Ông đã đưa ra kết luận nhiệt độ và các

nhóm vi sinh vật có ảnh hưởng đến sự phân giải chất thải hữu cơ (Dinesh K

Maheshwari, 2014)

Golass và cộng sự đã nghiên cứu các nguyên tắc cơ bản của phân ủ hỗn hợp rác thải và bùn cống Các tác nhân môi trường có liên qan đến hiệu quả của việc ủ phân: nhiệt độ, độ thoáng khí, kích thước cơ chất, tần số đảo trộn, đặc biệt

là tỉ lệ C/N của nguyên liệu thô có liên quan đến hiệu quả của việc ủ phân

(Golass, 1950)

Trong những năm gần đây, nhiều tác giả đã nghiên cứu sâu việc sản xuất

và sử dụng phân bón hữu cơ đã chứng minh được ưu điểm và hiệu quả trong việc tăng năng suất cây trồng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường cũng như tận dụng các phế phụ phẩm nông nghiệp

Chandramohan Marimuthu và cộng sự nghiên cứu sử dụng các chất thải

hữu cơ và phân bón để sản xuất phân bón sinh học hiệu quả và nghiên cứu ứng dụng tại quận Tiruchirapalli của Nam Ấn Độ Kết quả đã chứng minh rằng việc sản xuất phân bón hữu cơ từ chất thải nông nghiệp là phương pháp đơn giản, giảm chi phí sản xuất, vận chuyển và lao động Sau 120 ngày ủ, phân hữu áp dụng vào trồng cây có tác dụng tốt: cây khỏe mạnh, kháng bệnh, với khả năng chịu áp lực gió Ngoài ra, phân còn làm tăng cường độ phì nhiêu cho đất trồng

sau khi thu hoạch (Chandramohan Marimuthu, 2010)

Trong nghiên cứu của Soh-Fong Lim, phân bón sinh học đã được nghiên cứu sản xuất từ phế phụ phẩm của một số loại quả bằng lên men rắn Phân hữu

cơ tạo thành có các giá trị pH, hàm lượng Kali, nitơ và các chất dinh dưỡng cao,

áp dụng vào trồng rau cho thấy rau có trọng lượng sinh khối tươi, chiều cao và

chiều dài dễ cao hơn so với sử dụng phân hóa học (Soh – Fong Lim, 2014)

Vidhya Devi và cộng sự cũng đã nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ từ phế phụ phẩm rau quả như: dưa hấu, ổi đu đủ, dứa, na… bằng quá trình lên men rắn

9

và bổ sung các chủng vi sinh vật như: vi khuẩn, nấm mốc, nấm men Kết quả cho thấy việc áp dụng phân bón hữu cơ đã mang lại hiệu quả cao trong việc nảy

mầm hạt và ngăn chặn bệnh của rễ (Vidhya Devi, 2017)

Tác giả Christian O.Asadu và cộng sự của ông mới đây cũng đã nghiên

cứu so sánh hiệu quả của việc sử dụng phân bón sinh học (được sản xuất từ chất thải nông nghiệp bao gồm bùn thải và mùn cưa, sử dụng chế phẩm vi sinh

Actinomyces) với việc sử dụng phân bón hóa học áp dụng trên đồng ruộng trồng

ngô Kết quả đã chứng minh rằng phân bón sinh học đã tăng cường sự phát triển

của ngô đáng kể hơn so với phân hóa học (Christian O.Asadu, 2018)

b Ở Việt Nam

Việt Nam là một nước nông nghiệp với khoảng 74% dân số làm nghề nông, do vậy phế thải nông nghiệp rất lớn, đồng thời với khí hậu nóng ẩm quá trình phân hủy phế thải xảy ra rất mạnh mẽ vì thế việc xử lý phế thải làm phân ủ

giảm thời gian ủ và có tác dụng tốt trên cây trồng (Phạm Văn Ty, 2001)

Tác giả Nguyễn Xuân Thành và cộng sự đã nghiên cứu xử lý rác thải sinh hoạt và phế thải bùn mía bằng vi sinh vật và tái chế phế thải thành phân hữu Kết quả cho thấy khi xử lý chế phẩm vi sinh vật vào đống ủ phế thải có tác dụng làm tăng vi khuẩn tổng số hiếu khí, vi khuẩn phân giải xenluloza, nấm tổng số so với đối chứng Hàm lượng chất dinh dưỡng dễ tiêu và độ xốp tăng so với đống ủ không được xử lý Phân hữu cơ được tái chế từ phế thải đạt TCVN – 123B –

1996, chất lượng phân sau 4 tháng vẫn đạt TCVN Khi thử nghiệm trên cây đậu tương cho kết quả: phân hữu cơ vi sinh tái chế từ phế thải, rác thải hữu cơ có tác dụng làm tăng chiều cao cây, trọng lượng, tăng cường độ N phân tử và tăng

(Nguyễn Xuân Thành, 2004)

Trong nghiên cứu của Đào Châu Thu và cộng sự, đã áp dụng công nghệ vi sinh với phương pháp ủ phân bán hiếu khí, thời gian 50-60 ngày, đã sản xuất được hơn 10 tấn phân hữu cơ sinh học từ phế thải nông nghiệp có chất lượng tốt Kết quả thử nghiệm bón phân hữu cơ sinh học từ rác thải trên 4 loại rau bắp cải,

cà chua, cà rốt, đậu đũa trên đồng ruộng đều cho kết quả khả quan về các chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất, chất lượng rau an toàn và hiệu quả kinh tế hơn các

công thức bón toàn phân vô cơ hoặc bón phân chuồng (Đào Châu Thu, 2015)

Phạm Thị Hà Nhung và cộng sự khi nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ từ

lá táo theo quy mô hộ gia đình đã xây dựng công thức ủ phân từ lá táo, rơm rạ,

thân cây ngô, đạm, lân, kali và chế phẩm vi sinh Trichoderma Sau 70 ngày, sản

phẩm phân hữu cơ tơi, xốp, có màu đen đặc trưng, hàm lượng dinh dưỡng tốt với 16,221% OM; 1,435% N; 0,256% P2O5; 0,316% K2O; pH đạt mức 7,42 thích hợp cho nhiều cây trồng Thử nghiệm trồng rau cải với phân từ thí nghiệm

cho thấy sinh trưởng của cây tốt hơn nhiều so với trồng trên nền đất trắng (Phạm

Thị Hà Nhung, 2016)

Hồ Bích Liên và cộng sự đã kết hợp hai thành phần là rác thải sinh hoạt

và lá cây cao su (Hevea brasiliensis) có bổ sung chế phẩm sinh học

Trichoderma nhằm mục đích tạo ra một loại giá thể mới phục vụ cho nông

nghiệp và đồng thời góp phần giảm ô nhiễm môi trường hiện nay Kết quả nghiên cứu đã cho thấy: Giá thể được sản xuất từ nguyên liệu rác thải sinh hoạt

11

và lá cây cao su ở tỷ lệ 1:1,5 và bổ sung nồng độ chế phẩm sinh học Trichoderma 2% cho kết quả tối ưu nhất so với các tỷ lệ còn lại với hàm lượng đạm tổng là 1,68%, hàm lượng đạm dễ tiêu là 0,044%, không nhiễm coliform,

giá thành sản xuất 1kg giá thể thấp nhất là 4.250 VNĐ/kg (Hồ Bích Liên, 2016)

Tác giả Nguyễn Thị Thu Thủy cũng đã nghiên cứu tuyển chọn được ba chủng vi sinh vật có khả năng phân giải cellulose mạnh bao gồ nấm mốc, xạ khuẩn và vi khuẩn Ủ phế phụ phẩm nông nghiệp với các chủng vi sinh vật tuyển chọn cho thấy khả năng phân giải cellulose của chúng rất tốt (giảm 75,0% cellulose so với đối chứng) và hàm lượng đạm, lân, kali tổng số đều tăng hơn so

với đối chứng (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2017)

Nhờ có sự thay đổi trong nhận thức về môi trường và những kết quả khả quan trong nghiên cứu mà việc xây dựng các cơ sở xử lý, tái chế phế thải ngày càng tăng lên Các nghiên cứu và ứng dụng trong xử lý phế thải và tái chế tạo phân hữu cơ đã bước đầu góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm đồng thời mở ra hướng đi mới trong việc khắc phục hậu quả của thời đại công nghiệp, dần thay đổi phương thức sản xuất nông nghiệp hiện nay để hướng tới nền nông nghiệp

bền vững – nền nông nghiệp hữu cơ

1.2 Chất thải rắn hữu cơ

12

1.2.2 Thành phần của chất thải rắn hữu cơ

Chất thải hữu cơ có thể được chia thành ba loại là:

- Chất thải hữu cơ công nghiệp;

- Chất thải hữu cơ nông nghiệp;

- Chất thải hữu cơ trong sinh hoạt

Phần rác thải sinh hoạt chiếm khoảng 10%, công nghiệp và nông nghiệp tương ứng chiếm 40% và 50%

a Chất thải hữu cơ công nghiệp

Các loại chất thải hữu cơ phát sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp của nhà máy, xí nghiệp: vỏ cà phê, bã mía, vỏ lạc… trong các nhà máy chế biến Phế liệu từ nhà máy giấy, nhà máy sợi, những làng nghề chế biến tinh bột…

Lượng hữu cơ công nghiệp ở nước ta những năm gần đây phát sinh rất lớn, đặc biệt là ở những vùng có ngành công nghiệp phát triển như Hà Nội, Quảng Ninh, Hải Dương, TP Hồ Chí Minh, Bình Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu Riêng TP Hồ Chí Minh, trong năm 2016, khối lượng hữu cơ công nghiệp ước phát sinh khoảng 1.500 - 2.000 tấn/ngày từ hơn 2.000 nhà máy lớn và khoảng 10.000 cơ sở sản xuất vừa và nhỏ, nằm trong và ngoài các khu công nghiệp và

cụm công nghiệp (Lê Hoàng Anh, Mạc Thị Minh Trà, Nguyễn Thị Bích Loan,

2018)

b Chất thải rắn hữu cơ nông nghiệp

Ước tính mỗi năm khu vực nông thôn phát sinh khoảng 76 triệu tấn rơm

rạ và khoảng 47 triệu tấn chất thải chăn nuôi Các phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, phần thân thải bỏ của các cây trồng ngắn ngày (ngô, đậu ) hay các loại

vỏ, chất thải sau sơ chế (điều, cà phê ) chiếm một lượng khá lớn Tuy nhiên không được tính toán trong thống kê lượng hữu cơ phát sinh của các địa phương cũng như toàn quốc Bên cạnh đó, chất thải hữu cơ trong chăn nuôi đang là một trong những nguồn thải lớn ở nông thôn Theo ước tính, có khoảng 40 - 70% (tùy theo từng vùng) chất thải hữu cơ chăn nuôi được xử lý, số còn lại thải trực

13

tiếp thẳng ra ao, hồ, kênh, rạch gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng (Lê

Hoàng Anh, Mạc Thị Minh Trà, Nguyễn Thị Bích Loan, 2018)

c Chất thải rắn hữu cơ sinh hoạt

Trong các nguồn phát sinh hữu cơ, lượng hữu cơ sinh hoạt đô thị tăng nhanh theo quy mô dân số đô thị Ước tính lượng hữu cơ sinh hoạt ở các đô thị phát sinh trên toàn quốc tăng trung bình 10 ÷ 16 % mỗi năm Lượng hữu cơ sinh hoạt đô thị tăng mạnh ở các đô thị lớn như Tp Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Hải Phòng, nơi có tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa tăng nhanh, chiếm tới 45,24%, tổng lượng hữu cơ sinh hoạt phát sinh từ tất cả các đô thị lớn trên cả nước; Tỷ lệ hữu cơ sinh hoạt chiếm khoảng 60 - 70% tổng lượng hữu cơ đô thị (một số đô thị tỷ lệ này lên đến 90%) Tại khu vực nông thôn, lượng hữu cơ sinh hoạt phát sinh trung bình khoảng 0,33 kg/người/ngày Vùng đồng bằng sông Hồng và Cửu Long là 0,4 kg/người/ngày, thấp nhất là vùng núi phía Bắc (0,2 kg/người/ngày) Đến nay, số lượng hữu cơ sinh hoạt nông thôn hiện chưa được

thống kê đầy đủ do công tác quản lý hữu cơ sinh hoạt nông thôn còn hạn chế (Lê

Hoàng Anh, Mạc Thị Minh Trà, Nguyễn Thị Bích Loan, 2018)

Công tác thu gom hữu cơ tại nông thôn cũng đã được chú trọng trong những năm gần đây, tuy nhiên, cũng chủ yếu tập trung ở các khu vực nông thôn vùng đồng bằng Khu vực miền núi, do tập quán sinh hoạt, rác thải sinh hoạt phần lớn vẫn được các hộ dân tự thu gom và xử lý tại nhà (đổ ra vườn) Theo thống kê có khoảng 60% số thôn hoặc xã tổ chức thu dọn định kỳ, trên 40% thôn, xã đã hình thành các tổ thu gom rác thải tự quản Tỷ lệ thu gom hữu cơ sinh hoạt tại khu vực nông thôn mới đạt khoảng 40 - 55%.Theo báo cáo của Cục

Hạ tầng kỹ thuật, Bộ Xây dựng, tính đến tháng 11/2016, cả nước có khoảng 35 nhà máy xử lý hữu cơ tập trung tại các đô thị được đầu tư xây dựng và đi vào vận hành Tổng công suất xử lý theo thiết kế khoảng 7.500 tấn/ngày Số lượng lò đốt hữu cơ sinh hoạt có khoảng 50 lò đốt, đa số là các lò đốt cỡ nhỏ, công suất

xử lý dưới 500kg/giờ Ngoài ra, cả nước có khoảng 660 bãi chôn lấp hữu cơ sinh hoạt (chưa thống kê được đầy đủ các bãi chôn lấp nhỏ rải rác ở các xã) với tổng

14

diện tích khoảng 4.900ha.Tuy nhiên, trong đó chỉ có 203 bãi chôn lấp hợp vệ sinh Nhiều xã, đặc biệt các xã miền núi,chưa có các bãi rác tập trung, thiếu người và phương tiện chuyên chở rác, chủ yếu hình thành bãi rác tự phát, là

nguồn gây ô nhiễm môi trường (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2019)

1.2.3 Các biện pháp xử lý chất thải hữu cơ

Tại Việt Nam, hoạt động phân loại chất thải hữu cơ tại nguồn chưa được phát triển rộng rãi, điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị kỹ thuật còn hạn chế, phần lớn phương tiện thu gom chất thải hữu cơ không đạt quy chuẩn kỹ thuật và không đảm bảo vệ sinh môi trường Các điểm tập kết chất thải hữu cơ (điểm hẹn, trạm trung chuyển) chưa được đầu tư xây dựng đúng mức, gây mất vệ sinh.Tại nhiều khu vực, hệ thống vận chuyển chưa đáp ứng nhu cầu vận chuyển chất thải hàng ngày, gây tình trạng tồn đọng chất thải trong khu dân cư

Theo Tổng cục Thống kê, năm 2016, cả nước thu gom được trên 33.167 tấn hữu cơ, trong đó tổng lượng hữu cơ thông thường thu gom được xử lý đạt tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia tương ứng đạt khoảng 27.067 tấn (chiếm tỷ lệ 81%) Như vậy, vẫn còn khoảng 5.100 tấn hữu cơ được thu gom nhưng chưa được xử lý theo quy định, chưa kể lượng lớn hữu cơ chưa được thu

gom, đã và đang gây ô nhiễm môi trường (Lê Hoàng Anh, Mạc Thị Minh Trà,

Nguyễn Thị Bích Loan, 2018)

a Phương pháp thiêu đốt

Thiêu đốt là phương pháp phổ biến hiện nay trên thế giới để xử lý chất thải rắn nói chung, đặc biệt là đối với chất thải rắn độc hại công nghiệp, chất thải nguy hại y tế nói riêng Xử lý khói thải sinh ra từ quá trình thiêu đốt là một vấn

đề cần đặc biệt quan tâm Phụ thuộc vào thành phần khí thải, các phương pháp

xử lý phù hợp có thể được áp dụng như phương pháp hoá học (kết tủa, trung hoà, ôxy hoá…), phương pháp hoá lý (hấp thụ, hấp phụ, điện ly), phương pháp

cơ học (lọc, lắng)…

Thiêu đốt chất thải rắn là giai đoạn xử lý cuối cùng được áp dụng cho một

số loại chất thải nhất định không thể xử lý bằng các biện pháp khác Đây là giai đoạn ôxy hoá nhiệt độ cao với sự có mặt của ôxy trong không khí, trong đó có

15

rác độc hại được chuyển hoá thành khí và các thành phần không cháy được Khí thải sinh ra trong quá trình thiêu đốt được làm sạch thoát ra ngoài môi trường không khí Tro xỉ được chôn lấp

Phương pháp thiêu đốt được sử dụng rộng rãi ở một số nước như Nhật Bản, Đức, Thuỵ Sĩ, Hà Lan, Đan Mạch… là những nước có số lượng đất cho các khu thải rác bị hạn chế Xử lý chất thải bằng phương pháp thiêu đốt có ý nghĩa quan trọng là làm giảm bớt tới mức nhỏ nhất chất thải cho khâu xử lý cuối cùng

là chôn lấp tro, xỉ Mặt khác, năng lượng phát sinh trong quá trình thiêu đốt có thể tận dụng cho các lò hơi, lò sưởi hoặc các nghành công nghiệp cần nhiệt và phát điện Mỗi lò đốt cần phải được trang bị một hệ thống xử lý khí thải, nhằm

khống chế ô nhiễm không khí do quá trình đốt có thể gây ra (Nguyễn Đức Khiển,

2020)

Mặc dù phương pháp xử lý bằng thiêu đốt đòi hỏi chi phí xử lý cao nhưng vẫn thường áp dụng để xử lý rác thải độc hại như rác thải y tế và công nghiệp vì các phương pháp này xử lý tương đối triệt để chất gây ô nhiễm

Quá trình thiêu đốt rác thải thường được thực hiện trong các lò đốt rác chuyên dụng ở nhiệt độ cao,thường từ 850 đến 1.100oC Bản chất của quá trình

là tiến hành phản ứng cháy, tức phản ứng ôxy hoá rác thải bằng nhiệt và ôxy của không khí Nhiệt độ phản ứng được duy trì bằng cách bổ sung năng lượng như năng lượng điện hay nhiệt toả ra khi đốt cháy nhiên liệu như gas, dầu diezen…

Hiện tại, ở Việt Nam xử lý chất thải rắn nguy hại y tế chủ yếu bằng lò đốt công suất nhỏ được trang bị cho từng bệnh viện Tuy nhiên, các bệnh viện lớn tuyến trung ương trực thuộc Bộ Y tế có công tác thu gom, phân loại, vận chuyển

và xử lý chất thải y tế được thực hiện tốt Các bệnh viện tuyến tỉnh, huyện, việc

xử lý chất thải y tế phụ thuộc nhiều vào điều kiện kinh tế từng tỉnh Số bệnh viện tuyến huyện được trang bị lò đốt đạt tiêu chuẩn rất ít Vì vậy, chất thải y tế thường được đốt bằng lò đốt thủ công hoặc chôn lấp trong khu đất của bệnh viện

Đối với rác thải nguy hại công nghiệp được xử lý bằng phương pháp đốt thì gần như tuân theo nguyên lý đốt của chất thải y tế nhưng công suất lò lớn hơn Hiện tại, các khu công nghiệp có đầu tư khu xử lý chất thải rắn nguy hại tập

16

trung không nhiều Các chất thải rắn nguy hại thường được doanh nghiệp hợp đồng với công ty, đơn vị có chức năng, được cấp giấy phép vận chuyển và xử lý chất thải rắn nguy hại xử lý Tại Việt Nam, các công ty môi trường đô thị (viết tắt là URENCO) vẫn là những đơn vị hàng đầu trong xử lý chất thải rắn nguy hại Công ty nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các lò đốt chất thải rắn công suất lớn đặt tại một số địa điểm, phục vụ nhu cầu xử lý chất thải khu vực xung quanh

b Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh

Trong các phương pháp xử lý và tiêu huỷ chất thải rắn trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng, chôn lấp là phương pháp phổ biến và đơn giản nhất Phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới Về thực chất, chôn lấp là phương pháp lưu giữ chất thải trong một khu vực

và có phủ đất lên trên

Phương pháp chôn lấp thường áp dụng cho đối tượng chất thải rắn là rác thải

đô thị không được sử dụng để tái chế, tro xỉ của các lò đốt, chất thải công nghiệp Phương pháp chôn lấp cũng thường áp dụng để chôn lấp chất thải nguy hại, chất thải phóng xạ ở các bãi chôn lấp có thiết kế đặc biệt cho rác thải nguy hại

Chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp kiểm soát sự phân huỷ của các chất rắn khi chúng được chôn nén và phủ lấp bề mặt Chất thải rắn trong bãi chôn lấp sẽ bị tan rữa nhờ quá trình phân huỷ sinh học bên trong để tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như axit hữu cơ, nitơ, các hợp chất amon và một số khí như CO2, CH4

Tại miền Bắc, bãi chôn lấp rác thải Nam Sơn (Sóc Sơn, Hà Nội) là bãi chôn lấp rác lớn nhất, chịu trách nhiệm xử lý rác cho toàn thành phố Hà Nội Mỗi ngày bãi chôn lấp rác Nam Sơn tiếp nhận khoảng 3.000 tấn rác và có thể tăng lên 4.000 tấn/ngày trong 2 năm tới Hiện tại, bãi Nam Sơn đã lấp đầy 6/9 ô chôn lấp

Tại thành phố Hồ Chí Minh, mỗi ngày có khoảng 6.000 tấn rác được đem tới các bãi chôn lấp Tuy nhiên, vì lý do quỹ đất và địa hình nên tại thành phố

Hồ Chí Minh có nhiều bãi chôn lấp phục vụ công tác xử lý chất thải rắn của thành phố

17

Bãi chôn lấp Gò Cát tại thành phố Hồ Chí Minh đã từng là bãi chôn lấp chính của thành phố Hồ Chí Minh Tuy nhiên, hiện nay đã đóng cửa bãi chôn lấp vì bãi đã đầy

Hiện nay, bãi chôn lấp rác Gò Cát tuy đã đóng cửa nhưng hệ thống xử lý nước rác, hệ thống thu hồi khí gas và thiết bị máy phát điện vẫn tiếp tục hoạt động

Ngoài ra, thành phố Hồ Chí Minh có bãi chôn lấp Phước Hiệp, thuộc Khu liên hợp xử lý chất thải rắn Tây Bắc Bãi chôn lấp này có diện tích trên 22,8 ha, công suất xử lý rác trung bình khoảng 3.000 tấn/ngày, được xây dựng với tổng kinh phí trên 197 tỷ đồng Công nghệ xử lý của bãi rác này là công nghệ chôn lấp rác hợp vệ sinh, nước rỉ rác tại bãi sẽ được thu gom bằng hệ thống ống nhựa HDPE và dẫn về trạm xử lý nước thải tập trung, sau đó xả vào kênh Thầy Cai

Ngày 16/2/2008, Công ty Môi trường Đô thị thành phố Hồ Chí Minh đã chính thức đưa vào hoạt động bãi chôn lấp rác số 2 tại Khu liên hiệp xử lý chất thải rắn Phước Hiệp – Củ Chi Đây là bãi chôn lấp rác thay thế cho bãi chôn lấp 1A (đã hết khả năng tiếp nhận vào đầu năm 2008) có sức chứa khoảng 4,464 triệu tấn rác, công suất tiếp nhận trung bình 2.000 tấn/ngày và tối đa trên 4.000 tấn/ngày, thời gian khai thác 5 năm với tổng mức vốn đầu tư trên 350 tỷ đồng (100% vốn do công ty đầu tư)

Bãi chôn lấp rác Đa Phước thuộc Khu liên hiệp xử lý chất thải rắn Đa Phước chủ yếu phục vụ xử lý rác thải khu vực phía nam thành phố Hồ Chí Minh Tổng diện tích khu liên hợp là 73,64 ha trong đó diện tích để xây dựng ô chôn rác là 29,7 ha với công suất tiếp nhận 3000 tấn/ngày đêm Dự kiến bãi rác

sẽ hoạt động 4 năm rồi đóng cửa

Ngoài hai thành phố lớn Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh có bãi chôn lấp hợp vệ sinh quy mô lớn, việc thu gom, vận chuyển, xử lý rác được tổ chức quy củ thì tại các tỉnh thành khác, mặc dù cũng có bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh nhưng việc vận hành bãi rác còn gặp nhiều khó khăn Do đó, việc xử lý chất thải rắn bằng phương pháp chôn lấp tại Việt Nam vẫn cần phải được quan tâm và đầu tư nhiều

c Phương pháp ủ sinh học

18

Quá trình ủ sinh học áp dụng đối với chất hữu cơ không độc hại, lúc đầu

là khử nước, sau là xử lý cho tới khi nó thành xốp và ẩm.Độ ẩm và nhiệt độ được kiểm soát để giữ cho vật liệu luôn ở trạng thái hiếu khí trong suốt thời gian

ủ Quá trình tự tạo ra nhiệt riêng nhờ quá trình ôxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân huỷ là CO2, nước và các hợp chất hữu

cơ bền vững như lignin, xenlulo, sợi…

Đối với qui mô nhỏ (ví dụ như trang trại chăn nuôi), rác hữu cơ có thể áp dụng công nghệ ủ sinh học theo đống Đối với qui mô lớn có thể áp dụng công nghệ ủ sinh học theo qui mô công nghiệp Nhiệt độ,độ ẩm và độ thông khí được kiểm soát chặt chẽ để quá trình ủ là tối ưu

Tại Việt Nam, Nhà máy chế biến phế thải Cầu Diễn thuộc Công ty trách

nhiệm hữu hạn Nhà nước Một thành viên Môi trường Đô thị Hà Nội (URENCO)

là một trong những nhà máy đi đầu Việt Nam trong lĩnh vực ủ sinh học rác thải hữu cơ để chế biến phân compost

Ngoài ra, tại phía Bắc còn có nhà máy chế biến phế thải Việt Trì, nay đổi tên và phát triển thành Công ty trách nhiệm hữu hạn Nhà nước Một thành viên

xử lý và chế biến chất thải Phú Thọ cũng có kinh nghiệm lâu năm trong lĩnh vực

Quá trình ủ phân hữu cơ có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí và điều kiện bán hiếu khí:

 Ủ hiếu khí

Là quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật khi có mặt oxi (trong thời gian ủ đảm bảo oxy cho đống ủ bằng cách đảo trộn hàng tuần hoặc

 Ủ bán hiếu khí

Phương pháp này chia làm hai giai đoạn:

 Giai đoạn ủ hiếu khí: khoảng 8 – 10 ngày để nhiệt độ tăng cao nhằm diệt các vi sinh vật gây bệnh và cỏ dại

 Giai đoạn ủ yếm khí: sau thời gian ủ hiếu khí, dùng các vật liệu kín (ni lông, bùn) đắp kín bên ngoài đống ủ để không khí không lọt vào được Trong giai đoạn này hoạt động của vi sinh vật diễn ra trong điều kiện yếm khí

 Một số yếu tố ảnh hưởng tới sản xuất và chất lượng phân bón hữu cơ

 Nguyên liệu:

- Nguyên liệu chính: thường là phế thải nông nghiệp có nguồn gốc từ sinh khối xanh (thực vật) hoặc từ xác động vật

- Phân chuồng: Thường bổ sung với tỉ lệ nhỏ từ 10 – 25%

- Chế phẩm vi sinh: Bao gồm các chủng vi sinh vật có tác dụng phân giải nhanh các chất hữu cơ có trong phế thải như: Xenlulose, lignin, tinh bột, protein, lipit thành các chất dinh dưỡng dễ tiêu cho cây Ngoài ra chế phẩm còn có tác dụng tạo chất kháng sinh để tiêu diệt hoặc ức chế một số vi sinh vật gây bệnh cho cây trồng, tạo chất ức chế sinh trưởng hoặc tiêu diệt các vi sinh vật gây thối, làm mất mùi hôi thối hoặc hình thành các chất kích thích sinh trưởng thực vật, giúp cây phát triển tốt

- Nguyên liệu bổ sung: thường là các chất khoáng hoặc một số vật liệu nhằm giúp cân bằng dinh dưỡng ban đầu (tỉ lệ C/N, như: Đam, lân, kali (NPK), vôi bột, rỉ đường nhằm cung cấp cho vi sinh vật trong chế phẩm hoạt hóa nhanh và rút ngắn thời gian ủ phân

 Độ ẩm

20

Khi ủ cần hoà chế phẩm vi sinh vào nước, lượng nước cho vào tuỳ thuộc

độ ẩm của phế phụ phẩm và nguyên liệu Điều chỉnh để khi tưới trộn chế phẩm vào nguyên liệu sẽ được đều và đạt độ ẩm 45-50%

Cách kiểm tra độ ẩm khi ủ: Nếu thấy nước ngấm đều trong rác thải, phế thải và khi cầm vào thấy mềm là đạt độ ẩm cần thiết

Trong quá trình ủ cần duy trì độ ẩm để vi sinh vật hoạt động tốt bằng cách đậy kỹ và bổ sung nước nếu thiếu Khi đống ủ quá ướt thì ta bổ sung thêm nguyện liệu khô

 Độ thoáng khí

Vi sinh vật cần oxy để sinh trưởng nên khi ủ cần bổ sung nguyên liệu tạo độ xốp, khoảng 7 - 10 ngày đảo trộn và bổ sung nước giúp quá trình mùn hoá sẽ nhanh hơn Tác dụng của việc đảo trộn: Cung cấp thêm oxi, trộn đảo đều nguyên liệu với vi sinh vật, đều độ ẩm và thúc đẩy nhanh quá trình mùn hoá

 Nhiệt độ

Nhiệt độ thích hợp để vi sinh vật ưa nhiệt phân giải nhanh chất hữu cơ là

từ 40 - 50oC Để đảm bảo nhiệt độ, khi ủ cần làm tốt các điều kiện trên, không nên ủ ở hố hoặc bể xi măng kín và cần phải che đậy kỹ Trong quá trình ủ nhiệt

độ lên cao trên 50oC sẽ làm chết một số tác nhân có hại (vi sinh vật có hại, trứng giun sán, côn trùng…), làm cho đống ủ khô Vì vậy, nên đảo trộn và bổ sung nước khi đống ủ khô

Các công nghệ sản xuất tiên tiến cho phép rút ngắn thời gian ủ/xử lý nguyên liệu đầu vào qua việc điều chỉnh chính xác nhiệt độ, độ ẩm, pH trong các thiết bị xử lý kết hợp sử dụng các chủng vi sinh vật chức năng tạo ra các sản phẩm phân bón hữu cơ chất lượng cao Ngoài ra việc cơ giới hóa, tự động hóa các quá trình thu gom, xử lý, cung cấp, nghiền, sàng nguyên liệu; quá trình sấy, tạo hạt, đóng bao trong các dây chuyền sản xuất hiện đại cho phép nâng cao năng suất lao động, công suất sản xuất, giảm giá thành sản phẩm

1.4

21

1.3.2 Sơ đồ dây truyền công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh

 Quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ chất thải rắn hữu cơ

Hình 1.1 Sơ đồ quy trình sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh

Bước 1 Chuẩn bị nguyên liệu

 Nguyên liệu chính:

- Phân động vật bao gồm phân gà, vịt, lợn, trâu bò, phân dơi,…

- Phụ phế phẩm nông nghiệp như rơm rạ, vỏ trấu, thân cây lạc, đỗ, ngô,

bã mía, vỏ cà phê, bã ép dầu đậu tương, đậu lạc,…

- Cây phân xanh như bèo hoa dâu, lục bình (bèo tây), cốt khí, cúc quỳ (quỳ dại), điền thanh, vông, đậu mèo đen và xanh (mucuna), koodzu, muồng các loại,…

22

đánh tơi trước khi xử lý Có thể trộn với chất độn như than bùn, hoặc mùn cưa hoặc trấu hoặc phế phụ phẩm nông nghiệp theo tỷ lệ phù hợp để đạt độ ẩm theo yêu cầu Điều chỉnh pH: Dùng vôi bột hoặc nước vôi (tùy vào độ ẩm ban đầu của chất thải hữu cơ) để điều chỉnh pH của nguyên liệu (pH đạt 6,5 – 7,0)

Bước 2 Tuyển chọn chủng vi sinh vật

Để có được các chủng vi sinh vật có các đặc tính phân giải các hợp chất hữu cơ Xenlulose, tinh bột, để ứng dụng trong sản xuất phân hữu cơ, có thể phân lập từ các nguồn tự nhiên hoặc tuyển chọn các chủng vi sinh vật có sẵn trong phân hữu cơ

Bước 3: Phối trộn

- Hàng ngày kiểm tra nhiệt độ khối ủ Khi nhiệt độ trong khối ủ tăng và giữ ở mức ≥ 60oC trong 3 ngày liên tục (khoảng 5 – 7 ngày sau ủ), tiến hành đảo, trộn khối ủ bằng máy xúc theo nguyên tắc từ dưới lên và từ trong ra ngoài

Bổ sung nước nếu khối ủ bị khô;

- Tiếp tục theo dõi nhiệt độ khối ủ và đảo trộn lần 2 tương tự như lần 1, khi nhiệt độ trong khối ủ tăng và giữ ở mức ≥ 60oC trong 3 ngày liên tục (khoảng 7-10 ngày sau đảo trộn lần 1)

Bước 4: Đảo phân và bảo quản

Sau khi ủ 5 – 8 ngày, nhiệt độ đống ủ tăng lên cao khoảng 40 - 50oC Nhiệt độ này sẽ làm cho nguyên liệu bị khô và không khí cần cho hoạt động của

vi sinh vật cũng ít dần Vì vậy, cứ khoảng 7 - 10 ngày tiến hành kiểm tra nhiệt

độ, độ ẩm, đảo trộn và nếu nguyên liệu khô thì bổ sung nước

Đối với nguyên liệu là phế thải nông nghiệp, phân chuồng thường ủ 30 -

23

- Chế phẩm vi sinh: Bao gồm các chủng vi sinh vật có tác dụng phân giải nhanh các chất hữu cơ có trong phế thải như: Xenlulose, lignin, tinh bột, protein, lipit thành các chất dinh dưỡng dễ tiêu cho cây Ngoài ra chế phẩm còn có tác dụng tạo chất kháng sinh để tiêu diệt hoặc ức chế một số vi sinh vật gây bệnh cho cây trồng, tạo chất ức chế sinh trưởng hoặc tiêu diệt các vi sinh vật gây thối, làm mất mùi hôi thối hoặc hình thành các chất kích thích sinh trưởng thực vật, giúp cây phát triển tốt

- Nguyên liệu bổ sung: thường là các chất khoáng hoặc một số vật liệu nhằm giúp cân bằng dinh dưỡng ban đầu (tỉ lệ C/N, như: Đam, lân, kali (NPK), vôi bột, rỉ đường nhằm cung cấp cho vi sinh vật trong chế phẩm hoạt hóa nhanh và rút ngắn thời gian ủ phân

Trong khi ủ phân hữu cơ cần lưu ý một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến quá trình ủ phân như sau:

 Tỉ lệ C/N: Tỉ lệ C/N rất quan trọng, tỉ lệ này tốt nhất nằm trong khoảng

25 – 30/1 để thúc đẩy quá trình ủ Theo Tăng Thanh Nhân và cs (2010) nếu tỉ lệ C/N dưới 25/1 thì nitơ sẽ bị thất thoát dưới dạng amoniac Nếu tỉ lệ này cao hơn thì đòi hỏi phải có quá trình oxi hóa carbon thừa và trải qua nhiều chu kỳ biến đổi để đạt được tỉ lệ C/N sau cùng là 10/1

 Độ ẩm và độ thông thoáng: Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ nằm trong khoảng từ 50 – 60% Quá trình phân hủy sẽ ngừng lại khi độ ẩm xuống dưới 15% Tuy nhiên, khi độ ẩm quá cao sẽ ảnh hưởng đến sự thông thoáng, tức điều

kiện hiếm khí làm ức chế các vi sinh vật hiếu khí (Bùi Xuân An, 2004)

 Chất mồi: Trong quá trình ủ có thể sử dụng các chất mồi để đẩy nhanh quá trình phân hủy Chất mồi dạng chế phẩm hỗn hợp vi sinh vật, chất triết từ thảo mộc là những chất thường được sử dụng trong quá trình ủ có tác dụng thúc

đẩy quá trình phân hủy (Biddlestone và cs, 1978 dẫn theo Trần Thị Mỹ Hạnh,

2005, Nguyễn Văn Phước 2012)

24

 Kích thước hạt của chất độn: Kích thước nhỏ làm tăng độ bám của vi

sinh vật và diện tích tiếp xúc, nhưng cần lưu ý đến độ xốp của đống ủ (Bùi Xuân

Ba, 2004)

 Nhiệt độ: Nhiệt độ đống ủ cao chứng tỏ quá trình diễn ra tốt, có thể diệt được các mầm bệnh trong chất hữu cơ Thường nhiệt độ tăng 45 – 60oC trong đó

4 – 6 ngày Nếu nhiệt độ trên 70oC sẽ ức chế, thậm chí tiêu diệt các vi sinh vật

có lợi (Bùi Xuân Ba, 2004)

 Nhu cầu oxy: quá trình ủ phân hiếu khí cần một lượng oxy cần thiết để các vi sinh vật phân giải chất thải việc cung cấp oxy có thể thực hiện các biện pháp thủ công như đảo đống theo chu kỳ thời gian, đặt các ống thông bằng ống

tre vào đống ủ

25

PHẦN 2: MỤC TIÊU_NỘI DUNG_VẬT LIỆU

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn Bacillus ứng

dụng làm phân bón vi sinh từ chất thải hữu cơ

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn Bacillus có khả năng tạo phân

bón hữu cơ vi sinh

- Nghiên cứu tạo chế phẩm phân bón hữu cơ vi sinh từ các chủng vi khuẩn

Bacillus đã tuyển chọn được

2.3 Vật liệu nghiên cứu

- Các mẫu (đất, cỏ, thân cây mục) được lấy từ rừng Núi Luốt, trường Đại học Lâm Nghiệp

- Phân lập một số chủng vi khuẩn Bacillus từ mẫu chế phẩm Nano

Trichoderma Bacillus, chế phẩm được cung cấp bởi Học viện Nông nghiệp Việt

Nam

- Một số chủng vi khuẩn Bacillus được cung cấp từ bộ môn Công nghệ

Vi sinh – Hóa Sinh, Viện Công nghệ Sinh học Lâm nghiệp thuộc Trường Đại học Lâm Nghiệp

- Hóa chất:

Các hóa chất dùng trong phân lập và tuyển chọn vi khuẩn bao gồm: Pepton, Cao Nấm Men (Ấn Độ); NH4Cl; MgSO4.7H2O; CaCl2.2H2O; FeCl3.6H2O; MnSO4, NaOH; NaCl; bộ nhuộm màu gram; xanh metylen; CMC; Tinh bột;

26

Dung dịch Amoniac làm việc (1ml = 10µg NH3): Pha loãng dung dịch Amoniac chuẩn 100 lần Lưu ý cân và pha loãng thật chính xác

- Môi trường thí nghiệm:

Bảng 2.1 Danh sách môi trường sử dụng và thành phần

STT Tên môi trường Mục đích Thành phần Khối lượng(g/l)

1 Môi trường phân lập Luria

Broth (LB)

Phân lập, nuôi cấy

Peptone Cao nấm men NaCl

Glucose Cao nấm men Axit casamino Agar

Cơ chất ( Tinh bột, CMC, Pectin) Agar

1%

20

5 Môi trường Pikovskaya’s Xác định

chủng có khả năng phân giải photpho khó tan

Glucose

Ca3(PO4)2

(NH4)2SO4

NaCl KCl MgSO4 7H2O Yeast extract MnSO4.H2O FeSO4.7H2O Agar

10

5 0,5 0,2 0,2 0,1 0,5 0,002 0,002

18

6 Môi trường Ashby Xác định

chủng có khả năng cố định Nitơ

Mannitol

K2HPO4

MgSO4 7H2O NaCl

K2SO4

CaCO3

20 0,2 0,2 0,2 0,1

5

- Thiết bị nghiên cứu:

27

Bảng 2.2 Các thiết bị sử dụng trong thí nghiệm

Tên thiết bị Xuất xứ Tên thiết bị Xuất xứ

Nồi hấp

thanh trùng Nhật Bản Cân phân tích Anh

+ Ống nghiệm, bình tam giác, bình scod, đĩa petri;

+ Cốc đong, ống đong, ống fancol, ống effendof;

+ Pipet malt, đầu côn, pipet thủy tinh;

+ Que cấy ria, que cấy chấm điểm, que chang mẫu thủy tinh;

+ Sắc ký bản mỏng

28

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phân lập chủng vi khuẩn Bacillus có khả năng tao chế phẩm phân

bón hữu cơ

Cách lấy mẫu: Lấy lớp lá cây mục cách khoảng 5 – 10cm của lớp cỏ

trong rừng và mẫu chế phẩm Nano Trichoderma Bacillus Cân chính xác 1g mẫu

phân cho vào bình tam giác có chứa 9ml nước muối sinh lý vô trùng, lắc đều, đun cách thủy ở 70oC trong thời gian 30 phút, được nồng độ pha loãng 10-1 Pha loãng dần dung dịch đến nồng độ 10-6 Lấy 0,1ml dung dịch ở cách nồng độ 10-2đến 10-6 nhỏ và dàn đều trên đĩa petri chứa môi trường nuôi cấy Nuôi trong tủ

ấm nhiệt độ 37oC,thời gian 24 – 48 giờ sao cho có thể nhìn thấy rõ các khuẩn lạc riêng biệt

Hình 2.1 Chế phẩm Trichoderma Bacillus

Trichoderma và Bacillus là hai vi sinh vật kiểm soát sinh học khả thi nhất

ngăn chặn nhiều tác nhân nấm gây bệnh Chúng cung cấp đa dạng các loài nấm

và VSV có lợi cho đất, làm gia tăng mật độ vi sinh vật có lợi, tạo sự áp đảo và

ức chế nấm, vi khuẩn có hại

Trichoderma được xem là nhân tố tiềm năng, có khả năng kiểm soát sinh học

và kích tính tăng trưởng nhiều loại cây trồng nhờ sự cạnh tranh với tác nhân gây bệnh, sinh chất kháng nấm Bên cạnh đó, nhiều chủng Bacillus đã được báo cáo

có khả năng kiểm soát sinh học một số loại bệnh cây trồng đồng thời có hoạt tính kích thích tăng trưởng cây trồng

29

Thành phần: chế phẩm gồm nấm đối kháng trichoderma và vi nấm bacillus đã

được hoạt hóa ở dạng nước

Công dụng:

cỏ… thành chất mùn, giúp đất tơi xốp, màu mỡ, giúp đất không chai cứng trong mùa nắng và dẻo quánh trong mùa mưa Hạn chế sự phát triển và làm giảm mật tuyến trùng, vi sinh vậy gây bệnh

 Ức chế và giảm sự phát sinh, phát triển của các loại nấm hại rễ:

Phytohthora, Fusarium sp, Rhizoctonia solani, Selerotium sp, Phythium

sp, Verticilium sp… (tác nhân gây bệnh chế rũ, héo dây vàng lá, thối rễ, lở

cổ rễ )

 Phòng ngừa đặc hiệu bệnh chết nhanh, chết chậm trên hồ tiêu và cây trồng các loại

Các khuẩn lạc có hình dạng, màu sắc khác nhau được tách riêng, làm

thuần và giữ ở trong ống nghiệm để sử dụng

Hình 2.2 Sơ đồ pha loãng để phân lập

Cấy vi khuẩn đã phân lập được vào các đĩa môi trường riêng để thuần khiết chủng Sau khi đã thuần khiết chủng thành công thì cấy vào các ống thạch nghiêng để sử dụng dễ dàng hơn

2.4.2 Tuyển chọn chủng vi khuẩn Bacillus có khả năng phân giải các hợp

chất hữu cơ

30

Mục đích: Khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ của vi khuẩn được

xác định bằng cách cấy các chủng vi khuẩn trên môi trường cơ chất chứa các hợp chất hữu cơ tương ứng: Tinh bột, CMC, Pectin Đề tài tiến hành xác định

khả năng sinh enzyme ngoại bào được xác định theo phương pháp của Nguyễn

Lân Dũng

Tiến hành:

- Các chủng vi khuẩn Bacillus đã phân lập được nuôi trong môi trường NA;

- Điều chỉnh: pH = 7, nuôi ở nhiệt độ 37oC trong 96 giờ, tốc độ lắc 120

vòng/phút.;

- Đem dịch nuôi ly tâm ở 6000 vòng/phút, trong 10 phút, thu dịch;

- Cấy vào lỗ thạch vào môi trường cơ chất tương ứng, được nuôi ở 37oC, trong

24 giờ;

- Nhuộm bằng thuốc thử Lugol, để phát hiện vòng phân giải cơ chất tương ứng;

- Đo vòng phân giải D-d (mm), D là đường kính vòng ngoài, d là đường kính

lỗ nhỏ dịch Đánh giá khả năng sinh enzyme

2.4.3 Tuyển chọn các chủng vi khuẩn Bacillus có khả năng phân giải

photpho khó tan

Mục đích: Sau khi tuyển chọn được các chủng vi khuẩn phân giải các

hợp chất hữu cơ, đề tài tiếp tục lựa chọn các chủng vi khuẩn có khả năng phân giái photpho khó tan Bằng phương pháp cấy chấm điểm trong môi trường

Pikovskaya’s chứa Ca3(PO4)2, xác định khả năng phân giải photpho bằng cách đo

vòng thủy phân

Tiến hành:

- Các chủng vi khuẩn Bacillus được lựa chọn nuôi trong môi trường NB lỏng

- Điều chỉnh: pH = 7, nuôi ở nhiệt độ 37oC trong 96 giờ, tốc độ lắc 120

vòng/phút

- Đem dịch nuôi ly tâm ở 6000 vòng/phút, trong 10 phút, thu dịch

31

- Cấy chấm điểm vào môi trường Pikovskaya’s, được nuôi ở 37oC, trong 24

giờ

- Đo đường kính vòng thủy phân Ca3(PO4)2

2.4.4 Tuyển chọn các chủng vi khuẩn Bacillus có khả năng cố định Nitơ

Nguyên tắc: Amoni trong môi trường kiềm phản ứng với thuốc thử

Nessler (K2HgI4), tạo thành phức có màu vàng hay vàng nâu sẫm phụ thuộc vào hàm lượng amoniac có trong nước

Bước 1: Xây dựng đường chuẩn

Chuẩn bị một dãy bình nón, cho lần lượt thuốc thử theo thứ tự:

32

- Lấy 100ml nước mẫu, thêm 1ml ZnSO4 5%, cho thêm 0,5ml dung dịch 6N (để được pH = 10,5) Trọn đều, lắc Để yên 5 – 10 phút, cặn sẽ lắng xuống đáy Lọc lấy phần nước trong để phân tích định lượng

Bước 3: Định lượng trong bình nón cho

- Nước kiểm nghiệm: 50ml

- Dung dịch Xe-nhiet: 0,5ml

- Thuốc thử Nessler: 1ml

- Lắc đều, sau 10 phút đem so màu trên máy so màu

2.4.5 Xác định khả năng tổng hợp IAA của các chủng vi khuẩn Bacillus

Hàm lượng IAA thô được sinh ra trong dịch nuôi cấy được xác định bằng phương pháp phản ứng màu với thuốc thử Salkowski tạo sản phẩm có màu,

so màu trên máy quang phổ ở bước sóng 530 nm, dựa vào đồ thị chuẩn IAA sẽ

xác định hàm lượng IAA (Glickmann và Dessaux, 1995)

Chuẩn bị mẫu: Chủng 1ml vi khuẩn gốc vào các bình tam giác 50 ml,

có chứa 20ml môi trường Burk’s không N lỏng, lắc trên máy lắc với tốc độ 120 vòng/phút ở điều kiện tối Mỗi nghiệm thức lấy 3 lần

Xử lý mẫu dịch nuôi cấy và tiến hành định lượng

- Thời điểm tiến hành thu dịch nuôi cấy để định lượng IAA sinh ra là 2 ngày

- Rút 2ml dịch nuôi cấy cho vào ống eppendorf, ly tâm với tốc độ 12.000 vòng/phút, trong 5 phút

- Hút 0,5ml dịch trong cho vào ống nghiệm chứa 1,5ml nước khử ion, thêm 4ml dung dịch Fe – H2SO4 trộn đều bằng máy khuấy