ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU_PHAN BON COMPOST & THUOC TRU SAU SINH HOC

Nông nghiệp là ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam, nó không ngừng phát triển trong suốt hàng ngàn năm qua. Cuộc cách mạng xanh là một bước tiến quan trọng trong nền nông nghiệp Việt Nam cũng như toàn thế giới. Cuộc cách mạng này đã giúp sản lượng nông nghiệp theo kịp sự tăng trưởng dân số, nhưng đồng thời cũng gây nên hậu quả nghiêm trọng. Việc sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu hóa học đã gây nhiều biến động xấu đến môi trường, làm cho đất đai ngày càng thoái hóa, nguồn nước bị ô nhiễm,… Trước tình hình đó, sự phát triển của công nghệ sinh học trong nông nghiệp đã phần nào giải quyết được vấn đề. Sử dụng các loại phân bón, thuốc trừ sâu sinh học sẽ góp phần làm sạch môi trường, cải thiện nguồn dinh dưỡng đất, không gây độc hại cho cây trồng cũng như người sử dụng. Nội dung bài này sẽ đi sâu vào loại phân bón và thuốc trừ sâu sinh học là phân bón compost và thuốc trừ sâu Bt.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

TP.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2014

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

I PHÂN BÓN SINH HỌC COMPOST 4

1 Tổng quan 4

2 Quy trình sản xuất 6

3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân Compost 10

4 Ưu – nhược điểm 13

II THUỐC TRỪ SÂU SINH HỌC BT 14

1 Tổng quan 14

a Giới thiệu chung về thuốc trừ sâu sinh học: 14

2 Quy trình sản xuất 18

3 Các yếu tố ảnh hưởng đến thuốc trừ sâu Bt 21

4 Ưu – nhược điểm 21

III KẾT LUẬN 22

TÀI LIỆU THAM KHẢO 23

LỜI MỞ ĐẦU

Nông nghiệp là ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam, nó không ngừng pháttriển trong suốt hàng ngàn năm qua Cuộc cách mạng xanh là một bước tiến quan trọngtrong nền nông nghiệp Việt Nam cũng như toàn thế giới Cuộc cách mạng này đã giúpsản lượng nông nghiệp theo kịp sự tăng trưởng dân số, nhưng đồng thời cũng gây nênhậu quả nghiêm trọng Việc sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu hóa học đã gây nhiều biếnđộng xấu đến môi trường, làm cho đất đai ngày càng thoái hóa, nguồn nước bị ô nhiễm,

… Trước tình hình đó, sự phát triển của công nghệ sinh học trong nông nghiệp đã phầnnào giải quyết được vấn đề Sử dụng các loại phân bón, thuốc trừ sâu sinh học sẽ gópphần làm sạch môi trường, cải thiện nguồn dinh dưỡng đất, không gây độc hại cho câytrồng cũng như người sử dụng Nội dung bài này sẽ đi sâu vào loại phân bón và thuốc trừsâu sinh học là phân bón compost và thuốc trừ sâu Bt

I PHÂN BÓN SINH HỌC COMPOST

1 Tổng quan

a Giới thiệu chung về phân bón sinh học:

Phân bón rất cần cho sự phát triển của cây trồng Thế kỷ XIX, Libic đã pháthiện ra phân vô cơ, đẩy năng suất tăng vọt và nhờ nó mà loài người đã tránh đượcnạn đói đe dọa khi dân số quá lớn Tuy nhiên, việc lạm dụng phân vô cơ đã khiếncho chất lượng và năng suất cây trồng giảm xuống, dịch bệnh lan tràn, hiệu quả củaphân vô cơ bị giảm sút, đất bị phá vỡ kết cấu, trở nên chua và gây nhiều biến độngxấu đến môi trường

Từ thực tế trên, con người dần quan tâm hơn đến các loại phân bón sinh học

Đó là loại phân có nguồn gốc hữu cơ được sản xuất bằng công nghệ sinh học (nhưlên men vi sinh) và phối trộn thêm một số hoạt chất khác để làm tăng độ hữu hiệucủa phân, hoặc khi bón vào đất sẽ tạo môi trường cho các quá trình sinh học trongđất diễn ra thuận lợi, góp phần làm tăng năng suất cây trồng Phân bón sinh họcđược sản xuất ở dạng bột hoặc dạng lỏng, có thể phun lên lá hoặc bón gốc Các loạiphân sinh học hiện nay được sản xuất theo hướng chuyên dùng cho các loại câytrồng khác nhau như: cây ăn quả, lúa, mía

Phân bón sinh học cần được khuyến khích bằng nhiều nguồn khác nhau như:

- Xử lý phế thải và phân chuồng làm phân bón bằng các chủng vi sinh vât cóhiệu quả cao

- Các chế phẩm phân vi sinh

- Tăng cường hoạt động của các vi sinh vật cộng sinh cố định đạm

Dưới đây là một loại phân bón mà mọi người ít nhiều đều biết đến, đó làphân compost

b Khái niệm phân compost:

Phân compost là sản phẩm phân bón được tạo thành thông qua quá trình lênmen vi sinh vật các hợp chất có nguồn gốc khác nhau, có tác động của vi sinh vậthoặc các hợp chất sinh học được chuyển hóa thành mùn Tùy thuộc vào nhu cầu củasản xuất mà có thể phối trộn các phân liệu sao cho cây trồng phát triển tốt nhất màkhông cần phải bón bất kỳ loại phân nào.

c Lịch sử nghiên cứu:

Lịch sử quá trình ủ compost đã có từ rất lâu, ngay từ khi khai sinh của nôngnghiệp hàng nghìn năm trước công nguyên, ghi nhận tại Ai Cập 3000 năm trướccông nguyên như là một quá trình xử lý chất thải nông nghiệp đầu tiên trên thế giới.Người Trung Quốc đã ủ chất thải từ cách đây 4000 năm, người Nhật đã sử dụngcompost làm phân bón trong nông nghiệp từ nhiều thế kỷ Tuy nhiên, đến năm

1943, quá trình ủ compost mới được nghiên cứu một cách khoa học và báo cáo bởiGiáo sư người Anh, Sir Albert Howard thực hiện rại Ấn Độ Đến nay có nhiều tàiliệu viết về quá trình ủ compost và nhiều mô hình công nghệ ủ compost quy mô lớnđược phát triển trên thế giới

d Tác dụng của phân compost:

Compost là sản phẩm giàu chất hữu cơ và có hệ vi sinh vật dị dưỡng phongphú, ngoài ra còn chứa các nguyên tói vi lượng có lợi cho đất và cây trồng Chếbiến và sử dụng phân compost có nhiều lợi ích như: góp phần làm sạch môi trường,

có thêm nguồn phân hữu cơ để bón cho cây trồng với chi phí thấp vì dễ làm, có thểtận dụng được nông liệu sẵn có tại địa phương

Ngoài cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, phân compost còn cung cấp thêmchất mùn, nguồn hữu cơ vừa có tác dụng cải tạo (làm cho đất tơi xốp, thông thoáng,tăng số lượng và khả năng hoạt động của các vi sinh vật hữu ích trong đất, tăng độphì cho đất) và bảo vệ đất (giữ ẩm, giữ nước tốt, chống xói mòn, chống rửa trôi đất,chống chai cứng đất )

e Các loại compost:

- Compost nấm: chất này làm bằng vật liệu nấm, phân gà, phân ngựa, rơmlúa mì và thạch cao Nó có nhiều dưỡng chất và giúp tạo cấu trúc đất.

- Compost hữu cơ vườn: làm từ thân cây, cành, lá cây và vọng cỏ Nó giữnước trong đất và giúp cải thiện cấu trúc đất

- Compost hữu cơ nhà: có thể làm từ những thứ như bánh mì, vỏ trứng, rácvườn, chất hữu cơ vườn, rau và mảnh trái cây Nó có nhiều dưỡng chất và giúp cảithiện đất

- Compost cứng sinh học: đây là chất rắn khô từ sản phẩm xử lý rác thải Nóđược trộn với đất, hay chất hữu cơ để biến thành compost Nó có rất nhiều dưỡngchất

2 Quy trình sản xuất.

 Sơ đồ quy trình:

 Chuẩn bị nguyên liệu ủ:

 Thùng ủ nên thoáng khí, vì trong quá trình ủ compost là quá trình hiếu khí

 Chất thải sinh học sau khi tiếp nhận được đưa lên dây chuyền phân loại

 Thành phần chất thải hữu cơ (nguyên liệu cho ủ compost) dễ phân hủy được

sử dụng làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ Thành phần chất thải không thể táichế được đưa đến hố chôn lấp hoặc lò đốt

 Thành phần chất thải hữu cơ dễ phân hủy được bổ sung thêm vi sinh, chấtdinh dưỡng, độ ẩm phù hợp để tạo điều kiện tối ưu cho quá trình phân hủy của visinh vật

 Nguyên liệu ủ bao gồm:

 Các chất thải hữu cơ sử dụng trong ủ compost và các vật liệu bổ sungkhác nhằm tăng chất lượng và đẩy nhanh quá trình ủ Vật liệu hữu cơ lấy từnhiều nguồn (rau củ quả, có thể thêm các vải vụn, không nên thêm các loạithịt cá vì có thể mang các loại mầm bệnh, vi khuẩn gây bệnh và thu hút cácloại côn trùng không mong muốn vào trong vườn của chúng ta)

 Các vật liệu bổ sung: nitơ (cung cấp cho đống ủ lượng nitơ để vi sinhvật phát triển và sinh sản nhằm oxy hóa nguồn cacbon, quá nhiều sẽ khôngtốt cho quá trình ủ compost, vật liệu thường có nhiều màu sắc và ẩm ướt),carbon (nguồn từ xác bã thực vật, cung cấp cho khối ủ nguồn carbon làmnăng lượng, các vật liệu carbon có xu hướng màu nâu và khô), oxy ( oxy hóanguồn carbon và thúc đẩy nhanh quá trình ủ) Oxy được cug cấp bằng cáchđảo trộn thường xuyên khối ủ Nếu khối ủ không được đảo trộn sẽ tạo ra cáckhí có hiệu ứng nhà kính có hại cho môi trường, vì vậy việc đảo trộn thườngxuyên quan trọng trong quá trình ủ compost

 Một số phụ gia (tro, than bùn)

 Chế phẩm sinh học (NOLASUB, NOLATRI, BIOF,…) giúp quátrình ủ compost diễn ra nhanh hơn

 Các vi sinh vật có ích (vsv cố định đam, phân giải lân, phân giảicellulose,…)

 Nước: duy trì hoạt động và không gây ra điều kiện yếm khí Khốicompost trước khi ủ cần phải ủ đủ ẩm nhưng không quá nhiều nước (nhiềunước sẽ tạo điều kiện yếm khí tạo một số chất trung gian gây bất lợi trongphân compost cho cây trồng) Phải kiểm tra đống ủ thường xuyên và thêmnước nếu quá khô để tạo compost tốt hơn

 Ủ lên men:

Thành phần chất thải hữu cơ dễ phân hủy được bổ sung thêm vi sinh, chấtdinh dưỡng, độ ẩm phù hợp để tạo điều kiện tối ưu cho quá trình phân hủy của visinh vật

 Ủ chín: thời gian ủ chin khoảng 18 ngày trong nhà ủ

 Tinh chế mùn compost: sàng tuyển lấy mùn compost tinh có kích thước nhỏhơn 9mm

 Phối trộn phụ gia (N, P, K,…): Kiểm tra chất lượng mùn compost tinh trước

và sau khi bổ sung thành phần dinh dưỡng, tỷ lệ thích hợp cho từng loại cây trồng

 Sử dụng phân bón: Phân bón thường ủ trên 1 tháng, sau đó ta sử dụng phânbón compost bón trực tiếp.

 Chú ý:

 Không phải tất cả các loại compost đều có chất lượng như nhau, compost

ủ đúng kĩ thuật sẽ loại trừ được các mầm bệnh có trong nguyên liệu, giatăng được chất dinh dưỡng cho cây trồng và cung cấp được một lượng visinh vật có khả năng kiểm soát dịch bệnh bằng sinh học cho cây trồng

 Quá trình ủ compost sẽ nhanh hơn khi:

Các vật liệu được cắt nhỏ ra

Bổ sung các vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ (bên cạnh việclàm phân hủy nhanh các chất hữu cơ còn có thể ức chế được các mầmbệnh phát triển trong đống ủ) Các vi sinh vật được sử dụng nhiều nhất

ở nước ta hiện nay là các sản phẩm men vi sinh Trichoderma Cần tạomôi trường thuận lợi cho các vi sinh vật (độ ẩm, pH,…)

 Xử lí với 1 loại vi sinh vật đơn thuần sẽ có hiệu quả thấp, đa dạng tốthơn

 Có thể sản xuất theo quy mô nhỏ đến lớn

 Khu vực để thùng ủ compost:

Để ở nơi dễ đi lại và chăm sóc

Để ở nơi khô ráo, thoáng, có nhiều ánh sáng mặt trời (làmnóng khối ủ để rút ngắn thời gian ủ) và bố trí gần nguồn nước (thuậntiện trong việc tạo ấm cho khối ủ)

Nhiệt độ tối ưu là 50-60oC, nhiệt độ trên ngưỡng này sẽ ức chế hoạt độngcủa vi sinh vật làm cho quá trình phân hủy diễn ra không thuận lợi, còn nhiệt độthấp hơn ngưỡng này phân Compost sẽ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh

- Độ ẩm:

Độ ẩm là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trìnhchế biến phân hữu cơ vì nước cần thiết cho quá trình hòa tan dinh dưỡng vàonguyên sinh chất của tế bào.

Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân nằm trong khoảng 50 – 60% Các visinh vật đóng vai trò quyết định trong quá trình phân hủy Nếu độ ẩm quá nhỏ (<30%) sẽ hạn chế hoạt động của vi sinh vật, còn khi độ ẩm quá lớn (> 65%) sẽ dẫnđến tình trạng rò rỉ chất dinh dưỡng và bất lợi cho quá trình thổi khí, do các lỗhổng không gian bị bít kín và chứa đầy nước không cho không khí đi qua, vật liệu

sẽ không xốp và tạo môi trường yếm khí bên trong khối ủ Compost

Độ ẩm ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ vì nước cónhiệt dung cao hơn tất cả các vật liệu khác

Độ ẩm thấp có thể điều chỉnh bằng cách thêm nước vào Độ ẩm cao có thểđiều chỉnh bằng cách trộn các vật liệu độn có độ ẩm thấp hơn như: mạt cưa, rơmrạ…

- Kích thước hạt:

Kích thước hạt ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy Quá trình phân hủy hiếukhí xảy ra trên bề mặt hạt, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớnnên sẽ tăng sự tiếp xúc với oxy, gia tăng vận tốc phân hủy Tuy nhiên, nến kíchthước hạt quá nhỏ và chặt làm hạn chế sự lưu thông khí trong đống ủ, điều này sẽlàm giảm oxy cần thiết cho các vi sinh vật trong đống ủ và giảm mức độ hoạt tínhcủa vi sinh vật Ngược lại, hạt có kích thước quá lớn sẽ có độ xốp cao và tạo racác rãnh khí làm cho sự phân bố khí không đều, không có lợi cho quá trình chếbiến phân hữu cơ Đường kính hạt tối ưu cho quá trình chế biến khoảng 3 –50mm Kích thước hạt tối ưu có thể đạt được bằng nhiều cách như cắt, nghiền vàsàng vật liệu thô ban đầu

- Độ xốp:

Kích thước hạt ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy Quá trình phân hủy hiếukhí xảy ra trên bề mặt hạt, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớnnên sẽ tăng sự tiếp xúc với oxy, gia tăng vận tốc phân hủy Tuy nhiên, nến kíchthước hạt quá nhỏ và chặt làm hạn chế sự lưu thông khí trong đống ủ, điều này sẽlàm giảm oxy cần thiết cho các vi sinh vật trong đống ủ và giảm mức độ hoạt tínhcủa vi sinh vật Ngược lại, hạt có kích thước quá lớn sẽ có độ xốp cao và tạo racác rãnh khí làm cho sự phân bố khí không đều, không có lợi cho quá trình chếbiến phân hữu cơ Đường kính hạt tối ưu cho quá trình chế biến khoảng 3 –50mm Kích thước hạt tối ưu có thể đạt được bằng nhiều cách như cắt, nghiền vàsàng vật liệu thô ban đầu.

b Các yếu tố sinh hóa:

- Các chất dinh dưỡng:

Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do vi sinh vậttrong đó cacbon và nitơ là cần thiết nhất, tỉ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quantrọng nhất Photpho là nguyên tố quan trọng kế tiếp Lưu huỳnh, canxi và cácnguyên tố vi lượng khác cũng đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất của tếbào

Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30:1 Ở mức tỷ lệ thấphơn, nitơ sẽ thừa và sinh ra khí NH3, nguyên nhân gây mùi khai Ở mức tỷ lệ caohơn, sự phân hủy xảy ra chậm

- Các chất hữu cơ:

Vận tốc phân hủy dao động tùy theo thành phần, kích thước, tính chất củachất hữu cơ Chất hữu cơ hòa tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không hòa tan.Lignin và lingo-cellulosics là những chất phân hủy chậm

- Vi sinh vật:

Trong quá trình chế biến có sự tham gia của nhiều loại vi sinh vật khác nhưnấm, vi khuẩn… Hầu hết hoạt động của vi sinh vật trong quá trình chế biếnCompost có đến 80 -90% là do vi khuẩn.

Một trong những yêu cầu sản xuất Compost là phải hạn chế đến mức tối đacác loài vi sinh vật gây hại có trong sản phẩm, do đó để đảm bảo tiêu chuẩn diệtmầm bệnh, trong lúc vận hành chế biến Compost cần đảm bảo nhiệt độ để có thểtiêu diệt hết mầm bệnh

pH sẽ thay đổi trong quá trình chế biến Compost tùy thuộc thành phần vàtính chất của rác thải.pH tối ưu cho quá trình chế biến Compost là 6,5 – 8 pH củavật liệu ban đầu từ 5,5 – 9 là có thể chế biến Compost một cách hiệu quả pHgiảm xuống 6,5 – 5,5 ở giai đoan tiêu hủy ưa mát sau đó tăng nhanh ở giai đoạn

ưu ấm tới 8, sau đó giảm nhẹ xuống 7,5 trong giai đoạn lạnh, pH của sản phẩmcuối cùng thường dao động trong khoảng 7,5 -8,5

4 Ưu – nhược điểm.

 Ưu điểm:

 Là phương án được lựa chọn để bảo tồn nguồn nước và năng lượng

- Công nghệ đơn giản, dễ vận hành

- Kéo dài tuổi thọ cho các buổi chôn lấp

- Ổn định chất thải: các phản ứng sinh học xảy ra trong quá trình chếbiến Compost sẽ chuyển hóa thành các chất hữu cơ ít gây ô nhiễm môi trường khithải ra đất hoặc nước

- Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh: Nhiệt của chất thải sinh

ra từ quá trình phân hủy sinh học có thể đạt khoảng 600C, đủ để làm mất hoạt tínhcủa vi sinh vật gây bệnh, virút và trứng giun sán nếu như nhiệt độ này được duytrì ít nhất một ngày

- Thu hồi dinh dưỡng và cải tạo đất: Các chất dinh dưỡng (N, P, K) cótrong chất thải thường ở dạng hữu cơ phức tạp, cây trồng khó hấp thụ Quá trìnhchế biến phân Compost sẽ chuyển các chất này thành các chất vô cơ như NO3- và

PO43- giúp cây trồng dễ dàng hấp thụ và phát triển tốt hơn

- Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng: Trong đất bón phân vi sinhvới hàm lượng dinh dưỡng cao, dễ hấp thụ và chủng loại vi sinh vật đa dạngkhông những làm tăng năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu bệnh cho cây trồnghơn so với các loại phân hóa học khác.

- Quá trình sản xuất phân Compost tạo mùi khó chịu nếu không thựchiện quy trình chế biến đúng cách

- Do không có xáo trộn đều trong quá trình ủ nên chất lượng phânCompost không được đồng đều

- Phân loại bằng thủ công nên phân còn lẫn nhiều tạp chất

- Khí thải tại công đoạn lên men và ủ chín không được kiểm soát và xửlý

- Nước thải sau quá trình ủ của một số nhà máy không được thu gom,

xử lý mà xả thẳng vào các mương thoát nước gây ô nhiễm môi trường xungquanh

- Khu vực tập kết rác tại một số nhà máy không có mái che do đó mộtlượng nước rỉ rác lớn phát sinh từ các đống ủ vào mùa mưa

- Rác đầu vào của các nhà máy không được phân loại tại nguồn nênthành phần tạp chất trong rác thu gom rất lớn