Khảo sát khả năng xử lý vỏ cà phê thải của trùn Quế đánh giá hiệu quả xử lý, từ đó mở rộng phạm vi nghiên cứu, ứng dụng vào thực tiễn tại những vùng, khu nông nghiệp có nhiều vỏ cà phê thải. Vì những lý do trên, nhóm lựa chọn đề tài là “Nghiên cứu hiệu quả xử lý vỏ cà phê tạo Vermicompost của trùn Quế (Perionyx excavatus) ” để đánh giá khả năng xử lý của trùn Quế.
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
Tổng quan về vỏ cà phê
Hình 2.1 Thực trạng phát thải vỏ cà phê
Tây Nguyên là vùng đất tiềm năng cho phát triển nông nghiệp với nhiều loại cây trồng, đặc biệt là cà phê và cao su Tuy nhiên, địa hình dốc và khai thác không hợp lý đã dẫn đến suy thoái đất, giảm hàm lượng chất hữu cơ và độ phì nhiêu Phân hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng suất cây trồng và hướng đến sản xuất nông nghiệp bền vững.
Vỏ cà phê thường bị bỏ đi hoặc thải ra môi trường mà không qua xử lý, dẫn đến ô nhiễm và tích tụ sâu bệnh cho vụ sau Chứa nhiều cafein và tatin, vỏ cà phê ức chế vi sinh vật, làm chậm quá trình phân hủy tự nhiên, chỉ phân hủy sau 2 năm Tuy nhiên, vỏ cà phê cũng giàu ginocellulose, là nguyên liệu lý tưởng cho quá trình lên men vi sinh vật Một số nông dân sử dụng vỏ cà phê để ủ với phân chuồng làm phân bón, nhưng thiếu quy trình ủ hiệu quả nên không mang lại kết quả tốt.
Nông dân ở Kon Tum, Gia Lai, Đăk Lắk, và Lâm Đồng thường xuyên sử dụng phân bón hóa học, dẫn đến tình trạng đất trồng cà phê bị chai cứng và thoái hóa, cùng với sự suy giảm vi sinh vật trong đất Việc sử dụng phân hữu cơ vi sinh với chi phí cao cũng không mang lại hiệu quả kinh tế cho cây cà phê.
300000 tấn vỏ cà phê bị thải bỏ, đây là nguồn hữu cơ dồi dào để sử dụng làm phân compost (Tổng cục thống kê 2005).
2.1.2 Thành phần, tính chất của vỏ cà phê
Hình 2.2 Hình ảnh vỏ cà phê
Vỏ cà phê là nguyên liệu hữu cơ khá giàu đạm, kali và các nguyên tố trung, vi lượng thiết yếu như Ca, Mg, S, Zn, B,…
Bảng 2.1 Thành phần chủ yếu trong vỏ cà phê
STT Thành phần Phần trăm chất khô so với khối lượng vỏ (%)
(Bùi Anh Võ, Nguyễn Đức Lượng, NC thu nhận pectin từ vỏ cà phê, 2009)
Vỏ cà phê chứa một lượng lớn cafein, phenol và tanin, gây ức chế hoạt động phân giải chất hữu cơ của vi sinh vật Do đó, nhiều công ty và nông dân thường bỏ phế hoặc đốt cháy vỏ cà phê, dẫn đến lãng phí nguồn nguyên liệu quý giá và ô nhiễm môi trường.
Vỏ cà phê là nguồn nguyên liệu quý giá, và để đạt được chất lượng phân tốt nhất sau khi nuôi trùn Quế, việc tiền xử lý vỏ cà phê bằng chế phẩm sinh học là rất cần thiết.
Vật liệu phối trộn: Phân bò
Phân bò là loại phân chuồng được hình thành từ phân và nước tiểu của bò, kết hợp với chất độn chuồng như vỏ trấu và rơm rạ mục, cùng với thức ăn thừa Chất lượng và giá trị của phân bò phụ thuộc vào phương pháp chăm sóc, nuôi dưỡng bò, loại chất độn chuồng sử dụng và quy trình ủ phân.
Phân bò có thể được sử dụng để nuôi trùn dưới dạng tươi hoặc đã ủ hoai Tuy nhiên, khi thu hoạch phân, cần loại bỏ một phần nước tiểu vì trong nước tiểu có chứa acid uric, không phù hợp cho sự phát triển của trùn (Nguyễn Lân Hùng, 2002).
Thành phần hóa học của phân bò được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 2.2 Thành phần hóa học của phân bò
Chỉ tiêu Đơn vị Nguồn
Nguồn (1): Chu Mạnh Thắng (2003); (2): Thiện Hoàng Duy (2003);
(3): Võ Minh Trang (2005), (*) tính trên đơn vị vật chất khô.
2.3.1 Đặc điểm sinh lý, sinh thái của trùn Quế
Trùn Quế có tên khoa học là Perionyx excavatus, thuộc chi Pheretima, họ Megascocidae (họ cự dẫn), lớp giun ít tơ (Oligochaeta), ngành giun đốt
Amelida, commonly known as the blue worm, Indian blue worm, or Malaysian blue worm in various countries, is widely distributed across a vast region in Asia, including India, the Philippines, and Australia, as well as certain areas in the United States (Pipes Selden et al.).
Trùn quế, một trong những loài trùn phổ biến nhất trên thế giới, đã phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam, đặc biệt ở các khu vực Nam Trung Bộ và Nam Bộ.
Hình 2.3 Hình dạng của trùn Quế
Thân trùn Quế có hình dạng hơi dẹt với hai đầu nhọn, chiều dài từ 10 – 15 cm và màu sắc đỏ mận chín ở lưng, nhạt dần về phía bụng Khi tiếp xúc với ánh sáng, cơ thể phát ra ánh sáng màu xanh tím Trùn Quế rất năng động và có mùi hương dễ chịu Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn Bảy (2004), đai sinh dục của trùn Quế bao gồm 5 đốt từ đốt thứ 13 đến 17, với hai lỗ sinh dục đực gần nhau ở đốt thứ 18 Tuy nhiên, Piper Selden và cộng sự (2005) lại cho rằng đai sinh dục chiếm 6 đốt, bắt đầu từ đốt thứ 12 tính từ miệng.
Giun ăn phân là nhóm giun sống trong môi trường giàu chất hữu cơ đang phân hủy và nổi bật với khả năng sinh sản nhanh chóng Chúng thường xuất hiện ở các vùng nhiệt đới, dễ dàng bắt bằng tay, do đó thuận tiện cho việc thu hoạch Loài giun này được sử dụng phổ biến trong xử lý và chuyển hóa chất thải hữu cơ.
Trùn đất trải qua ba giai đoạn sinh trưởng: kén, trùn non và trùn trưởng thành Là động vật lưỡng tính, trùn đất sinh sản qua giao phối chéo, tạo thành kén có hình dạng thon dài và hai đầu nhọn, ban đầu màu trắng đục, sau đó chuyển sang xanh nhạt rồi vàng nhạt Mỗi kén chứa từ 1 đến 20 trứng đã thụ tinh, sẽ nở sau 2 đến 3 tuần trong điều kiện thích hợp.
Khi mới nở, con nhỏ có kích thước như đầu kim và màu trắng Sau 5 – 7 ngày, cơ thể chúng chuyển sang màu đỏ và bắt đầu xuất hiện vằn đỏ trên lưng Từ 3 - 5 tuần tuổi, chúng trưởng thành, xuất hiện đai sinh dục và có khả năng sinh sản.
Trùn Quế có khả năng sinh sản theo cấp số nhân, với tỉ lệ sinh sản phụ thuộc vào nhiệt độ và điều kiện môi trường Dưới điều kiện thuận lợi, mỗi con trùn có thể sinh sản từ 20 con mỗi tuần (Piper Selden et al., 2005) Theo nhiều tài liệu, từ một cặp trùn ban đầu trong môi trường sống thích hợp, có thể tạo ra từ 1000 đến 1500 cá thể trong vòng một năm.
Theo Piper Selden et al (2005), trùn Quế là loài thích nghi với khí hậu cận nhiệt đới và nhiệt đới, có khả năng sinh sản cao Chúng ưa sống trong môi trường ấm áp, ẩm ướt và yên tĩnh, đồng thời sợ ánh sáng Loài này sinh sản nhanh chóng trong điều kiện nhiệt độ ổn định, đặc biệt là ở khu vực phía Nam với độ ẩm cao.
Nước là thành phần thiết yếu của cơ thể trùn Quế, chiếm từ 75-90% trọng lượng cơ thể, do đó việc tưới nước thường xuyên là rất quan trọng Độ ẩm lý tưởng trong ô nuôi trùn Quế nên duy trì ở mức 60-70% (Nguyễn Văn Bảy, 2004) Tuy nhiên, nghiên cứu của Hallatt (1992) chỉ ra rằng trùn Quế đạt mức tăng trưởng và sinh sản tối ưu ở độ ẩm khoảng 75,2-83,2%, với độ ẩm thích hợp nhất là 80% Kết quả tương tự cũng được xác nhận trong nghiên cứu của Singh et al (2004).
Trùn sống lý tưởng trong khoảng nhiệt độ từ 25 đến 30 độ C, theo nghiên cứu của Trần Hoàng Dũng (2002), cho thấy trùn Quế phát triển và sinh sản tốt nhất trong điều kiện này Nghiên cứu của Edwards et al (1998) cũng chỉ ra rằng việc tăng dần nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng tích cực đến sự phát triển của trùn.
Nhiệt độ 30 độ C giúp trùn Quế tăng trưởng nhanh hơn và rút ngắn thời gian thành thục, nhưng tỉ lệ sinh sản cao nhất lại đạt được ở 25 độ C Điều này cho thấy rằng khi nhiệt độ tăng, thời gian ấp trứng sẽ ngắn hơn và tỉ lệ nở trứng cao hơn Tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp, trùn Quế có thể bò đi hoặc chết.
Theo Trần Hoàng Dũng (2002), pH môi trường không phải là yếu tố quyết định đến hoạt động sống của trùn, vì hầu hết các loại trùn ưa thích môi trường pH trung tính Nguyễn Thị Huệ Thanh (2002) cho biết trùn Quế có khả năng chịu đựng pH từ 4 đến 9, nhưng nếu pH quá thấp, chúng sẽ rời bỏ môi trường Nghiên cứu của Singh et al (2005) cho thấy khi nuôi trùn Quế trong môi trường có pH từ 4,3 đến 6,9, pH sẽ dần tăng và sau 30 ngày nuôi, pH đạt mức 7.
Tia tử ngoại từ ánh sáng mặt trời rất độc hại cho trùn, có khả năng gây chết cho chúng Trùn thường tránh xa ánh sáng mặt trời, ánh sáng đèn mạnh, ánh sáng màu xanh và tia tử ngoại, nhưng lại không sợ ánh sáng hồng Trong điều kiện khô ráo và nhiều ánh sáng, trùn dễ bị chết, trong khi chúng có thể tồn tại tốt trong môi trường nước có oxy.
Không khí ảnh hưởng đến sinh trưởng và sinh sản của trùn chủ yếu là hàm lượng
O2 và CO2 có trong không khí Trùn có thể chịu đựng được với nồng độ CO2 từ 0,01%
- 11,5% Lưu ý đến các chất khí có hại cho trùn như Chlore, H2S, SO2, SO3, CH4, NH3
Tổng quan về phân trùn Quế (Vermicompost)
Phân trùn là sản phẩm cuối cùng của quá trình xử lý rác thải hữu cơ, chủ yếu do trùn đất (Trần Hoàng Dũng, 2002) phân giải Đây là loại phân hữu cơ 100% (Nguyễn Văn Bảy, 2004), được hình thành từ phân trùn nguyên chất qua hệ tiêu hóa của trùn và một phần từ chất hữu cơ được phân hủy bởi vi sinh vật bên ngoài cơ thể trùn.
Phân trùn là một hỗn hợp vi sinh giàu hoạt tính, chứa chất xúc tác sinh học và cặn bả thức ăn của trùn, với hơn 50% chất mùn trong lớp đất mặt Nó cung cấp các chất khoáng thiết yếu cho sự phát triển của cây trồng như đạm, lân, kali, canxi, mangan, đồng, kẽm, coban, borat và sắt, giúp cây hấp thu ngay lập tức các dưỡng chất này.
2.4.2 Tính chất, tác dụng của phân trùn Quế
Phân trùn là loại phân hữu cơ sinh học giàu dinh dưỡng, phù hợp cho đa dạng cây trồng Tính chất hóa học của phân trùn được thể hiện qua các bảng sau đây.
Bảng 2.5 Tính chất hóa học của phân trùn
Nguồ n Thức ăn Độ ẩm, %
%, tính trên % vật chất khô C/N pH
Nguồn (1): Nguyễn Minh Đông (2000); (2) Chu Mạnh Thắng (2003)
Bảng 2.6 Đặc tính tổng quát của phân trùn
STT Thành phần Hàm lượng Đơn vị STT Thành phần Hàm lượng Đơn vị
5 Mg 0,3 % 16 Vk phân hủy chất xơ 45 c/g
6 Cu 0,5 ppm ppm 17 Vk phân hủy bột đường 84,5x 10 8 c/g
7 Zn 150 -170 ppm 18 Vk nitơ hóa 140 x 10 4 c/g
8 Mn 500 – 510 ppm 19 Vk cố định nitơ 45 c/g
(Nguồn: Nguyễn Đức Lượng et al., 2003)
- Tác dụng của phân trùn:
Nghiên cứu gần đây cho thấy phân trùn có tác dụng thúc đẩy nhanh sự phát triển của thực vật, cải thiện khả năng cải tạo đất và ngăn ngừa bệnh rể (Trần Hoàng Dũng, 2002 trích dẫn từ Edwards et al., 2000) Đặc biệt, phân trùn không gây ra vấn đề cho giá thể vườn ươm, là nguồn nguyên liệu lý tưởng cho sản xuất rau sạch (Nguyễn Thị Huệ Thanh, 2002).
Theo Nguyễn Văn Bảy (2004), phân trùn mang lại nhiều lợi ích cho cây trồng, bao gồm việc loại trừ độc tố, nấm hại và vi khuẩn có hại trong đất nhờ vào chất mùn có trong phân Điều này giúp đẩy lùi các bệnh cho cây Ngoài ra, phân trùn còn có khả năng cố định kim loại nặng trong chất thải hữu cơ, ngăn ngừa cây hấp thu quá nhiều khoáng chất không cần thiết Những khoáng chất này có thể được giải phóng khi cây cần thiết Cuối cùng, phân trùn cũng giúp trung hòa pH của đất trồng, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây.
Acid humic trong phân trùn có khả năng kích thích sự phát triển của cây trồng ngay cả ở nồng độ thấp Với trạng thái ion hóa trong phân trùn, cây trồng dễ dàng hấp thu acid humic hơn so với các chất dinh dưỡng thông thường khác Đồng thời, acid humic cũng thúc đẩy sự phát triển của các hệ vi khuẩn trong đất, góp phần cải thiện chất lượng đất trồng.
IAA (Indol acetic acid) có trong phân trùn, là một trong những chất kích thích tăng trưởng hữu hiệu cho cây trồng.
Phân trùn không chỉ tăng cường khả năng giữ nước cho đất mà còn giúp đất trở nên tơi xốp và duy trì độ ẩm lâu hơn Với hình dạng khối, phân trùn bao gồm các cụm khoáng chất được kết hợp một cách chắc chắn, giúp chúng chống lại sự xói mòn và va chạm hiệu quả.
Các thí nghiệm cho thấy đậu hà lan, rau diếp, lúa mì, cải bắp, cà chua và củ cải nảy mầm tốt hơn và cây con phát triển khỏe mạnh hơn so với nhóm đối chứng sử dụng phân ủ từ phân động vật và phân hữu cơ thương mại khác.
Các cây con sau giai đoạn ươm khi được chuyển sang chậu lớn và trồng trong phân trùn phát triển tốt hơn so với việc trồng trong hỗn hợp phân chuồng và than bùn, cũng như trong phân hữu cơ thương mại (Trần Hoàng Dũng, 2002).
- Cách sử dụng phân trùn:
Dùng 20 – 30% phân trùn với cát được xem như là một hỗn hợp này giúp hạt nảy mầm tốt nhất (Nguyễn Văn Bảy, 2004), giúp cây con khoẻ mạnh và có tỉ lệ sống cao. Với thành phần này đảm bảo cho cây phát triển không ngừng và sinh trưởng tốt trong thời gian 3 tháng không cần phải thêm bất cứ phân bón nào.
Phân trùn có thể được sử dụng như phân bón lót hoặc bón thúc cho cây trồng, giúp giảm dần lượng phân hóa học Loại phân này không chỉ cung cấp dinh dưỡng cho cây mà còn cải tạo đất, giữ ẩm và giúp cây hấp thu chất khoáng hiệu quả Phân trùn kích thích sự phát triển của cây, đặc biệt với cây cảnh, mang lại hoa đẹp và lâu tàn Đối với hoa màu, phân có thể được bón lót hoặc hòa nước tưới, phù hợp cho công nghệ trồng rau an toàn (Thu Triều, 2006).
Phân trùn không chỉ là một loại phân bón tự nhiên mà còn có khả năng khử mùi hiệu quả Chỉ cần rải một lớp mỏng lên đống phân gia súc, mùi hôi sẽ được trung hòa ngay lập tức nhờ vào vi khuẩn trong phân trùn phân huỷ chất hữu cơ Hơn nữa, phân trùn còn được sử dụng để xử lý nước trong ao nuôi tôm, cá, mang lại hiệu quả cao trong việc cải thiện chất lượng nước.
Công nghệ sản xuất phân hữu cơ từ rác có sự tham gia của trùn Quế
Giun có khả năng tiêu hóa mạnh mẽ, đứng thứ hai sau vi sinh vật trong việc phân giải hữu cơ Một tấn giun có thể xử lý từ 70 đến 80 tấn rác hữu cơ hoặc 50 tấn phân gia súc trong vòng một quý Nhiều quốc gia trên thế giới đã tận dụng khả năng đặc biệt này của giun để xử lý chất thải sinh hoạt và rác thải hữu cơ, góp phần làm sạch môi trường một cách hiệu quả.
Sau khi trải qua hệ thống tiêu hóa với sự hỗ trợ của nhiều vi sinh vật cộng sinh, giun thải ra phân (Vermicas) rất giàu dinh dưỡng với hệ số chuyển hóa khoảng 0.7 Những vi sinh vật này vẫn tiếp tục hoạt động trên “màng dinh dưỡng” sau khi phân được thải ra, góp phần làm tăng hàm lượng dinh dưỡng của phân giun Điều này lý giải tại sao phân giun có hiệu quả cải tạo đất tốt hơn so với phân hữu cơ phân hủy bình thường trong tự nhiên (Nguyễn Văn Bảy, 2004).
Trùn quế, với hàm lượng protein cao, là nguồn dinh dưỡng quý giá cho gia súc, gia cầm và thủy hải sản Bên cạnh đó, trùn quế còn được ứng dụng trong y học và công nghệ chế biến thức ăn gia súc.
Phân trùn là phân hữu cơ sinh học với hàm lượng dinh dưỡng cao, lý tưởng cho nhiều loại cây trồng mà không gây sốc phân Nó dễ dàng trong việc bảo quản, rất phù hợp cho hoa kiểng, làm giá thể vườn ươm và là nguồn phân tuyệt vời cho sản xuất rau sạch.
Quá trình sản xuất phân từ rác thải tận dụng tối đa các sản phẩm trong quá trình, giúp hoàn trả vật chất trở lại với tự nhiên Công nghệ này được coi là sạch và thân thiện với môi trường.
Các nghiên cứu về trùn, phương pháp xử lý vỏ cà phê và sử dụng trùn để xử lý rác hữu cơ
xử lý rác hữu cơ.
Trên toàn cầu và tại Việt Nam, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc xử lý rác hữu cơ bằng trùn quế mang lại hiệu quả cao Loài trùn này có khả năng xử lý rác hữu cơ một cách xuất sắc, góp phần vào những thành tựu quan trọng trong khoa học và thực tiễn.
2.6.1 Các nghiên cứu về xử lý vỏ cà phê
Nhóm nghiên cứu gồm Phan Thị Thanh Hoài, Đặng Ngọc Huê, Nguyễn Nữ Quỳnh Giang, Ngô Nữ Quỳnh Như và Nguyễn Bá Dũng từ Đại Học Tây Nguyên đã đạt giải nhất trong cuộc thi “Phát minh xanh Sony 2004” với đề tài sản xuất rượu vang từ vỏ cà phê.
“Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý phế thải chế biến ướt cà phê”.
Trần Thị Thanh Thuần và Nguyễn Đức Lượng đã nghiên cứu enzyme cellulase và pectinase từ chủng Trichoderma viride và Aspergillus niger để xử lý nhanh vỏ cà phê Quá trình lên men vỏ cà phê bằng Trichoderma viride và Aspergillus niger không chỉ tận dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường do chất thải như vỏ cà phê, hèm bia, mật rỉ đường và trấu từ nhà máy xay xát Đề tài này chủ yếu tập trung vào khả năng phân hủy pectin và cellulose thông qua enzyme pectinase và cellulase.
Hiện nay, người dân các tỉnh Tây Nguyên đang sử dụng vỏ cà phê thải kết hợp với men để sản xuất phân hữu cơ vi sinh Phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu lượng phụ phẩm nông nghiệp mà còn góp phần tăng thu nhập cho nông dân.
2.6.2 Các nghiên cứu về trùn Quế
Nghiên cứu về trùn ở Việt Nam đã bắt đầu từ trước năm 1979, với sự đóng góp của Thái Trần Bái và các cộng sự tại Đại học Sư phạm I Hà Nội Giáo sư Đỗ Tất Lợi đã sưu tầm các bài thuốc sử dụng trùn làm dược liệu, trong khi dược sĩ Hồ Thị Thu cũng đã nghiên cứu sản xuất dược phẩm từ trùn trước năm 1975 Năm 1987, Đại học Y dược TP Hồ Chí Minh tiến hành nghiên cứu các hoạt chất chủ yếu, thành phần đạm, acid amin và khoáng vi lượng trong thịt trùn.
Năm 1983, tiến sĩ nông hóa Nguyễn Văn Chuyển, một Việt kiều tại Nhật, đã giới thiệu kỹ thuật nuôi trùn đất trên đài truyền hình TP Hồ Chí Minh nhằm mục đích thu hoạch đạm động vật Đến năm 1986, phòng sinh học thực nghiệm của ĐH Sư phạm I Hà Nội đã thành công trong việc thuần hóa trùn Quế (Perionyx excavates), loài trùn có sẵn trong tự nhiên ở Việt Nam, trở thành vật nuôi Tiến sĩ Nguyễn Văn Bảy từ trường Cán bộ quản lý nông nghiệp và phát triển nông thôn cũng đã có những đóng góp quan trọng trong nghiên cứu này.
TP Hồ Chí Minh đã nhập trùn quế về Việt Nam để nghiên cứu nhân giống từ năm
1995 Một nhóm tác giả khoa sinh, Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh đã thí nghiệm nuôi trùn bằng chất thải từ nghề trồng nấm.
Từ năm 1990, việc nuôi trùn đất đã được triển khai rộng rãi tại nhiều tỉnh, thành phố như Cao Bằng, Hà Giang, Bắc Thái Đến năm 1996, mô hình này mở rộng đến Bảo Lộc - Lâm Đồng, TP Hồ Chí Minh, Long An và các tỉnh miền Tây Nam Bộ Nhiều địa phương đã phát triển thành trang trại nuôi trùn đất theo hình thức công nghiệp.
- Mô hình sáng chế nuôi trùn quế hiệu quả của anh Kiều Văn Giỏi đã được Cục
Vào năm 2014, Sở hữu trí tuệ thuộc Bộ Khoa học & Công nghệ đã cấp văn bằng bảo hộ độc quyền cho một sáng chế Gần đây, Sở KH & CN đã giới thiệu sáng chế này tại hội thảo về ứng dụng khoa học và công nghệ trong sản xuất và chăn nuôi.
Hiện nay, nhiều nông dân đang áp dụng mô hình nuôi trùn quế tại nhà để xử lý rác hữu cơ, từ đó không chỉ cải thiện thu nhập mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
2.7 Mô hình nuôi trùn Quế thực tế ở huyện Củ Chi
- Mô hình nuôi dưới nền xi măng có mái che, chỉ cho trùn ăn phân bò có pha nước để bổ sung độ ẩm.
- Tại trang trại nuôi phối hợp trồng cỏ, nuôi bò sữa với vòng tuần hoàn kín.
- Các sản phẩm trùn thu được tại trang trại: trùn giống, trùn thành phẩm, phân trùn, cung cấp cho các nơi có nhu cầu.
- Một số hình ảnh tại trang trại:
Hình 2.4 Cấu tạo mô hình nuôi giun Quế tại Củ Chi
Hình 2.5 Luống nuôi trùn Quế tại Củ Chi
CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Vật liệu
Trùn dùng trong thí nghiệm là giống trùn Quế (trùn đỏ) có tên khoa học là
Perionyx excavatus, một loài thuộc họ Megascolecidae và lớp giun ít tơ (Oligochaeta), nằm trong ngành giun đốt (Annelida) Loài trùn quế này được phân loại vào nhóm ăn phân và thường sinh sống trong môi trường giàu chất hữu cơ đang trong quá trình phân hủy.
Cà phê là một chi thực vật thuộc họ Thiên thảo (Rubiaceae) Nghiên cứu này sử dụng vỏ cà phê đã được tách khỏi hạt, sau đó được làm khô và xay nhỏ đến kích thước tương đối mịn, tương tự như bột mỳ.
- Phân bò: Nguồn phân hữu cơ truyền thống gần gũi với bà con nông dân, rất tốt cho cây trồng.
3.1.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu
- Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 1/2016 đến tháng 6/2016
Trang trại gia đình của cô chú Nguyễn Văn Lệ và Trần Thị Lan nằm tại ấp Trung, huyện Củ Chi, TP Hồ Chí Minh, là một địa điểm thú vị cho những ai yêu thích nông nghiệp Ngoài ra, phòng thí nghiệm của trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP Hồ Chí Minh tại cơ sở Gò Mây và phòng thí nghiệm ở cơ sở Tân Kỳ Tân Qúy cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển các sản phẩm nông nghiệp.
3.1.3 Trang thiết bị, vật liệu thí nghiệm
- Trùn Quế trong thí nghiệm được mua tại trang tại gia đình chú Nguyễn Văn Lệ.
- Vỏ cà phê được lấy tại xã IaChim, TP.Kon Tum, Tỉnh Kon Tum.
- Chất thải hữu cơ dùng để phối trộn với vỏ cà phê nuôi trùn được gom tại trại bò của trang trại.
- Các dụng cụ nuôi và chăm sóc trùn: thùng xốp (kích thước 20 x 30 x30), xô đựng nước tưới, dụng cụ thu phân, nơi trữ và ủ phân,
- Các trang thiết bị: nhiệt kế, cân, túi đựng mẫu, máy đo pH, tủ sấy, tủ nung,…Các hóa chất dùng để phân tích mẫu ở phòng thí nghiệm.
Phương pháp nghiên cứu
- Theo dõi, tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu: nhiệt độ, độ ẩm, pH.
- Phân tích mẫu sau khi trùn Quế ăn hết hỗn hợp vỏ cà phê với phân bò để xác định hiệu quả xử lý.
- Thu sinh khối trùn Quế sau xử lý.
- Phân tích chất lượng phân Vermicompost.
Tỉ lệ phối trộn của các mô hình như sau:
+ Mô hình đối chứng: 0% vỏ cà phê, 100% phân bò.
+ Mô hình 1: 25% vỏ cà phê, 75% phân bò.
+ Mô hình 2: 50% vỏ cà phê, 50% phân bò. Đối với mô hình 1 và mô hình 2 ta lặp lại 2 lần so với mỗi mô hình.
Để bắt đầu quá trình xử lý, hãy sử dụng con trùn Quế dài khoảng 3cm với màu nâu đỏ Đảm bảo rằng trùn thí nghiệm đã được kiểm tra và đủ điều kiện phát triển trong môi trường mới.
+ Kiểm tra, bổ sung độ ẩm để trùn phát triển tốt
+ Phân tích mẫu bùn để xác định khả năng xử lý rác hữu cơ của trùn Quế.
Mẫu vỏ cà phê ban đầu
Làm nhỏ, phân tích các thông số đầu vào: độ ẩm, pH, C, N, CHC
MH 1 Phối trộn vỏ cà phê với phân bò tươi
Phân tích mẫu sau xử lý
Sơ đồ 3.1 Sơ đồ nghiên cứu hiệu quả xử lý vỏ cà phê tạo Vermicompost của trùn Quế (Perionyx excavatus)
- Thức ăn cho trùn dùng trong thí nghiệm:
Phân bò tươi được thu thập từ trại bò của gia đình chú Lệ, chỉ lấy phần phân nguyên chất Sau đó, phân bò được lưu trữ trong hố và ủ theo phương pháp hiếu khí, kết hợp với nước để tạo ra sản phẩm chất lượng.
Vỏ cà phê được nghiền nhỏ với kích thước mịn, sau đó được trộn với phân bò đã ủ cùng nước, nhằm cung cấp độ ẩm cho mô hình nuôi, giúp ngăn ngừa tình trạng khô hạn.
Hình 3.6 Thức ăn cho trùn Quế
Trùn nuôi trong thùng xốp, đặt trong trai có mái che thấp để tránh ánh sáng và mưa tạt trực tiếp vào thùng nuôi.
Mỗi thùng nuôi cần bổ sung 1kg sinh khối, trong đó bao gồm 600g chất nền và 400g trùn Để nuôi trùn hiệu quả, hãy cho một lớp thức ăn dày khoảng 3cm và cho ăn theo đường Cuối cùng, đậy thùng nuôi bằng nắp có khoét lỗ thông khí để đảm bảo sự thông thoáng.
Hình 3.7 Mô hình thùng nuôi trùn Quế
Mỗi ngày kiểm tra trùn một lần để xem tình trạng hoạt động của trùn, độ ẩm ô nuôi, tình trạng thức ăn và thiên địch hại trùn.
Nước tưới trùn được lấy từ ao nuôi cá, với lượng nước được điều chỉnh để đạt độ ẩm từ 70 đến 80% Sau khi tưới, cần kiểm tra độ ẩm ô nuôi bằng cách nắm một ít phân và vắt mạnh tay; nếu thấy nước chảy ra là đạt yêu cầu.
Khi nhận thấy trùn đã ăn hết thức ăn và chỉ còn lại phân trùn trên mặt ô nuôi, bạn nên áp dụng phương pháp cho ăn trên mặt Hãy rải đều lớp thức ăn mới trên bề mặt ô nuôi, tạo thành lớp dày khoảng 3 cm để đảm bảo trùn có đủ dinh dưỡng.
Hình 3.8 Tốc độ sử dụng thức ăn theo thời gian
- Thu hoạch trùn bằng phương pháp đe dọa bằng ánh sáng:
Hình 3.9 Thu hoạch trùn Quế
- Nhiệt độ: sử dụng nhiệt kế cắm trực tiếp vào các vị trí khác nhau của mô hình và đọc kết quả.
+ Cân 19,02g KCl pha với 250ml nước cất ta được dung dịch KCl.
+ Cân 3g mẫu mỗi loại cho vào erlen.
+ Cho 50ml dung dịch KCl vào mỗi erlen đã có mẫu.
+ Để nguội, lọc lấy dịch đem do pH bằng máy đo pH, ghi lại các giá trị pH đo được.
Hình 3.11 Đo pH bằng máy đo pH
+ Cân mẫu phân tích vào đĩa
+ Hút ẩm 1h đem cân lại
+ Công thức xác định độ ẩm:
Trong quá trình sấy, khối lượng chất hữu cơ ban đầu được ký hiệu là m1, trong khi khối lượng chất hữu cơ sau sấy được tính bằng m2 = m - mo Ở đây, mo là khối lượng của đĩa sấy, còn m là khối lượng của đĩa sấy cùng với rác sau khi đã sấy.
Chất hữu cơ sau khi phân tích độ ẩm sẽ được nghiền nhỏ bằng cối và chày, với kích thước hạt nhỏ hơn 1mm sau khi rây Phần còn lại sẽ được sử dụng để phân tích carbon (C) và nitrogen (N).
+ Cân khối lượng mẫu đã xử lý vào cốc nung
Trong quá trình đốt chất hữu cơ, khối lượng chất hữu cơ ban đầu được ký hiệu là m1 Sau khi đốt, khối lượng chất hữu cơ còn lại được tính là m2, trong đó m2 = m - mo Ở đây, mo là khối lượng cốc thu được sau quá trình đốt, còn m là tổng khối lượng cốc và chất hữu cơ được cân đo sau khi đốt.
Nguyên tắc của phương pháp Walkley – Black là oxy hóa carbon hữu cơ bằng dung dịch kali dicromat dư trong môi trường acid sunfuric Quá trình này yêu cầu sử dụng nhiệt độ khi hòa tan acid sunfuric đặc vào dung dịch dicromat Sau đó, lượng dư bicromat sẽ được chuẩn độ bằng dung dịch sắt hai, từ đó xác định hàm lượng carbon hữu cơ trong mẫu.
Để thực hiện phân tích mẫu, trước tiên, mẫu cần được sấy khô, nghiền mịn và rây đều Cân 0,2g mẫu chính xác bằng cân 4 số, sau đó cho vào bình tam giác chịu nhiệt 250ml Tiếp theo, thêm 20ml dung dịch K2Cr2O7 M/6 và nhanh chóng cho thêm 40ml H2SO4 đậm đặc từ ống đong, sau đó lắc nhẹ để trộn đều.
+ Đun trên bếp điện trong thời gian 30 phút Thêm 100ml nước cất và 10ml
H3PO4 85% để nguội đến nhiệt độ phòng.
+ Tiến hành đồng thời mẫu trắng.
Thêm 0,5ml chỉ thị và tiến hành chuẩn độ lượng dư K2Cr2O7 M/6 bằng dung dịch muối Mohr 0,5M cho đến khi màu dung dịch chuyển từ xanh sẫm sang đỏ Lưu ý, gần điểm kết thúc chuyển màu, cần nhỏ từ từ dung dịch chuẩn và lắc đều cho đến khi màu chuyển đột ngột Nếu có hiện tượng chuẩn độ dư, hãy thêm 0,5ml dung dịch K2Cr2O7 M/6 và tiếp tục chuẩn độ một cách thận trọng.
Hàm lượng carbon hữu cơ theo phần trăm (%OC) khối lượng phân khô kiệt được tính theo công thức sau:
K: Hệ số khô kiệt (theo TCVN 9297 : 2012) V: Thể tích dung dịch K2Cr2O7 sử dụng (ml) a: Thể tích dung dịch muối Mohr chuẩn độ mẫu trắng (ml) b: Thể tích dung dịch muối Mohr chuẩn độ bằng mẫu thử (ml) m: Khối lượng mẫu cân để xác định (g)
3: Đương lượng gam của carbon (g) 100/75: Hệ số quy đổi (do phương pháp này có khả năng oxy hóa 75% tổng lượng carbon hữu cơ).
Hình 3.12 Quá trình phân tích C hữu cơ tổng
Nito có mặt trong các hợp chất hữu cơ và khi chịu tác động của nhiệt độ cao cùng với H2SO4 đặc, nó sẽ chuyển hóa thành amoniac (NH3) Để định lượng amoniac, người ta sử dụng hệ chuẩn H2SO4 - NaOH với nồng độ đã được xác định.
Cân 200mg CHC đã sấy khô và cho vào bình tam giác, sau đó thêm vài giọt nước cất vô đạm và 10ml H2SO4 đậm đặc, sẽ thấy màu nâu đen xuất hiện do nguyên liệu bị oxy hóa Tiếp theo, cho hỗn hợp xúc tác K2SO4/CuSO4 với tỉ lệ 3/1 (0,15g K2SO4 và 0,05g CuSO4) vào bình Cuối cùng, nung hỗn hợp trên bếp trong 1 giờ, đậy miệng bình bằng phễu thủy tinh.
