Phụ-phế
phẩm nông nghiệp được xem là nguồn nguyên liệu vô cùng lớn cần được tận dụng
triệt để. Từ phụ-phế phẩm nông nghiệp bằng nhiều biện pháp khác nhau người ta
có thể sản xuất ra những sản phẩm hữu ích như năng lượng (điện năng, khí sinh học),
phân bón v.v. để phục vụ trở lại nhu cầu con người. Hướng giải quyết này không
chỉ Việt Nam mà nhiều quốc gia khác trên Thế giới rất quan tâm.
Vấn
đề đặt ra hiện nay là có nhiều biện pháp xử lý rác thải (phụ-phế phẩm nông nghiệp)
hiệu quả và không gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng rác thành sản phẩm có giá
trị kinh tế. Trong đó biện pháp được ưu tiên hàng đầu hiện nay để xử lý chất thải
là sử dụng biện pháp phân huỷ sinh học, có hai phương pháp phân huỷ sinh học của
chất thải hữu cơ là chế biến compost hiếu khí và phân huỷ kỵ khí, trong đó chế
biến compost hiếu khí là ít tốn kém, sản phẩm của quá trình là compost có thể
làm phân bón. Bên cạnh đó, nhiệt độ trong hệ thống có thể cho phép loại được
các mầm bệnh, do đó quá trình làm compost được đánh giá là ít ảnh hưởng tới môi
trường và nhất là phù hợp với các quy luật tự nhiên, có thể tái sử dụng để làm
phân bón cho nông nghiệp.
Ngày
nay, phương pháp ứng dụng vi sinh vật rất quan trọng
trong quá trình ủ compost. Trong quá trình xử lý chất thải ngoài sự có mặt
của các vi sinh vật tự nhiên tham gia vào quá trình phân giải chất hữu cơ tạo
CO2, nước, khoáng chất và chất mùn thường bổ sung thêm những chủng
vi sinh vật chọn lọc có khả năng phân hủy cellulose cao trong các chế phẩm vi
sinh (Microorganisms activator) vào đống ủ, nhằm tăng tốc độ phân giải cơ chất
và và rút ngắn thời gian ủ.
Gần
đây, nhiều nhà khoa học đã và đang tập trung vào việc phân lập, tuyển chọn các
chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp các enzyme cao như: cellulase,
protease, amylase, các chủng vi sinh vật phân giải lân, cố định đạm và vi sinh
vật đối kháng v.v để bổ sung vào quá trình ủ compost nhằm tăng tốc độ phân hủy
và rút ngắn thời gian ủ, đồng thởi tạo ra sản phẩm đạt chất lượng theo quy định
phân bón hữu cơ của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.
Tính phổ biến và khả năng sử dụng trong công nghiệp
enzyme và phòng trừ sinh học của nấm Trichoderma spp. là đặc điểm hấp dẫn
sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học ở nhiều nước. Trichoderma
(teleomorph Hypocrea, Hypocreales, Ascomycota) là loại nấm được
tìm thấy trong đất, xác bã hữu cơ và vùng rễ cây trồng nông lâm nghiệp. Những
nghiên cứu cho thấy nấm có thể tấn công trên các loại nấm khác hiện diện trong
đất và không hoặc ký sinh yếu với thực vật. Trong nông nghiệp, Trichoderma
được sử dụng như một tác nhân phòng trừ sinh học dùng kiểm soát quần thể dịch hại
trên loại cây trồng nhất định (ức chế một số nấm gây bệnh như: Rhizoctonia
solani, Sclerotium rolfsii, Fusarium spp., Aspergillus spp, Phytophthora palmivora v.v.) hay dùng
trong phân hủy chất thải hữu cơ giúp cây trồng hấp thu dinh dưỡng tốt hơn.
Một
trong những phương pháp tăng cường lượng đạm cho đất được nhiều người quan tâm
là sử dụng các loại vi sinh vật cố định nitơ từ không khí. Trong môi trường đất,
vi sinh vật tham gia chuyển hóa các chất hữu cơ, cố định nitơ làm giàu đạm cho
đất, tích lũy vào đất các auxin kích thích sự phát triển của cây trồng, tổng hợp
các vitamin thyamin, nicotinic và biotin... Hiện nay, các nhà khoa học đã xác định
một số loài vi khuẩn có khả năng cố định đạm như: Rhizobium, Azotobacter và
Arthrobacter v.v.
Nhiều loài Bacillus
subtilis đã được xác định là có khả năng chế ngự nấm bào tử
của mầm bệnh. Người ta đã dùng Bacillus subtilis để sản xuất
các kháng sinh thực vật và ứng dụng trong nông nghiệp, sự phát triển
Bacillus subtilis trên cây làm tăng sự tổng hợp peptide kháng
khuẩn của vi khuẩn nốt rể, được ứng dụng để kiểm soát sinh học.
Nhiều
chủng Bacillus: Bacillus subtilis, Bacillus polymyxa, Bacillus
lichenifoms có tác dụng thúc đẩy đáng kể quá trình hình thành
mùn từ chất thải hữu cơ của ngành công, nông nghiệp như: vỏ cà phê,
sơ dừa, bùn đáy ao v.v. được dùng để sản xuất phân hữu cơ vi sinh.
Ngoài ra lợi ích lớn nhất các chủng Bacillus
này mang lại là giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đặt biệt thường
thấy trong các cơ sở chăn nuôi.
Ứng
dụng “xử lý cỏ sau khi cắt nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường”
Cỏ dại được xếp
vào nhóm chất thải rắn thông thường nhưng nếu không có biện pháp xử lý,
tái sử dụng hợp lý thì sẽ trở thành nguồn chất thải rắn nguy hại.
Vấn đề đặt ra hiện nay là phải có biện pháp xử lý “Cỏ thải” thành sản phẩm phân
bón hữu cơ có ích mang lại hiệu quả kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Một trong những đề xuất là tái chế nguồn “cỏ thải” để tạo thành sản
phẩm phân compost nhằm tận thu một cách có hiệu quả nguồn “cỏ thải” ra sau
khi cắt, đồng thời làm sạch môi trường, đáp ứng nhu cầu phân bón cho cây trồng,
tạo một nền nông nghiệp sạch và an toàn.
Theo tài liệu nghiên cứu ở phạm vi phòng thí
nghiệm của Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường - Trường
Đại học Nông Lâm Tp. HCM đã tiến hành ủ compost cỏ với 2
loại chế phẩm vi sinh NOLASUB, NOLATRI (gồm các chủng vi sinh vật: Trichoderma sp.; Bacillus sp.)
Nghiên
cứu đã thiết lập được quy trình xử lí cỏ sau khi cắt để tạo thành phân
compost. Về mặt cảm quan sản phẩm cỏ sau 45 ngày ủ bằng phương
pháp composting có màu nâu đến nâu đen, cấu trúc hạt phân nhỏ. Sản phẩm compost
sau 45 ngày ủ composting mô hình pilot ở các nghiệm thức nhìn chung đạt tiêu
chuẩn phân bón quy định. Ở qui mô pilot, sản phẩm compost có hàm lượng các chất
dinh dưỡng khoáng đa lượng cao hơn qui mô phòng thí nghiệm. Nhìn chung sản phẩm compost của
quá trình ủ composting cỏ qui mô pilot (20m3 cỏ/khối ủ) đạt chất lượng
hơn qui mô phòng thí nghiệm. Điều này có thể lí giải do khối ủ ở mô hình pilot
đạt các yêu cầu về kích thước, khối lượng cũng như quy cách của khối ủ. Chính
vì vậy các yếu tố như nhiệt độ, ẩm độ, pH, vi sinh vật trong khối ủ luôn được đảm
bảo và duy trì ở điều kiện tối ưu giúp quá trình phân hủy diễn ra nhanh và đạt
hiệu quả cao.
Sản
phẩm compost sau khi được bổ sung thêm một số vi sinh vật có ích (VSV
cố định đạm, phân giải lân, phân giải cellulose) và một số phụ gia
(tro,than bùn) tạo sản phẩm phân hữu cơ vi sinh BIO-RP với thành phần:
chất hữu cơ 13,97%; N:P:K có tỉ lệ 1,75:1,71:1,02; VSV phân giải
cellulose 1,5 x 106 (CFU/g); VSV cố định đạm 2 x 106 (CFU/g);
VSV phân giải lân 1 x 106 (CFU/g).
Bảng:
Đặc tính lý, hóa, sinh của sản phẩm phân bón từ nguyên liệu compost cỏ
Chỉ tiêu
|
Sản phẩm phân hữu cơ vi sinh
|
Phương pháp
|
|
(Sản xuất từ nguyên liệu cỏ ủ compost)
|
|
pH
|
6,88
|
AOAC 981.12-1997
|
Độ ẩm (%)
|
28,09
|
10TCN 302-97
|
Chất hữu cơ (%)
|
13,97
|
10TCN 366-99
|
N tổng (%)
|
1,75
|
10 TCN 304-97
|
P205
(%)
|
1,71
|
10 TCN 306 - 97
|
K20(%)
|
1,02
|
10 TCN 308 –
97
|
Hg (ug/kg)
|
<0,4
|
CV-Amalgam AAS
|
Cd (mg/kg)
|
<0,002
|
FAAS
|
Pb (mg/kg)
|
60,59
|
CV-Amalgam AAS
|
As (mg/kg)
|
0,32
|
FAAS
|
VSV phân giải
cellulose (CFU/g)
|
1,5x106
|
TCVN 6168 -1996
|
VSV cố định đạm
(CFU/g)
|
2 x106
|
TCVN 6166 – 1996
|
VSV phân giải lân
(CFU/g)
|
1 x106
|
TCVN 6167 - 1996
|
Samonella/25g
|
KPH
|
TCVN 4829 - 2001
|
Kết quả khảo
nghiệm phân HCVS (BIO_RP) trên cây Cải bẹ xanh
(Kết quả phân tích của Trung Tâm Công Nghệ Và Quản
Lý Môi Trường & Tài Nguyên - Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học & Môi
Trường - Trường ĐH Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh).
Bảng: Cải bẹ xanh sau 25 ngày trồng
Nghiệm
thức
|
Yếu tố tăng
trưởng
|
Số lá
|
Chiều cao cây
(cm)
|
Trọng lượng
cây (1cây/g)
|
D/C
(Nền)
|
7,53
|
29,87
|
42,67
|
Nền
+ phân bò
|
8,60
|
31,65
|
50,03
|
Nền
+ phân BIO-RP
|
9,53
|
33,36
|
55,33
|
Sau
25 ngày trồng; xét về chiều cao, số lá, trọng lượng cây thì cải trồng ở NT nền
+ phân BIO-RP cho kết quả cao hơn so với
2 NT còn lại. Điều này chứng tỏ, bón phân BIO-RP cho hiệu quả vượt trội hơn so
với bón với phân bò (phân bón hữu cơ truyền thống)
KHẢ NĂNG ÁP DỤNG TRONG SẢN XUẤT
Đây là đề tài mang tính ứng dụng cao. Xử lí cỏ vừa
giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường vừa cung cấp một lượng lớn phân bón hữu cơ
cho cây trồng mở ra khả năng ứng dụng vào thực tế là rất lớn và có cơ sở. Trên
cơ sở kết quả nghiên cứu này, chúng ta có thể ứng dụng để xử lý các nguồn xác
bã thực vật, phụ phế phẩm nông nghiệp bằng các chủng vi sinh vật để làm phân
bón hữu cơ.
Ứng
dụng sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ phế thải rau củ quả, rơm và mạt cưa sau trồng
nấm
Cùng
với sự phát triển của xã hội, ngành nông nghiệp Việt Nam đã có những thay đổi rất
đáng kể. Sản xuất phân bón và giống được xem là hai yếu tố quan trọng quyết định
đến năng suất cũng như chất lượng cây trồng. Nhiều vùng sử dụng quá mức cần thiết
các loại phân bón và thuốc trừ sâu hóa học làm cho đất canh tác bị bạc màu
nhanh chóng, bên cạnh đó, các phế thải từ rau củ quả dư thừa tại các chợ truyền
thống, từ các nhà máy chế biến nông sản, từ sinh hoạt hộ gia đình, phế phẩm từ
sản xuất nông nghiệp,… gây ô nhiễm môi trường đất, nước, ảnh hưởng nhiều đến
sinh vật, đời sống con người và sản xuất nông nghiệp.
Từ
các kết quả nghiên cứu của Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học & Môi Trường
- Trường ĐH Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh về thí nghiệm đánh giá các chỉ tiêu đầu
vào gồm: độ ẩm, C/N của phế phẩm rau củ quả và rơm, mạt cưa sau trồng nấm đã
thiết lập ra ba công thức ủ, chọn ra công thức tối ưu nhất. Bố trí nghiệm thức ủ
phân compost ở quy mô phòng thí nghiệm với ba loại chế phẩm (NOLASUB, BIO-F,
BIOFERTM). Tiến hành khảo nghiệm trên rau cải ngọt để so sánh chất lượng phân.
Ngoài ra, còn bố trí ủ ở quy mô pilot có hệ thống thổi khí và không thổi khí đối
với chế phẩm tối ưu thu được từ nghiệm thức trên để đánh giá mức độ phân hủy. Về
mặt cảm quan sản phẩm hỗn hợp phân hữu cơ vi sinh thu được sau 21 ngày ủ bằng
phương pháp ủ có màu nâu – đen, cấu trúc hạt phân nhỏ, rất tươi xốp và có mùi gần
giống mùi của đất.
Bảng:
Đặc tính hóa lý của phân hữu cơ vi sinh sau 21 ngày ủ có bổ sung chế phẩm
vi sinh
Chỉ tiêu
|
Các sản phẩm
|
Đối chứng
|
BIO-F
|
NOLASUB
|
BIOFERTM
|
pH
|
6,9
|
7,37
|
7,2
|
7,4
|
Độ
ẩm (%)
|
64,17
|
62,88
|
64,43
|
63,15
|
Các
bon hữu cơ (%)
|
21,14
|
19,59
|
19,32
|
19,98
|
Tổng
nitơ (%)
|
1,49
|
1,56
|
1,58
|
1,53
|
Cellulose
(%)
|
42,17
|
40,5
|
40
|
42
|
Tỷ
lệ C/N
|
14,19
|
12,56
|
12,23
|
13,06
|
(Kết quả phân tích của Trung Tâm Công Nghệ Và Quản
Lý Môi Trường & Tài Nguyên - Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học & Môi
Trường - Trường ĐH Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh).
Kết quả cho thấy
phân hữu cơ vi sinh được làm từ hỗn hợp phế thải rau củ quả với rơm, mạt cưa
sau trồng nấm và than bùn nhìn chung đạt tiêu chuẩn phân bón quy định. Điều này
có thể giải thích như sau: quá trình tổng hợp mùn của vi sinh vật diễn ra phức
tạp, giai đoạn đầu vi sinh vật khoáng hóa chất hữu cơ dễ phân hủy, giai đoạn 2
là tổng hợp chất mùn, ở giai đoạn này chỉ những vật liệu khó phân hủy như
lignin, hemi-cellulose và cellulose nhờ hoạt động của VSV phân giải chúng thành
chất mùn ở điều kiện vi hiếu khí; chất mùn bao gồm nhiều thành phần khác nhau
(như axít humíc, fulvic, humin) nhưng chủ yếu là axít humíc (Marja Tuomela,
2002), vì vậy những compost được làm từ nguồn thải giàu hợp chất khó phân hủy
thường có hàm lượng axít humíc nhiều hơn (phụ thuộc vào thời gian và phương
pháp ủ).
Sản phẩm phân hữu cơ vi sinh sau 21 ngày
của khối ủ có thổi khí: Sau khi phân tích hàm lượng cellulose, C, N sau 21
ngày ủ không có sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê (P > 0,05) giữa các
nghiệm thức.
Bảng: Đặc tính hóa lý của phân hữu cơ
vi sinh sau 21 ngày ủ có thổi khí
Chỉ tiêu
|
Sản phẩm phân
hữu cơ vi sinh PLTK
|
pH
|
7,91
|
Độ
ẩm (%)
|
60,09
|
Các
bon hữu cơ (%)
|
18,77
|
Tổng
nitơ (%)
|
1,322
|
Phốt
pho dạng P2O5 (%)
|
1,5
|
Kali
dạng K2O (%)
|
1,5
|
VSV
phân giải cellulose (cfu/g)
|
1,27x105
|
VSV
phân giải lân (cfu/g)
|
2x106
|
VSV
cố định đạm (cfu/g)
|
4,6x106
|
Cd
(ppm)
|
<0,004
|
Pb
(ppm)
|
10,02
|
Coliform
|
KPH
|
E. coli
|
KPH
|
Samonella
|
KPH
|
Cellulose
|
38,83
|
Tỷ
lệ C/N
|
14,2
|
(Kết quả phân tích của Trung Tâm Công Nghệ Và Quản
Lý Môi Trường & Tài Nguyên - Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học & Môi
Trường - Trường ĐH Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh).
Bước
đầu khảo sát ảnh hưởng của một số compost đến sự phát triển cây cải ngọt
(Brassica integrifolia) trên diện hẹp.
Theo
một số tác giả (Alvarez, 1995; P. Bhattacharyya, 2003) trước khảo sát, họ đã bổ
sung từ 5% - 50% phân hữu cơ vi sinh tùy từng loại cây trồng và cho biết đã thu
được kết quả khả quan, ngoài cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng phân hữu cơ vi
sinh còn có khả năng kháng được một số nấm bệnh và tuyến trùng vùng rễ. Vì vậy,
chúng tôi đã lựa chọn tỷ lệ bổ sung 15% phân hữu cơ vi sinh/đất theo trọng lượng
(W/W).
Bảng: Ảnh hưởng của
lượng phân hữu cơ vi sinh đến ra lá và năng suất sau 20 ngày trồng
Nghiệm thức
|
Số lá (lá/cây)
|
Trọng lượng
cây (g)*
|
Đối chứng
|
7,0 ± 0,58b
|
73,3 ± 14,53
|
Nghiệm thức 1
|
10,0 ± 0,58a
|
126,7 ± 14,53
|
Nghiệm thức 2
|
11,3 ± 0,67a
|
293,3 ± 61,73
|
Nghiệm thức 3
|
11,0 ± 1,73a
|
316,7 ± 44,1
|
Nghiệm thức 4
|
11,0 ± 1,15a
|
280,0 ± 69,28
|
Các giá trị trung bình đi sau có các chữ cái không
cùng kí tự biểu hiện sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê (P < 0,05). (*)
Trọng lượng trung bình của 4 cây cải ngọt sau 20 ngày tuổi.
(Kết quả Nghiên cứu của Ths Nguyễn Thị Thúy Huệ - Trung
Tâm Công Nghệ Và Quản Lý Môi Trường & Tài Nguyên - Viện
Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học & Môi Trường - Trường ĐH Nông Lâm TP. Hồ Chí
Minh).
Số
liệu ở bảng trên cho thấy, chiều cao của lá cây cải ngọt ở các nghiệm thức có bổ
sung phân nghiệm thức 1, nghiệm thức 2, nghiệm thức 3, nghiệm thức 4 đều cao
hơn nghiệm thức đối chứng từ 5 – 15 cm, cao nhất ở nghiệm thức 3 tương ứng
35,67 cm. Số lá cũng là chỉ tiêu quan trọng, ở các nghiệm thức mà có bổ sung
phân phân hữu cơ vi sinh thì đều nhiều hơn đối chứng 4 lá. Năng suất luôn là
thước đo chính để đánh giá sản phẩm, ở thí nghiệm này nhận thấy hầu hết các
nghiệm thức có bổ sung phân hữu cơ vi sinh đều cho năng suất cao hơn đối chứng,
đáng chú ý phân nghiệm thức 3 cho năng suất cao gấp 4 lần (316 g) so với đối chứng
(73 g). Tuy nhiên, ở nghiệm thức 2 và nghiệm thức 4 không có sự chênh lệch nhiều,
còn giữa nghiệm thức 1 so với nghiệm thức 2, nghệm thức 3 và nghiệm thức 4 có sự
chênh lệch khá rõ rệt ngay cả có cùng thời gian ủ là 21 ngày. Điều này có thể
giải thích có lẽ sản phẩm chưa được phân hủy hoàn toàn nên khi sử dụng ảnh hưởng
không nhỏ đến cây cải ngọt.
KHẢ NĂNG ÁP DỤNG TRONG SẢN XUẤTKết quả nghiên cứu trên rất hữu ích đối với đời sống,
sản xuất hiện nay. Vừa giải quyết vấn đề
ô nhiễm môi trường vừa cung cấp một lượng lớn phân bón hữu cơ cho cây trồng mở
ra khả năng ứng dụng vào thực tế là rất lớn và có cơ sở. Trên cơ sở kết quả
nghiên cứu này, chúng ta có thể ứng dụng để xử lý các nguồn xác bã thực vật,
phụ phế phẩm nông nghiệp từ các nguồn rác thải hữu cơ chợ truyền thống, rác
thải hữu cơ được phân loại từ các hộ gia đình, từ các cơ sở sản xuất sơ, chế
biến sản phẩm nông nghiệp, từ nguồn phế phẩm trong trồng trọt, chăn nuôi,… bằng
các chủng vi sinh vật để làm phân bón hữu cơ.
(Th.s Vương
Lan)
(Số liệu báo cáo được tổng hợp theo tài liệu “nghiên
cứu trên các chế phẩm vi sinh NOLASUB, NOLATRI của Ths. Nguyễn Thị Thúy
Huệ - Trung tâm Công nghệ và Quản lý Môi
trường và Tài nguyên - Viện Nghiên cứu Công nghệ sinh học và Môi trường –
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM).