Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Cây ngô (Zea mays L.) là cây lương thực ngắn ngày có diện tích thu hoạch lớn thứ hai tại Việt Nam, chỉ sau lúa nước. Dữ liệu thống kê nông nghiệp giai đoạn 1990–2017 cho thấy diện tích canh tác ngô trong nước đã tăng 2,6 lần (từ 0,432 triệu ha lên 1,033 triệu ha), năng suất tăng 3,0 lần (từ 1,55 tấn/ha lên 4,72 tấn/ha), và tổng sản lượng tăng 7,6 lần (từ 0,717 triệu tấn lên 4,874 triệu tấn). Đến niên vụ 2019/2020, diện tích gieo trồng đạt khoảng 1.265 nghìn ha với sản lượng ước tính 5,3 triệu tấn. Đi đôi với sự phát triển này, khối lượng phế phụ phẩm phát sinh từ quá trình thu hoạch là rất lớn. Cứ 1 tấn ngô hạt thải ra tương ứng 1,2 tấn thân lá và lõi ngô; tính chung trên cả nước, lượng phụ phẩm trồng trọt ước tính trên 50 triệu tấn/năm, trong đó riêng thân cây ngô chiếm khoảng 10 triệu tấn.
Trước đây, nguồn phụ phẩm cây ngô thường được dùng làm chất đốt truyền thống hoặc thức ăn thô xanh cho đại gia súc. Tuy nhiên, cùng với việc người dân chuyển đổi sang dùng điện, khí gas và than đá, phụ phẩm ngô phần lớn bị đốt trực tiếp ngoài đồng ruộng hoặc xả thải bừa bãi xuống kênh rạch, ven đường lộ. Quá trình đốt sinh khối tạo ra khói chứa bụi mịn và các khí độc hại gồm CO, CO₂, NO₂, SO₂, CH₄, đồng thời nhiệt độ cao phá hủy cấu trúc hữu cơ trong đất, tiêu diệt vi sinh vật có ích và làm bề mặt đồng ruộng bị khô cứng, chai sạn. Mặt khác, nếu cày vùi phế phụ phẩm chưa hoai mục vào đất để trồng vụ kế tiếp sẽ dễ dẫn đến hiện tượng nghẹt rễ, ngộ độc hữu cơ cho cây trồng.
Mặc dù thị trường đã có một số chế phẩm sinh học xử lý phế phẩm nông nghiệp nói chung, song chưa có dòng chế phẩm đặc hiệu tối ưu riêng cho phế phụ phẩm ngô – loại cơ chất giàu cellulose và cấu trúc xơ bền vững. Do đó, việc nghiên cứu tuyển chọn, đánh giá các chủng vi sinh vật và thử nghiệm chế phẩm chuyên dụng nhằm chuyển hóa phụ phẩm ngô thành phân bón hữu cơ là yêu cầu cấp thiết từ thực tiễn.
- Mục tiêu nghiên cứu: Sản xuất, đánh giá và lựa chọn chế phẩm sinh học để xử lý phế phụ phẩm cây ngô đạt hiệu quả cao, rút ngắn thời gian phân hủy và tạo sản phẩm phân bón hữu cơ đạt tiêu chuẩn.
- Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Đánh giá hoạt tính enzyme ngoại bào (amylase, protease, cellulase) của các chủng vi sinh vật được kế thừa.
- Sản xuất thử nghiệm 3 công thức chế phẩm vi sinh vật trên chất mang hữu cơ.
- Bố trí thí nghiệm ủ phế phụ phẩm ngô (lõi ngô nghiền) theo các tỷ lệ tiếp giống khác nhau để theo dõi diễn biến nhiệt độ, cảm quan và các chỉ tiêu hóa lý.
- So sánh hiệu quả xử lý của chế phẩm được lựa chọn với chế phẩm thương mại Emuniv và công thức đối chứng không bổ sung vi sinh vật.
- Đối tượng nghiên cứu: Chế phẩm sinh học xử lý phế phụ phẩm cây ngô.
- Phạm vi nghiên cứu:
- Thời gian: Từ tháng 10 năm 2021 đến tháng 2 năm 2022 (chu kỳ ủ theo dõi kéo dài 8 tuần).
- Không gian: Phòng thí nghiệm và Nhà lưới thực nghiệm thuộc Bộ môn Vi sinh vật, Khoa Tài nguyên và Môi trường, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Cơ sở khoa học của đề tài dựa trên khả năng của vi sinh vật trong việc sinh tổng hợp và tiết các enzyme ngoại bào để phân cắt các hợp chất đại phân tử khó tiêu thành các chất dinh dưỡng hòa tan:
- Quá trình phân giải protein: Enzyme protease (endoprotease và exoprotease) thủy phân các liên kết peptide trong phân tử protein thành polypeptit, oligopeptit, axit amin và cuối cùng amôn hóa giải phóng NH₃.
- Quá trình thủy phân cellulose: Hệ enzyme cellulase gồm 4 thành phần (xenlobiohydrolase, endoglucanase, exoglucanase và β-glucosidase) phối hợp thủy phân chuỗi β-1,4 glucoside của cellulose tự nhiên thành cellobiose và glucose.
- Cố định đạm: Hoạt động của vi khuẩn cố định đạm (diazotroph) biến đổi N₂ tự do trong khí quyển thành dạng NH₃ hữu dụng cho cây trồng.
Nguồn vật liệu và chủng vi sinh vật:
- Đề tài kế thừa 9 chủng vi sinh vật có thời gian sinh trưởng nhanh (72 giờ) từ Bộ môn Vi sinh vật, gồm: Lactobacillus sp. H1, Bacillus sp. ST1-1, Bacillus sp. F4, Streptococci sp. F14, Bacillus sp. G6, Bacillus sp. L13, Bacillus sp. T1, Bacillus sp. T2, Bacillus sp. B1.
- Môi trường nuôi cấy: MRS, môi trường chuyên dùng cho Bacillus, môi trường vi sinh vật nội sinh NA, môi trường LB. Môi trường kiểm tra enzyme gồm cellulose (2 g), protein (2 g), tinh bột (2 g), thạch (20 g) trong 1.000 ml nước cất vô trùng.
- Cơ chất ủ: Lõi ngô nghiền vụn.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
- Đánh giá hoạt tính enzyme: Sử dụng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch (William, 1983). Nuôi dịch thể 24 giờ, nhỏ 0,05 ml dịch vào lỗ thạch, ủ ở 30°C trong 24 giờ, bắt màu bằng dung dịch Lugol và tính đường kính vòng phân giải theo công thức: $\text{Hoạt tính enzyme} = D - d\text{ (mm)}$ (với $D$ là đường kính vòng phân giải, $d$ là đường kính lỗ đục).
- Quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh (7 bước): (1) Kiểm tra hoạt tính và hoạt hóa giống; (2) Nhân sinh khối cấp 1 trong 3 ngày (tỷ lệ giống 10%), sau đó nhân môi trường lỏng trên máy lắc (150 vòng/phút, 28°C trong 72 giờ); (3) Xử lý sinh khối; (4) Chuẩn bị chất mang (cám gạo, bột ngô, trấu đã khử trùng); (5) Phối trộn sinh khối vào chất mang với tỷ lệ 3%; (6) Kiểm tra chất lượng; (7) Đóng gói.
- Phương pháp bố trí thí nghiệm ủ: Thiết kế 9 công thức ủ với quy mô 200 kg lõi ngô nghiền/đống, bố trí có mái che tôn, thành đống quây bạt, khoảng cách giữa các đống 0,5 m. Áp dụng phương pháp ủ xếp lớp có xới đảo định kỳ.
- Phương pháp phân tích hóa lý: Độ ẩm (TCVN 9297-2012), hàm lượng chất hữu cơ tổng số OM (ASTM D 2974-C), nitơ tổng số Nts (TCVN 8557-2010), phốt pho tổng số P₂O₅ts (TCVN 8563-2010), phốt pho hữu hiệu P₂O₅hh (TCVN 8559-2010), kali tổng số K₂Ots (TCVN 8562-2010), kali hữu hiệu K₂Ohh (TCVN 8560-2010). Đánh giá chất lượng phân bón đối chiếu theo QCVN 01-189:2019/BNNPTNT và kiểm tra mật độ vi sinh vật theo TCVN 6168:2002.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan nghiên cứu
Chương này tổng kết toàn diện các tài liệu về cây ngô và phế phụ phẩm ngô trên thế giới cũng như tại Việt Nam:
- Lịch sử và giá trị cây ngô: Có nguồn gốc từ cỏ teosinte tại Trung Mỹ (khoảng 7000 TCN), ngô lan tỏa ra toàn cầu từ thế kỷ XVI. Hạt ngô chứa tinh bột (tới 87,6% ở nội nhũ), protein (18,4% ở mầm), chất béo (33,2% ở mầm). Thân và lá ngô xanh chứa 6–11,9% cellulose, 1,3–3,2% protein thô, rất thích hợp làm thức ăn ủ chua và phân bón.
- Tình hình sản xuất: Thế giới ghi nhận sản lượng ngô hàng trăm triệu tấn tại các cường quốc như Mỹ (346 triệu tấn niên vụ 2019/2020), Trung Quốc (260,8 triệu tấn), Brazil (102 triệu tấn). Tại Việt Nam, sản lượng ngô tập trung nhiều nhất ở vùng Trung du và miền núi phía Bắc (544 nghìn ha năm 2020) và Tây Nguyên (257 nghìn ha).
- Tác động môi trường của phụ phẩm ngô: Hơn 80% phụ phẩm trồng trọt tại Việt Nam chưa được tái sử dụng đúng cách, chủ yếu bị đốt tại ruộng sinh khói bụi và khí nhà kính, làm nghèo kiệt đất canh tác.
- Tổng quan chế phẩm sinh học: Phân loại các dạng chế phẩm (dịch thể và chất mang như than bùn, cám trấu, bột ngô, bentonite). Tổng hợp các công trình nghiên cứu sử dụng vi sinh vật (Nguyễn Thị Minh, 2015; Lê Phú Tuấn, 2016; Phạm Bích Hiên, 2017) và các xu hướng trên thế giới như sản xuất than sinh học (Đại học Khoa học và Công nghệ An Huy), công nghệ tiền xử lý PIPOL của lignin (Đại học Texas A&M) và sản xuất cellulosic ethanol.
Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Trình bày cụ thể các bước triển khai kỹ thuật, hệ thống trang thiết bị (nồi hấp, tủ nuôi cấy, máy lắc ổn nhiệt, máy ly tâm) và hóa chất thí nghiệm. Nội dung thực nghiệm được phân định qua hai giai đoạn thử nghiệm đống ủ:
- Giai đoạn 1 (Lựa chọn chế phẩm và tỷ lệ tối ưu): Thử nghiệm 9 công thức trên 200 kg lõi ngô nghiền/đống với 3 tổ hợp chế phẩm ở 3 mức tỷ lệ (0,05%; 0,08%; 0,12%):
- Chế phẩm 1 (4 chủng: H1, F14, T2, L13): CT1 (0,05%), CT2 (0,08%), CT3 (0,12%).
- Chế phẩm 2 (5 chủng: F4, T1, B1, ST1-1, G6): CT4 (0,05%), CT5 (0,08%), CT6 (0,12%).
- Chế phẩm 3 (hỗn hợp cả 9 chủng): CT7 (0,05%), CT8 (0,08%), CT9 (0,12%).
- Giai đoạn 2 (Đánh giá hiệu quả so sánh): Thử nghiệm đống ủ 200 kg gồm 3 công thức: CT1 (đối chứng không bổ sung vi sinh vật), CT2 (chế phẩm thương phẩm Emuniv tỷ lệ 0,12%), CT3 (chế phẩm tuyển chọn từ giai đoạn 1 với tỷ lệ 0,12%).
Chương 3: Kết quả nghiên cứu
Chương 3 công bố đầy đủ các chuỗi số liệu thực nghiệm thu thập được từ phòng thí nghiệm đến nhà lưới:
1. Hoạt tính enzyme của 9 chủng vi sinh vật kế thừa
Tất cả 9 chủng vi sinh vật đều thể hiện hoạt tính phân giải cả 3 cơ chất (đường kính vòng $D - d \ge 11,0\text{ mm}$), không có biểu hiện đối kháng khi nuôi cấy kết hợp.
| STT |
Ký hiệu |
Tên phân loại sơ bộ |
Thời gian sinh trưởng (h) |
Vòng phân giải tinh bột (mm) |
Vòng phân giải protein (mm) |
Vòng phân giải cellulose (mm) |
| 1 |
H1 |
Lactobacillus sp. H1 |
30 |
18,0 |
28,0 |
19,5 |
| 2 |
ST1-1 |
Bacillus sp. ST1-1 |
18 |
11,0 |
16,0 |
14,5 |
| 3 |
F4 |
Bacillus sp. F4 |
48 |
13,0 |
25,0 |
19,0 |
| 4 |
F14 |
Streptococci sp. F14 |
24 |
26,0 |
25,0 |
13,0 |
| 5 |
G6 |
Bacillus sp. G6 |
72 |
14,0 |
27,0 |
20,0 |
| 6 |
L13 |
Bacillus sp. L13 |
24 |
16,5 |
26,0 |
26,5 |
| 7 |
T1 |
Bacillus sp. T1 |
24 |
13,0 |
21,3 |
22,4 |
| 8 |
T2 |
Bacillus sp. T2 |
24 |
11,5 |
16,7 |
20,0 |
| 9 |
B1 |
Bacillus sp. B1 |
24 |
13,0 |
15,5 |
16,0 |
Hoạt tính protease mạnh nhất ghi nhận ở chủng H1 ($28,0\text{ mm}$) và G6 ($27,0\text{ mm}$). Khả năng phân giải tinh bột cao nhất ở chủng F14 ($26,0\text{ mm}$). Khả năng thủy phân cellulose cao nhất ở chủng L13 ($26,5\text{ mm}$) và T1 ($22,4\text{ mm}$).
2. Chất lượng chế phẩm sản xuất
Cả 3 loại chế phẩm dạng chất mang sau sản xuất đều đáp ứng yêu cầu của TCVN 6168:2002:
- Chế phẩm 1: Mật độ vi sinh vật hữu ích đạt $7,0 \times 10^8\text{ CFU/g}$ (quy định $\ge 1,0 \times 10^8\text{ CFU/g}$), vi sinh vật tạp $1,3 \times 10^3\text{ CFU/g}$ (quy định $\le 1,0 \times 10^5\text{ CFU/g}$).
- Chế phẩm 2: Mật độ vi sinh vật hữu ích đạt $8,5 \times 10^8\text{ CFU/g}$, vi sinh vật tạp $1,5 \times 10^3\text{ CFU/g}$.
- Chế phẩm 3: Mật độ vi sinh vật hữu ích đạt $6,0 \times 10^8\text{ CFU/g}$, vi sinh vật tạp $0,2 \times 10^5\text{ CFU/g}$.
3. Diễn biến nhiệt độ và cảm quan trong quá trình ủ
- Nhiệt độ: Ở tuần đầu, nhiệt độ các đống ủ dao động 25–32°C. Bước sang tuần 2–4, nhiệt độ tăng vọt khi vi sinh vật phát triển mạnh, đạt đỉnh ở tuần thứ 4 trong khoảng 50–56°C. CT3 ghi nhận nhiệt độ cao nhất đạt 56°C; các công thức CT5 đạt 54°C (ngày 27), CT6 đạt 52°C, CT7 và CT9 đạt 53°C. Từ tuần 5–6, nhiệt độ hạ xuống 32–43°C và về mức nhiệt độ môi trường (24–39°C) ở tuần 7–8. Quá trình thủy phân kết thúc vào ngày 53 ở các công thức CT1, CT2, CT4 và vào ngày 55 ở các công thức còn lại.
- Cảm quan: Đến tuần thứ 8, đống ủ CT3 chuyển hẳn sang màu nâu đen sậm, mùi hôi thối biến mất hoàn toàn (không còn mùi), mức độ hoai mục đạt độ tơi xốp 80%. Các công thức CT1, CT2, CT6, CT7, CT9 có độ tơi xốp dao động 40–60%; riêng CT4, CT8 bắt đầu tơi xốp, còn CT5 mới bắt đầu hoai mục.
4. Phân tích tính chất hóa lý sau 8 tuần ủ
| Chỉ tiêu |
Phương pháp phân tích |
CT1 |
CT2 |
CT3 |
CT4 |
CT5 |
CT6 |
CT7 |
CT8 |
CT9 |
| Độ ẩm (%) |
TCVN 9297-2012 |
42,13 |
46,71 |
43,05 |
44,31 |
46,16 |
43,37 |
45,08 |
42,98 |
44,76 |
| OM (%) |
ASTM D 2974-C |
94,34 |
93,13 |
96,81 |
92,06 |
90,03 |
89,67 |
95,09 |
94,01 |
92,75 |
| Nts (%) |
TCVN 8557-2010 |
0,56 |
0,47 |
0,61 |
0,43 |
0,42 |
0,51 |
0,59 |
0,53 |
0,45 |
| P₂O₅ts (%) |
TCVN 8563-2010 |
0,16 |
0,14 |
0,19 |
0,16 |
0,15 |
0,17 |
0,15 |
0,13 |
0,18 |
| P₂O₅hh (%) |
TCVN 8559-2010 |
0,19 |
0,21 |
0,29 |
0,28 |
0,30 |
0,27 |
0,35 |
0,16 |
0,23 |
| K₂Ots (%) |
TCVN 8562-2010 |
1,36 |
0,98 |
1,64 |
1,34 |
1,38 |
1,58 |
1,56 |
1,41 |
1,34 |
| K₂Ohh (%) |
TCVN 8560-2010 |
1,45 |
1,34 |
1,49 |
1,43 |
1,45 |
1,60 |
1,51 |
1,41 |
1,40 |
Hàm lượng chất hữu cơ (OM) ở CT3 đạt cao nhất với 96,81%. Theo quy định tại QCVN 01-189:2019/BNNPTNT về hàm lượng hữu cơ đối với phân bón hữu cơ cải tạo đất ($\text{OM} \ge 90%$), hầu hết các công thức đều đạt chuẩn (trừ CT6 đạt 89,67%). Hàm lượng dinh dưỡng khoáng ở CT3 cũng đạt mức vượt trội: Nts đạt 0,61%, P₂O₅ts đạt 0,19%, K₂Ots đạt 1,64%.
5. Hiệu quả so sánh với chế phẩm Emuniv và mẫu trắng
Ở giai đoạn đánh giá so sánh, công thức đối chứng không bổ sung vi sinh vật diễn ra quá trình thủy phân rất chậm do phụ thuộc vào hệ vi sinh vật tự nhiên, nhiệt độ tăng không đáng kể. Công thức bổ sung chế phẩm vi sinh tuyển chọn ở tỷ lệ 0,12% duy trì mức sinh nhiệt cao hơn, rút ngắn thời gian phân rã cơ chất và cho ra hàm lượng chất hữu cơ sau ủ cao hơn so với công thức sử dụng chế phẩm thương mại Emuniv cùng tỷ lệ.
Kết quả và đóng góp
- Kết quả thực nghiệm chính:
- Tuyển chọn thành công 9 chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải mạnh: chủng H1 có hoạt tính protease lớn nhất ($D - d = 28,0\text{ mm}$), chủng F14 có hoạt tính amylase cao nhất ($D - d = 26,0\text{ mm}$), chủng L13 có hoạt tính cellulase mạnh nhất ($D - d = 26,5\text{ mm}$).
- Sản xuất 3 dòng chế phẩm vi sinh đạt chuẩn TCVN 6168:2002 với mật độ vi sinh vật hữu ích từ $6,0 \times 10^8$ đến $8,5 \times 10^8\text{ CFU/g}$ và vi sinh vật tạp dưới mức cho phép ($0,2 \times 10^5$ đến $1,5 \times 10^3\text{ CFU/g}$).
- Xác định được tỷ lệ tiếp giống 0,12% mang lại hiệu quả xử lý tối ưu trên 200 kg đống ủ: đẩy nhiệt độ lên mức 56°C ở tuần thứ 4, giúp cơ chất hoai mục tơi xốp 80%, khử sạch mùi hôi, đạt hàm lượng chất hữu cơ OM 96,81%, Nts 0,61%, K₂Ots 1,64%, đáp ứng quy chuẩn phân bón hữu cơ vi sinh cải tạo đất QCVN 01-189:2019/BNNPTNT.
- Giải pháp và kiến nghị của tác giả:
- Khuyến nghị ứng dụng quy trình ủ hiếu khí xếp lớp có che phủ bạt và xới đảo định kỳ kết hợp bổ sung chế phẩm vi sinh vật chuyên tính ở tỷ lệ 0,12% để xử lý nhanh lõi ngô và phế phụ phẩm ngô tại các địa phương trồng ngô tập trung.
- Đóng góp của đề tài:
- Cung cấp dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về khả năng phân giải enzyme của các chủng vi khuẩn nội sinh và vi sinh vật đất trên cơ chất phế phẩm ngô.
- Chứng minh chế phẩm vi sinh tự sản xuất theo tỷ lệ 0,12% có khả năng tạo nhiệt độ ủ và hiệu quả phân giải chất hữu cơ cao hơn chế phẩm thương mại Emuniv, mở ra hướng tái sử dụng phụ phẩm ngô quy mô nông hộ và hợp tác xã nhằm giảm thiểu tình trạng đốt rơm rác gây ô nhiễm không khí.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế được ghi nhận từ văn bản:
- Quy mô thử nghiệm mới dừng lại ở mức bán hiện trường trong nhà lưới với khối lượng 200 kg/đống ủ, chưa triển khai khảo nghiệm ở quy mô đại trà ngoài đồng ruộng.
- Cơ chất thực nghiệm tập trung vào lõi ngô nghiền, chưa thực hiện khảo nghiệm phân tách riêng biệt hoặc phối trộn đồng thời toàn bộ các phụ phẩm khác của cây ngô như thân cây tươi, bẹ ngô và râu ngô.
- Chưa bổ sung thêm các nguồn cơ chất phụ trợ khác (như phân chuồng) để đánh giá sự biến động về tỷ lệ C/N và chất lượng mùn sau ủ như một số nghiên cứu trước đã khuyến nghị.
- Hướng mở tiếp theo:
- Mở rộng quy mô đống ủ trên đồng ruộng canh tác thực tế tại các vùng trọng điểm sản xuất ngô (Trung du miền núi phía Bắc, Tây Nguyên).
- Thử nghiệm phối trộn thân lá ngô với phân gia súc gia cầm và đánh giá hiệu lực bón của sản phẩm phân hữu cơ sau ủ lên năng suất, độ phì của đất và khả năng kháng bệnh của cây trồng.
Giá trị tham khảo
Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo thiết thực cho:
- Đối tượng: Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu chuyên ngành Khoa học Môi trường, Công nghệ Sinh học Môi trường, Vi sinh vật học Ứng dụng, Nông học và Quản lý Chất thải Nông nghiệp.
- Phần nội dung giá trị nhất:
- Phương pháp kiểm tra định lượng hoạt tính enzyme ngoại bào (amylase, protease, cellulase) trên đĩa thạch theo William (1983).
- Quy trình 7 bước phối trộn và nhân sinh khối chế phẩm vi sinh vật dạng chất mang hữu cơ đáp ứng tiêu chuẩn TCVN 6168:2002.
- Bộ số liệu động thái nhiệt độ hàng tuần và ma trận phân tích 7 chỉ tiêu hóa lý sau ủ đối chiếu trực tiếp với quy chuẩn quốc gia QCVN 01-189:2019/BNNPTNT.
Câu hỏi thường gặp
1. Chín chủng vi sinh vật được kế thừa trong nghiên cứu thuộc các nhóm nào và chủng nào có hoạt tính phân giải mạnh nhất?
Chín chủng vi sinh vật gồm 1 chủng thuộc chi Lactobacillus (H1), 1 chủng thuộc chi Streptococci (F14) và 7 chủng thuộc chi Bacillus (ST1-1, F4, G6, L13, T1, T2, B1). Trong đó, chủng Lactobacillus sp. H1 có hoạt tính protease mạnh nhất với đường kính vòng phân giải $D - d = 28,0\text{ mm}$; chủng Streptococci sp. F14 phân giải tinh bột tốt nhất ($D - d = 26,0\text{ mm}$); và chủng Bacillus sp. L13 có hoạt tính cellulase mạnh nhất ($D - d = 26,5\text{ mm}$).
2. Ba loại chế phẩm vi sinh vật tự sản xuất trong khóa luận được phối trộn từ những chủng nào?
Ba loại chế phẩm được phối trộn trên chất mang hữu cơ (cám gạo, bột ngô, trấu) theo các tổ hợp:
- Chế phẩm 1: Phối trộn 4 chủng vi sinh vật gồm H1, F14, T2 và L13.
- Chế phẩm 2: Phối trộn 5 chủng vi sinh vật gồm F4, T1, B1, ST1-1 và G6.
- Chế phẩm 3: Phối trộn toàn bộ 9 chủng vi sinh vật gồm H1, F14, F4, G6, T1, T2, L13, B1 và ST1-1.
3. Tại sao công thức CT3 (tỷ lệ 0,12%) được lựa chọn là công thức xử lý hiệu quả nhất?
Công thức CT3 đạt hiệu quả cao nhất vì ghi nhận nhiệt độ đống ủ đạt đỉnh cao nhất (56°C ở tuần thứ 4), thể hiện khả năng phân giải sinh nhiệt mạnh của vi sinh vật. Sau 8 tuần, đống ủ hoai mục tơi xốp đạt 80%, chuyển sang màu nâu đen sậm, hoàn toàn hết mùi hôi thối, đạt tỷ lệ chất hữu cơ OM cao nhất (96,81%) và có hàm lượng dinh dưỡng khoáng tổng số cao (Nts 0,61%; P₂O₅ts 0,19%; K₂Ots 1,64%).
4. Chất lượng đống ủ sau 8 tuần có đáp ứng được các tiêu chuẩn và quy chuẩn phân bón hiện hành không?
Các chế phẩm sau khi nhân nuôi đều đạt mật độ vi sinh vật hữu ích $\ge 1,0 \times 10^8\text{ CFU/g}$ và tạp nhiễm $\le 1,0 \times 10^5\text{ CFU/g}$ theo TCVN 6168:2002. Sau 8 tuần ủ, hầu hết các công thức đều có hàm lượng chất hữu cơ OM vượt ngưỡng quy định $\ge 90%$ của QCVN 01-189:2019/BNNPTNT về phân bón hữu cơ cải tạo đất (ngoại trừ CT6 đạt 89,67%), trong đó CT3 đạt mức cao nhất 96,81%.
5. Khi đưa vào thử nghiệm so sánh với chế phẩm thương mại Emuniv, chế phẩm vi sinh tuyển chọn thể hiện kết quả như thế nào?
Ở cùng tỷ lệ bổ sung 0,12%, đống ủ sử dụng chế phẩm vi sinh tuyển chọn của đề tài duy trì nhiệt độ phân hủy cao hơn, thúc đẩy quá trình thủy phân nhanh hơn và cho ra sản phẩm sau ủ có hàm lượng chất hữu cơ cao hơn so với đống ủ sử dụng chế phẩm Emuniv, đồng thời vượt trội hoàn toàn so với mẫu trắng đối chứng không bổ sung chế phẩm.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Công Khánh Thành đã tuyển chọn và phối trộn thành công các chủng vi sinh vật hữu ích có hoạt tính enzyme ngoại bào mạnh thành các chế phẩm sinh học dạng chất mang đạt tiêu chuẩn TCVN 6168:2002. Kết quả thực nghiệm ủ 200 kg lõi ngô nghiền trong 8 tuần khẳng định công thức bổ sung chế phẩm ở tỷ lệ 0,12% đem lại hiệu quả phân hủy tối ưu, đưa nhiệt độ đống ủ lên 56°C và giúp sản phẩm đạt độ tơi xốp 80%, hết mùi hôi cùng hàm lượng chất hữu cơ đạt 96,81%. Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và giải pháp thực tiễn có tính ứng dụng cao nhằm giải quyết tình trạng ô nhiễm do đốt bỏ phế phụ phẩm ngô, đồng thời tạo ra nguồn phân bón hữu cơ cải tạo đất đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.
