Tổng quan nghiên cứu

Chăn nuôi bò sữa là ngành nông nghiệp quan trọng, đóng góp lớn vào kinh tế nhiều vùng quê Việt Nam, đặc biệt tại huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam. Tính đến tháng 10/2017, huyện Duy Tiên có 107 hộ chăn nuôi với tổng đàn 1.792 con, trong đó 710 con đang cho sữa, sản lượng đạt 13,03 tấn/ngày. Tuy nhiên, hoạt động chăn nuôi quy mô lớn cũng phát sinh nhiều vấn đề môi trường, đặc biệt là mùi khó chịu từ khí thải NH3, H2S, CO2, CH4 gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và vật nuôi. Mùi hôi phát sinh từ quá trình phân hủy chất thải hữu cơ trong phân và nước tiểu, đồng thời ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí khu vực chăn nuôi.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiệu quả xử lý mùi tại chuồng trại chăn nuôi bò sữa bằng chế phẩm vi sinh COSTE-MT01 ở quy mô trang trại tại xã Mộc Bắc, huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam trong khoảng thời gian từ tháng 12/2017 đến tháng 12/2018. Nghiên cứu nhằm khảo sát hiện trạng ô nhiễm mùi, xây dựng quy trình sử dụng chế phẩm vi sinh và đánh giá hiệu quả xử lý mùi, góp phần cải thiện môi trường không khí, giảm thiểu tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng và vật nuôi. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc ứng dụng công nghệ sinh học vào xử lý ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi, đồng thời hỗ trợ phát triển bền vững ngành chăn nuôi bò sữa tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết phân hủy sinh học chất thải hữu cơ: Quá trình phân hủy kỵ khí và hiếu khí của vi sinh vật trong chất thải chăn nuôi tạo ra các khí NH3, H2S, CH4, CO2 và các hợp chất gây mùi khác. Việc sử dụng vi sinh vật có khả năng phân hủy nhanh các hợp chất hữu cơ cao phân tử giúp giảm phát sinh khí độc và mùi hôi.

  • Mô hình xử lý mùi bằng chế phẩm vi sinh: Chế phẩm vi sinh COSTE-MT01 gồm các chủng vi khuẩn Bacillus spp., Lactobacillus spp. và nấm men Saccharomyces cerevisiae có khả năng phân hủy hữu cơ, cạnh tranh dinh dưỡng với vi sinh vật phát sinh khí độc, đồng thời sinh kháng sinh ức chế vi khuẩn gây bệnh và mùi hôi.

  • Khái niệm chính:

    • Mùi chuồng trại: Hợp chất khí gây cảm giác khó chịu, chủ yếu là NH3, H2S, các hợp chất lưu huỳnh và amine bay hơi.
    • Phân hủy kỵ khí: Quá trình vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện thiếu oxy, tạo ra khí độc và mùi hôi.
    • Chế phẩm vi sinh: Hỗn hợp vi sinh vật được tuyển chọn để xử lý chất thải, giảm mùi và ô nhiễm môi trường.
    • Hiệu quả xử lý mùi: Mức giảm nồng độ khí NH3, H2S và mật độ ruồi muỗi sau khi sử dụng chế phẩm vi sinh.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu thực nghiệm tại 05 trang trại chăn nuôi bò sữa có quy mô trên 30 con tại xã Mộc Bắc, huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam. Dữ liệu bao gồm nồng độ khí NH3, H2S, CH4, CO2 trong không khí chuồng và ngoài chuồng trước và sau khi sử dụng chế phẩm vi sinh COSTE-MT01, cùng với khảo sát mật độ ruồi muỗi và các chỉ tiêu vi sinh vật.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp lấy mẫu khí theo tiêu chuẩn, phân tích hóa học và vi sinh trong phòng thí nghiệm với các thiết bị chuyên dụng như tủ ấm, máy lắc ổn nhiệt, nồi khử trùng. Phân tích số liệu bằng thống kê mô tả và so sánh tỷ lệ phần trăm giảm nồng độ khí trước và sau xử lý.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: 05 trang trại được lựa chọn theo tiêu chí quy mô trên 30 con, có hợp đồng tiêu thụ sữa ổn định, đại diện cho điều kiện chăn nuôi điển hình tại địa phương. Thời gian nghiên cứu kéo dài 12 tháng từ tháng 12/2017 đến tháng 12/2018 nhằm theo dõi hiệu quả lâu dài của chế phẩm.

  • Timeline nghiên cứu:

    • Tháng 12/2017: Khảo sát hiện trạng môi trường và lấy mẫu ban đầu.
    • Tháng 1-3/2018: Xây dựng và áp dụng quy trình sử dụng chế phẩm vi sinh.
    • Tháng 4-11/2018: Theo dõi, lấy mẫu định kỳ và phân tích.
    • Tháng 12/2018: Tổng hợp, đánh giá kết quả và báo cáo.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Giảm nồng độ khí NH3 và H2S: Sau khi sử dụng chế phẩm vi sinh COSTE-MT01, nồng độ khí NH3 trong chuồng giảm trung bình từ 50% đến 70% so với trước xử lý. Tương tự, nồng độ khí H2S cũng giảm khoảng 55% đến 68%. Ví dụ, tại trang trại số 3, nồng độ NH3 giảm từ 25 ppm xuống còn 8 ppm, H2S giảm từ 15 ppm xuống 5 ppm.

  2. Giảm mật độ ruồi muỗi: Mật độ ruồi muỗi tại các trang trại giảm trung bình 40% so với trước khi sử dụng chế phẩm, góp phần giảm thiểu nguy cơ truyền bệnh và cải thiện điều kiện vệ sinh chuồng trại.

  3. Ổn định các chỉ tiêu vi sinh vật: Các chỉ tiêu vi sinh vật có lợi như Bacillus spp. và Lactobacillus spp. tăng lên rõ rệt trong môi trường chuồng nuôi sau xử lý, trong khi các vi sinh vật gây bệnh như E.coli, Salmonella giảm đáng kể, thể hiện hiệu quả cạnh tranh và ức chế của chế phẩm.

  4. Cải thiện chất lượng không khí ngoài chuồng: Nồng độ khí NH3 và H2S ngoài chuồng cũng giảm khoảng 30%-50%, cho thấy hiệu quả xử lý mùi không chỉ trong chuồng mà còn giảm thiểu phát tán ra môi trường xung quanh.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả giảm mùi đạt được nhờ cơ chế phân hủy nhanh các hợp chất hữu cơ cao phân tử của các chủng vi sinh vật trong chế phẩm COSTE-MT01, đồng thời cạnh tranh dinh dưỡng và sinh kháng sinh ức chế vi sinh vật phát sinh khí độc. Kết quả phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ứng dụng vi sinh vật Bacillus và Lactobacillus trong xử lý chất thải chăn nuôi.

Biểu đồ nồng độ khí NH3 và H2S theo tuần cho thấy xu hướng giảm ổn định sau 4 tuần sử dụng chế phẩm, duy trì hiệu quả trong suốt 30 tuần theo dõi. So với các phương pháp truyền thống như ủ phân hay hầm biogas, việc sử dụng chế phẩm vi sinh mang lại hiệu quả nhanh hơn và giảm mùi trực tiếp tại nguồn phát sinh.

Việc giảm mật độ ruồi muỗi cũng góp phần giảm thiểu nguy cơ dịch bệnh, cải thiện điều kiện vệ sinh và sức khỏe cho người chăn nuôi. Ngoài ra, sự tăng trưởng của vi sinh vật có lợi giúp cân bằng hệ vi sinh trong chuồng, hạn chế phát sinh mùi và ô nhiễm.

Tuy nhiên, hiệu quả xử lý còn phụ thuộc vào điều kiện chuồng trại, mật độ nuôi, và quy trình sử dụng chế phẩm. Cần duy trì vệ sinh chuồng trại và thông gió tốt để tối ưu hiệu quả xử lý mùi.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng rộng rãi chế phẩm vi sinh COSTE-MT01: Khuyến khích các hộ chăn nuôi bò sữa tại huyện Duy Tiên và các vùng lân cận sử dụng chế phẩm để xử lý mùi chuồng trại, nhằm giảm nồng độ khí NH3, H2S ít nhất 50% trong vòng 1-2 tháng. Chủ thể thực hiện là các hộ chăn nuôi phối hợp với trung tâm nghiên cứu địa phương.

  2. Xây dựng quy trình vận hành chuẩn: Hướng dẫn chi tiết quy trình sử dụng chế phẩm, bao gồm liều lượng, tần suất phun và bảo quản chế phẩm, đảm bảo hiệu quả xử lý mùi tối ưu trong vòng 12 tháng.

  3. Tăng cường đào tạo và tập huấn kỹ thuật: Tổ chức các lớp tập huấn cho cán bộ kỹ thuật và người chăn nuôi về kỹ thuật sử dụng chế phẩm vi sinh và quản lý môi trường chuồng trại, nhằm nâng cao nhận thức và kỹ năng thực hành.

  4. Phối hợp quản lý môi trường chuồng trại: UBND huyện và các cơ quan chức năng cần xây dựng kế hoạch kiểm tra, giám sát việc xử lý chất thải và mùi hôi, đồng thời hỗ trợ các hộ chăn nuôi tiếp cận nguồn vốn đầu tư trang thiết bị xử lý môi trường.

  5. Nghiên cứu mở rộng và cải tiến chế phẩm: Tiếp tục nghiên cứu bổ sung các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy mạnh hơn, tăng cường khả năng kháng khuẩn và giảm mùi, nhằm nâng cao hiệu quả xử lý trong các điều kiện chăn nuôi khác nhau.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Người chăn nuôi bò sữa: Nhận biết tác hại của mùi hôi và khí độc, áp dụng chế phẩm vi sinh để cải thiện môi trường chuồng trại, nâng cao sức khỏe vật nuôi và hiệu quả sản xuất.

  2. Cán bộ kỹ thuật và quản lý nông nghiệp: Sử dụng kết quả nghiên cứu để tư vấn, hướng dẫn kỹ thuật xử lý mùi và quản lý môi trường trong chăn nuôi, góp phần phát triển ngành chăn nuôi bền vững.

  3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành khoa học môi trường: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, cơ sở lý thuyết và kết quả thực nghiệm về xử lý mùi bằng vi sinh vật trong chăn nuôi, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.

  4. Cơ quan quản lý nhà nước và chính quyền địa phương: Xây dựng chính sách, quy hoạch và hỗ trợ kỹ thuật cho các mô hình chăn nuôi thân thiện môi trường, giảm thiểu ô nhiễm không khí và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chế phẩm vi sinh COSTE-MT01 là gì và có an toàn không?
    Chế phẩm gồm các chủng vi sinh vật Bacillus spp., Lactobacillus spp. và Saccharomyces cerevisiae, có khả năng phân hủy hữu cơ và ức chế vi sinh vật gây mùi. Chế phẩm thuộc nhóm an toàn cấp 1, không gây hại cho người và vật nuôi.

  2. Hiệu quả xử lý mùi của chế phẩm được đánh giá như thế nào?
    Hiệu quả được đánh giá qua giảm nồng độ khí NH3 và H2S trong chuồng nuôi từ 50%-70%, giảm mật độ ruồi muỗi khoảng 40%, và cải thiện chỉ tiêu vi sinh vật có lợi trong môi trường chuồng trại.

  3. Thời gian sử dụng chế phẩm để thấy hiệu quả là bao lâu?
    Hiệu quả giảm mùi bắt đầu rõ rệt sau 4 tuần sử dụng và duy trì ổn định trong suốt 30 tuần theo dõi, phù hợp với quy trình xử lý dài hạn trong chăn nuôi.

  4. Có cần kết hợp với các biện pháp khác để xử lý mùi không?
    Có, việc duy trì vệ sinh chuồng trại, thông gió tốt và quản lý chất thải hợp lý sẽ tăng cường hiệu quả xử lý mùi khi sử dụng chế phẩm vi sinh.

  5. Chế phẩm có thể áp dụng cho các loại chăn nuôi khác không?
    Chế phẩm được thiết kế cho chăn nuôi gia súc, gia cầm và xử lý chất thải hữu cơ, có thể điều chỉnh để áp dụng cho các mô hình chăn nuôi khác tùy theo đặc điểm môi trường và quy mô.

Kết luận

  • Chế phẩm vi sinh COSTE-MT01 hiệu quả trong việc giảm nồng độ khí NH3 và H2S từ 50%-70% tại chuồng trại chăn nuôi bò sữa quy mô trang trại ở huyện Duy Tiên, Hà Nam.
  • Mật độ ruồi muỗi giảm khoảng 40%, góp phần cải thiện điều kiện vệ sinh và sức khỏe cho người chăn nuôi.
  • Vi sinh vật có lợi tăng lên, vi sinh vật gây bệnh giảm, giúp cân bằng hệ vi sinh trong chuồng trại.
  • Nghiên cứu cung cấp quy trình sử dụng chế phẩm và cơ sở khoa học cho việc ứng dụng rộng rãi trong xử lý mùi chăn nuôi.
  • Khuyến nghị triển khai áp dụng chế phẩm kết hợp với các biện pháp quản lý môi trường để phát triển chăn nuôi bền vững, bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Tiếp theo, cần mở rộng nghiên cứu trên quy mô lớn hơn và đa dạng điều kiện chăn nuôi, đồng thời đào tạo kỹ thuật cho người chăn nuôi để nâng cao hiệu quả ứng dụng. Hành động ngay hôm nay để cải thiện môi trường chăn nuôi và phát triển ngành bò sữa bền vững!