CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Khái niệm: Theo Thông tư số 41/2014/TT-BNNPTNT ngày 13/11/2014 của Bộ NN&PTNT về hướng dẫn một số điều của Nghị định số 202/2013/NĐ-CP ngày 27/11/2013 của Chính phủ về quản lý phân bón thuộc trách nhiệm quản lý nhà nước của Bộ NN&PTNT, phân hữu cơ là loại phân bón được sản xuất từ nguồn nguyên liệu hữu cơ, có các chỉ tiêu chất lượng đạt quy định của quy chuẩn kỹ thuật quốc gia. Sự khác biệt giữa phân hữu cơ và phân hóa học: - Phân hóa học: Làm cho cây trồng bộc phát mạnh nhưng không duy trì hiệu quả được lâu. Chúng để lại những tồn dư dưới các dạng muối trong đất ngăn cản cây trồng hấp thụ những dưỡng chất cần thiết, tiêu diệt tập đoàn vi sinh vật trong đất (kể cả VSV có ích cho cây trồng), làm mất cân bằng sinh thái, gia tăng sự mẫn cảm của cây trồng với các loại bệnh, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người và các loài động vật sống xung quanh.
- Phân hữu cơ: Tạo độ phì nhiêu cho đất canh tác, do đó giúp cây trồng phát triển khỏe mạnh lâu dài, tăng cường các VSV hữu ích trong đất, nâng cao khả năng chống chịu sâu bệnh cho cây trồng, không gây ô nhiễm môi trường, không gây hại đến sức khỏe con người và các loài động vật sống xung quanh, giúp cân bằng hệ sinh thái. Các loại phân hữu cơ và nguyên liệu sản xuất Theo Bùi Huy Hiền (2014), phân hữu cơ được chia thành 2 nhóm: Phân hữu cơ truyền thống và phân hữu cơ công nghiệp: - Phân hữu cơ truyền thống: Được sản xuất từ chất thải của người, động vật, phế phẩm trồng trọt, chăn nuôi, chế biến nông, lâm, thủy sản, rác thải hữu cơ, các loại than bùn. Phân hữu cơ truyền thống chia làm 4 loại: Phân chuồng, phân rác, phân xanh, than bùn. + Phân chuồng: Được làm từ phân trâu, bò, heo, gà, v.
Phân chuồng có ưu điểm là chứa đầy đủ các nguyên tố dinh dưỡng đa, trung và vi lượng mà một loại phân bón vô cơ không có được. Ngoài ra, phân chuồng cung cấp chất mùn giúp kết cấu của đất tơi xốp, rễ cây phát triển mạnh, hạn chế nước bốc hơi, chống được hạn, 7 xói mòn. Tuy nhiên, phân chuồng cũng có nhược điểm là hàm lượng chất dinh dưỡng thấp nên phải bón lượng lớn, đòi hỏi chi phí vận chuyển cao, ngoài ra nếu không chế biến kỹ có thể mang đến một số mầm bệnh cho cây trồng. + Phân rác: Được làm từ thân ngô, rơm rạ, thân cây đậu đỗ, vỏ lạc, trấu, bã mía.
Phân rác có thành phần dinh dưỡng thấp hơn phân chuồng và thay đổi trong những giới hạn rất lớn tuỳ thuộc vào bản chất và thành phần của rác. + Phân xanh: Được làm từ cây hoặc lá cây tươi được ủ hay vùi thẳng xuống đất để bón ruộng. Đồng thời với tác dụng làm phân bón, cây phân xanh có thể phủ đất, chống xói mòn, bảo vệ đất. + Than bùn: Trong quá trình cấu tạo địa chất, một số rừng cây bị phù sa vùi lấp lâu ngày, phân giải yếm khí tạo thành than bùn.
Than bùn thường không dùng trực tiếp làm phân bón, chỉ để ủ phân rác hoặc độn chuồng. - Phân hữu cơ công nghiệp: Được sản xuất từ các nguồn hữu cơ khác nhau để tạo thành phân bón tốt hơn so với bón nguyên liệu thô ban đầu. Hiện nay, phân hữu cơ công nghiệp có thể chia ra thành 5 loại: Phân hữu cơ chế biến, phân hữu cơ khoáng, phân hữu cơ sinh học, phân hữu cơ vi sinh và phân vi sinh. + Phân hữu cơ chế biến: Được sản xuất chủ yếu từ các nguồn nguyên liệu hữu cơ với tiêu chuẩn đạt theo quy định.
+ Phân hữu cơ khoáng: Là loại phân được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ phối trộn thêm một hoặc nhiều yếu tố dinh dưỡng khoáng, trong đó có ít nhất một yếu tố dinh dưỡng khoáng đa lượng. Loại phân này được chế biến từ các nguyên liệu hữu cơ khác nhau (than bùn, mùn rác thải thành phố, phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp.) phơi khô, nghiền nhỏ, ủ tự nhiên. Sau một thời gian đưa phối trộn với phân khoáng ở các tỷ lệ khác nhau. + Phân hữu cơ sinh học: Được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ theo quy trình lên men có sự tham gia của vi sinh vật sống có ích hoặc các tác nhân sinh học khác.
Loại phân này được chế biến từ các nguyên liệu hữu cơ khác nhau (than bùn, mùn rác thải thành phố, phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp.) phơi khô, nghiền nhỏ, ủ lên men với vi sinh vật có tuyển chọn. + Phân vi sinh: Là loại phân trong thành phần chủ yếu có chứa một hay nhiều loại vi sinh vật sống có ích bao gồm: Nhóm vi sinh vật cố định đạm, phân giải lân, 8 phân giải kali, phân giải xenlulo, vi sinh vật đối kháng, vi sinh vật tăng khả năng quang hợp và các vi sinh vật có ích khác với mật độ phù hợp. + Phân hữu cơ vi sinh: Được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ có chứa ít nhất một chủng vi sinh vật sống có ích với mật độ phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật đã ban hành. Chỉ tiêu đánh giá phân hữu cơ: Chất lượng của phân sau ủ phụ thuộc nhiều vào: thành phần và tính chất của nguyên liệu ủ, phương pháp ủ composting, kỹ thuật vận hành.
Briton (2000), chất lượng của phân sau ủ được đánh giá dựa trên 4 yếu tố sau: - Mức độ lẫn tạp chất (nhựa, đá, kim loại nặng, v. - Nồng độ các chất dinh dưỡng: đa lượng (N, P, K), trung lượng (Ca, Mg và S), vi lượng (Fe, Zn, Cu, Mn, Co, Bo, v. - Mật độ vi sinh vật gây bệnh (thấp ở mức không ảnh hưởng tới cây trồng). - Độ ổn định và hàm lượng chất hữu cơ.
Để quản lý việc sản xuất, kinh doanh cũng như đưa ra tiêu chuẩn đánh giá chất lượng phân bón, Chính phủ Việt Nam đã ban hành Nghị định số 202/2-13/NĐ-CP ngày 27 tháng 11 năm 2013 về Quản lý phân bón. Theo đó, Chính phủ giao Bộ Công thương phụ trách quản lý sản xuất, kinh doanh, chất lượng phân bón vô cơ; Bộ NN&PTNT quản lý sản xuất, kinh doanh, chất lượng phân bón hữu cơ và phân bón khác. Ngày 13 tháng 11 năm 2014, Bộ NN&PTNT đã ban hành Thông tư số 41/2014/TT-BNN&PTNT về Hướng dẫn một số điều của Nghị định số 202/2013/NĐ-CP ngày 27/11/2013 của Chính phủ về quản lý phân bón thuộc trách nhiệm quản lý nhà nước của Bộ NN&PTNT. Theo đó, quy định chỉ tiêu chất lượng chính và yếu tố hạn chế trong phân bón hữu cơ và phân bón khác như sau: - Quy định chỉ tiêu chất lượng chính: (1) Phân bón hữu cơ: + Hàm lượng hữu cơ tổng số : ≥ 20%; + Hàm lượng đạm tổng số (Nts) : ≥ 2 %; + Tỷ lệ C/N : < 12.
9 (2) Phân bón hữu cơ khoáng: + Hàm lượng hữu cơ tổng số : ≥ 15%; + N, P2O5, K2O riêng rẽ hoặc N+P2O5 hoặc N + K2O hoặc P2O5 + K2O hoặc N + P2O5 + K2O ≥ 8%, trong đó: N ≥ 2%, P2O5 ≥ 2%, K2O ≥ 2%; (3) Phân bón khoáng hữu cơ: + N, P2O5, K2O riêng rẽ hoặc N+P2O5 hoặc N + K2O hoặc P2O5 + K2O hoặc N, P2O5, K2O riêng rẽ ≥ 18%, trong đó: N ≥ 3%, P2O5 ≥ 3%, K2O ≥ 3%; + Hàm lượng hữu cơ tổng số : < 15%; (4) Phân bón hữu cơ vi sinh + Hàm lượng hữu cơ tổng số : ≥ 15%; + Ít nhất có một loại vi sinh vật có ích: ≥ 1,0 X 106 CFU/g hoặc CFU/ml; Hoặc Azotobacter/Lipomyces : > 1,0 X 105 CFU/g hoặc CFU/ml. (5) Phân bón hữu cơ sinh học: + Hàm lượng hữu cơ tổng số : ≥ 20%; + Axit humic, axit fulvic : ≥ 20%; Hoặc chất sinh học khác : Theo tiêu chuẩn công bố áp dụng. (6) Phân bón sinh học + Axit humic, axit fulvic : ≥ 2,0%; Hoặc chất sinh học khác : Theo tiêu chuẩn công bố áp dụng. (7) Phân bón vi sinh vật: + Ít nhất có một loại VSV có ích : ≥ 1,0x108 CFU/g hoặc CFU/ml; Hoặc Azotobacter/Lipomyces : ≥ 1,0x107 CFU/g hoặc CFU/ml.
- Quy định yếu tố hạn chế: + Arsen (As) : <10 mg/kg hoặc mg/l hoặc ppm; + Cadimi (Cd) : <5 mg/kg hoặc mg/l hoặc ppm; + Chì (Pb) : <200 mg/kg hoặc mg/l hoặc ppm; + Thủy ngân (Hg) : <2 mg/kg hoặc mg/l hoặc ppm; + VK Salmonella : không phát hiện; (*) 10 + VK E.coli : < 1,1x103 CFU/g hoặc CFU/g (ml). Quá trình ủ phân hữu cơ Theo nghiên cứu của Briancesco và cộng sự (2008), phương pháp ủ compost được chấp nhận phổ biến trên thế giới như là một biện pháp an toàn sinh học, áp dụng xử lý phân, chất độn chuồng các loại gia súc, xác chết động vật nuôi thành phân bón hữu cơ với mục đích tái sử dụng chất thải chăn nuôi và chống ô nhiễm môi trường, tạo nguồn phân bón hữu cơ giàu dinh dưỡng cho cây trồng. Compost là sản phẩm của quá trình composting. Composting là quá trình phân hủy sinh học chất thải hữu cơ trong điều kiện hiếu khí được kiểm soát.
Ngược lại với quá trình phân hủy của các hợp chất hữu cơ ngoài tự nhiên, trong quá trình composting nhiệt độ trong khối chất thải tăng lên do nhiệt độ tự sinh từ hoạt động của các vi sinh vật chịu nhiệt - mesophiles (25-40oC) và ưa nhiệt – thermophiles (50-70oC). Kết thúc quá trình composting, sản phẩm thu được là CO2, VSV và các chất mùn (Crawford 1983, Haug 1993). Quá trình mùn hóa và sự ổn định của sản phẩm cuối cùng có thể sử dụng như một nguồn phân bón (Crawford 1983). Trong quá trình ủ composting việc thêm một lượng lớn tác nhân khác cũng cần thiết và thông thường là nước (Paatero và cs 1984, Haug 1993) hoặc sự thổi khí cưỡng bức hay đảo trộn một cách thường xuyên đảm bảo lượng oxy cung cấp đồng đều trong đống ủ (Biddlestone và Gray 1985).
Nguyên lý của quá trình chuyển hóa Sự phân hủy các chất hữu cơ trong composting được khởi đầu bởi các quần thể khá rộng lớn các VSV, bao gồm: Vi khuẩn, xạ khuẩn và vi nấm. Quá trình phân hủy chất thải xảy ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian. Theo Hau RT (1993), các giai đoạn khác nhau trong quá trình ủ compost có thể phân biệt theo biến thiên nhiệt độ như sau: 1. Pha thích nghi (latent phase) là giai đoạn cần thiết để VSV thích nghi với môi trường mới.
Pha tăng trưởng (growth phase) đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học.
