MỞ ĐẦU Để thực hiện mục tiêu nâng cao năng suất của cây trồng, từ xa xưa con người đã sử dụng phân bón như một công cụ. Cùng với sự phát triển, các loại phân bón càng trở lên đa dạng về cả số lượng và chất lượng. Tuy nhiên, việc sử dụng các loại phân bón đã để lại những tác động đến các thành phần sinh thái đất. Hiện nay các loại đất thoái hóa do tác động của phân bón đang ngày càng gia tăng về diện tích, đặc biệt là đất thoái hóa do các loại phân hóa học.
Khi sử dụng các loại phân hóa học cây trồng được cung cấp trực tiếp các chất dinh dưỡng dạng dễ tiêu vì vậy cho năng suất cao và hiệu quả nhanh, nhưng đồng thời nó làm thay đổi đến các tính chất của đất như: giảm pH, giảm CEC, tác động xấu đến thành phần cơ giới, tăng tỷ trọng cũng như dung trọng của đất,. dẫn đến đất thoái hóa. Việc sử dụng phân compost như một giải pháp hạn chế sự suy thoái đất, tuy nhiên mức độ cải tạo đất của loại phân bón này như thế nào và liệu bên cạnh những tác động tích cực mà nó mang lại còn có những hạn chế nào không đòi hỏi phải có những minh chứng bằng số liệu thực tế, do vậy đề tài được tiến hành nhằm làm sáng tỏ những tác động của phân bón compost đến một số tính chất đất trồng rau tại địa điểm trồng thực nghiệm là xã Tứ Hiệp, Thanh Trì, Hà Nội. Mục tiêu của đề tài là: - Nghiên cứu ảnh hưởng của việc sử dụng phân compost đến tính chất đất trồng rau tại xã Tứ Hiệp - Thanh Trì – Hà Nội và sự sinh trưởng và phát triển của cây rau cải xanh.
(tính chất vật lý như: tỷ trọng, dung trọng, thành phần cơ giới, độ ẩm, độ xốp. Các tính chất hóa học của đất như: CEC, pH, NPK ở dạng tổng số và dễ tiêu…, số lượng vi sinh vật tổng số) - Qua đó, lựa chọn công thức bón phân có hiệu quả nhất, tác dụng cải tạo các tính chất của đất và tạo điều kiện tốt cho cây trồng sinh trưởng và phát triển. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm Phân compost theo từ điển tiếng Anh có nghĩa là “ phân trộn”, được giải nghĩa là một hỗn hợp của các hợp chất hữu cơ bị mục nát như lá mục hay phân động vật ., được dùng như một loại phân bón hay cải tạo đất. Phân compost hay còn gọi là phân rác.
Đó là loại phân được chế biến từ rác, cỏ dại, thân lá cây xanh, bèo tây, rơm rạ, chất thải thành phố … cho đến khi hoai mục. Là một loại phân hữu cơ vì thế nó mang những đặc tính chung của loại phân này như: hàm lượng hữu cơ cao, hàm lượng các chất dinh dưỡng đa dạng tùy thuộc vào nguồn chế biến… Phân rác có thành phần dinh dưỡng thấp hơn phân chuồng và thay đổi trong những giới hạn rất lớn tùy thuộc vào bản chất của thành phần rác. Nguyên liệu để làm phân compost có những loại sau đây: - Rác các loại (các chất phế thải đã loại bỏ các tạp chất không phải là hữu cơ, các chất không hoai mục được). - Tàn dư thực vật sau khi thu hoạch như rơm rạ, thân lá cây.
- Các chất gây men và phụ trợ (phân chuồng hoai mục, vôi nước, nước biển, bùn, phân lân, tro bếp) [8].2 Đặc tính của phân compost a. Đặc điểm lý tính: phân compost là một loại phân hữu cơ nên tính chất vật lý của nó cũng gần tương tự với các loại phân hữu cơ khác. Phân có màu tối đến màu đen, hạt không tồn tại ở dạng tinh thể như các loại phân khoáng mà tồn tại ở dạng vô định hình. Hiện nay, phân compost được sử dụng chủ yếu là những mùn rác hữu cơ bị nghiền nát và được ủ dưới sự tác 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com động của quá trình lên men của vi sinh vật.
Phân compost có độ ẩm khoảng 25%. Đặc điểm hóa tính: Phân compost có hàm lượng hữu cơ cao khoảng hơn 20%. Hàm lượng dinh dưỡng các chất trong phân thay đổi tùy thuộc vào bản chất và thành phần của rác. Cũng như các loại phân hữu cơ khác phân compost có hàm lượng nguyên tố đa lượng không cao nhưng thành phần dinh dưỡng trong phân lại rất đa dạng, ngoài các nguyên tố đa lượng N, P, K phân còn chứa các nguyên tố trung và vi lượng như: Ca, Mg, Cr, Fe,… và hàm lượng của nó cũng tùy thuộc vào bản chất của rác.
Bảng 1: Kết quả phân tích mẫu phân compost thử nghiệm của công ty CP MT ATP – SERAPHIN Hải Dương ngày 27/10/2011. Tên chỉ tiêu Phương pháp thử Kết quả 1. Hàm lượng chất hữu cơ AOAC 2007 (967. Hàm lượng N (%) AOAC 2007 (993.Hàm lượng P2O5 (%) AOAC 2007 (958.
Hàm lượng K2O (%) TCVN 5815:2001 0,93 5. Hàm lượng Mg (%) AOAC 2007 (2006. Hàm lượng Mn (mg/kg) AOAC 2007 (2006. Hàm lượng Zn (mg/kg) AOAC 2007 (2006.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm phân compost Ngoài sự có mặt của các vi sinh vật cần thiết, những yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình sản xuất phân compost được chia làm 03 nhóm chính là: nhóm những yếu tố dinh dưỡng, môi trường và vận hành. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảng 2: Các điều kiện tối ưu cho quá trình ủ compost [14]. Các thông số Khoảng hợp lý Khoảng tối ưu nhất Kích thước vật liệu (cm) 1-8 4–5 Tỉ lệ dinh dưỡng C/N 20 - 40 25 – 30 Độ ẩm (%) 40 - 65 52 – 58 Độ pH 5,5 - 9 6–8 Nhiệt độ( 0C) 40 - 65 50 – 55 Nồng độ oxy(%) >5 >5 Tỉ lệ C/N : là hệ số chính trong quá trình sản xuất compost, tỉ lệ này vào khoảng 20:1 đến 25:1. Nếu tỉ lệ C/N vượt quá giới hạn này tốc độ phân hủy sẽ bị chậm lại.
Ngược lại, tỉ lệ mà nhỏ hơn 20:1 thì N bị thất thoát. Mỗi vi sinh vật đều có giới hạn về yếu tố nhiệt độ để sinh trưởng và phát triển và trong giới hạn đó có một khoảng mà các vi sinh vật phát triển tốt nhất là các khoảng tối ưu. Nhiệt độ tối ưu cho các quá trình sinh hóa là 40 – 550C. Khi ủ compost nhiệt độ cao đối với đống ủ thì tốc độ ủ sẽ nhanh.
Sự giải phóng CO2 tối đa xảy ra ở nhiệt độ 550C. Nếu nhiệt độ cao quá 650C quá trình ủ compost sẽ bị ảnh hưởng xấu do vi sinh vật hình thành bào tử ở nhiệt độ cao hơn 650C, chúng sẽ rơi vào giai đoạn nghỉ hoặc chết. pH : pH tối ưu là từ 6 – 8. Vào giai đoạn đầu pH là 6, sau đó giảm xuống 4,8 và cuối cùng tăng lên là 9.
Giai đoạn đầu pH giảm do tạo thành các axit hữu cơ. Độ ẩm: Quá trình ủ compost ta giữ độ ẩm của cơ chất khoảng 40 – 45%. Nếu độ ẩm cao quá sẽ xảy ra quá trình phân hủy kị khí, độ ẩm thấp quá sẽ kìm hãm sự phát triển của các vi sinh vật. Các vi sinh vật sẽ ngừng hoạt động ở độ ẩm 12%.
4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Vi sinh vật: Các loại vi sinh vật có vai trò vô cùng quan trọng đến thời gian ủ phân compost. Với một hệ thống vi sinh vật được tuyển chọn tốt thì không những thời gian ủ được rút ngắn mà chất lượng phân bón cũng đảm bảo hơn. Các vi sinh vật có mặt trong quá trình ủ compost bao gồm: vi khuẩn, nấm, men, khuẩn tia … Người ta xác định hầu hết các loài trong nhóm vi sinh vật nêu trên đều có khả năng phân giải gần hết các chất hữu cơ trong rác thải.3 Công nghệ sản xuất phân compost Quy trình ủ compost : là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học đến trạng thái ổn định dưới tác động và kiểm soát của con người, sản phẩm giống như mùn được gọi là compost. Quy trình được diễn ra chủ yếu như phân hủy trong tự nhiên, nhưng được tăng cường và tăng tốc bởi tối ưu hóa các điều kiện môi trường cho hoạt động của vi sinh vật.
Nguyên tắc chung của quá trình ủ compost là các nguyên liệu rác hữu cơ được nghiền cơ học, đảo trộn, và được ủ qua quá trình lên men dưới tác động của hệ vi sinh vật thích hợp. Nhiều loại phân compost được bổ sung thêm các loại vi sinh vật cố định đạm Azotobacter, vi sinh vật phân giải lân, vi sinh vật cố định đạm cộng sinh. Hiện nay, có 2 phương pháp ủ phân compost là ủ trên mặt đất và ủ dưới hố sâu. Tùy vào điều kiện thực tế mà áp dụng các phương pháp khác nhau.
Ủ trên mặt đất: là hình thức đơn giản, dễ thực hiện và thường áp dụng ở những nơi thấp trũng, hay bị ngập nước khi trời mưa. Người ta đắp lên một lớp đất, dùng đầm đầm đất thật chặt, nếu có thể láng một xi măng để hạn chế nước phân ngấm vào đất. Rác được xếp thành từng lớp như ở cách ủ phân trong hố. Khi đống ủ cao 1,5 – 2m người ta nén chặt và lấy bùn trát phủ kín.
Nếu đống ủ bị khô thì tưới nước cho phân khi nhiệt độ đống ủ cao hơn 500 C 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thì đảo phân, sau đó nén chặt lại. Ở những nơi có điều kiện thì nên xây nhà ủ phân rác để đảm bảo chất lượng và dùng được nhiều lần. Nếu xây nhà ủ phân thì nên đắp nền nghiêng về phía hố trữ nước phân. Chung quanh nền cần có rãnh để thu nước phân hủy ra và gom vào hố.
Khi đống ủ bị khô dùng nước phân này để tưới. Nhà ủ rác nên xây tường bao quanh ba mặt, tường cao 2m, nhà phân được ngăn thành từng ô, mỗi ô từ 5 – 6 m2. Sau một thời gian ủ, khi đống ủ xẹp đi chỉ còn lại khoảng 1/2 khối lượng ban đầu thì đem sử dụng làm phân bón. Ủ dưới hố sâu: được thực hiện ở nơi đất cao ráo, không bị ngập nước.
Người ta đào hố kích thước sâu 1,0 – 1,5m, rộng 1,5 – 3m, dài tùy theo địa thế. Đất ở đáy các hố và các thành hố được nén chặt. Các chất thải được cho vào hố thành từng lớp, mỗi lớp có chiều dài từ 30 – 50 cm, sau mỗi lớp lại phủ một lớp chất phụ trợ, cùng với chất phụ trợ có thể rắc thêm men vi sinh vật phân giải các chất hữu cơ để thúc đẩy quá trình hoai mục của các loại rác.