Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Cây chuối (Musa spp.) là một trong những loại cây ăn trái nhiệt đới và cận nhiệt đới được canh tác phổ biến với sản lượng toàn cầu ước tính đạt 106,54 triệu tấn mỗi năm, đóng góp khoảng 16% tổng sản lượng lương thực trên thế giới (Mohapatra và cộng sự, 2010). Sau mỗi chu kỳ thu hoạch buồng quả, toàn bộ phần thân giả (thân chuối) trở thành phế phụ phẩm nông nghiệp với khối lượng sinh khối tạo ra ước tính khoảng 220 tấn/ha (Shah và cộng sự, 2005). Tại Việt Nam, theo thống kê của FAOSTAT (2021), diện tích trồng chuối đạt 138.348 ha, tạo ra một nguồn sinh khối phế thải khổng lồ. Tập quán canh tác truyền thống thường để thân chuối tự mục nát trên đồng ruộng; phương thức này không chỉ gây thất thoát lớn nguồn chất hữu cơ mà còn phát sinh mùi hôi và giải phóng khí nhà kính ($CO_2$), tác động tiêu cực đến môi trường (Padam và cộng sự, 2014). Mặc dù các nghiên cứu quốc tế đã chứng minh thân chuối rất giàu khoáng đa lượng—đặc biệt là kali ($K_2O$), đạm ($NH_4^+$), lân ($P_2O_5$)—và các hợp chất kích thích sinh trưởng (Bahtiar và cộng sự, 2016; Fernando và Brintha, 2020), song tại Việt Nam, các quy trình công nghệ đơn giản nhằm chế biến thân chuối thành phân bón hữu cơ dạng lỏng quy mô nông hộ vẫn còn hạn chế.
Bên cạnh đó, đậu cove (Phaseolus vulgaris L.) là cây họ đậu (Fabaceae) giữ vai trò then chốt trong hệ thống luân canh bền vững nhờ khả năng cố định đạm sinh học, cung cấp nguồn protein thực vật thiết yếu cho bữa ăn hàng ngày (Schmutz và cộng sự, 2014). Việc nghiên cứu ứng dụng nguồn phân bón hữu cơ dạng lỏng tự chế từ phế phẩm thân chuối trên cây đậu cove mở ra hướng đi thiết thực nhằm giảm thiểu chi phí phân bón hóa học và bảo vệ môi trường canh tác.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể:
- Xác định công thức ủ dịch chuối phù hợp để tạo ra dung dịch hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí bổ sung dinh dưỡng cho cây trồng.
- Đánh giá chất lượng sản phẩm dịch chuối thu được thông qua việc kiểm tra độc tính sinh học trên hạt giống và thử nghiệm phun thực tế trên cây đậu cove (Phaseolus vulgaris L.).
Nhiệm vụ nghiên cứu bao gồm:
- Thiết kế và vận hành các mẻ ủ yếm khí thân chuối kết hợp với thân mía, mật rỉ đường và chế phẩm vi sinh; theo dõi biến thiên các chỉ tiêu hóa lý ($pH$, $EC$, độ mặn, nồng độ cồn) và phân tích hàm lượng dinh dưỡng đa lượng ($N_{ts}$, $P_2O_{5hh}$, $K_{2Ohh}$).
- Đánh giá mức độ an toàn sinh học của các loại dịch chuối sau ủ thông qua chỉ số nảy mầm ($GI$) của hạt đậu cove ở các nồng độ pha loãng khác nhau.
- Bố trí thí nghiệm đồng ruộng theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển, mức độ phát sinh sâu bệnh hại và các yếu tố cấu thành năng suất của đậu cove khi được bón bổ sung dịch chuối qua lá.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Thân chuối phế phẩm, thân mía, mật rỉ đường, chế phẩm vi sinh đa chủng EM.HK; đối tượng thử nghiệm sinh học là hạt giống và cây đậu cove lùn RADO 11 (Phaseolus vulgaris L.).
- Phạm vi không gian: Thí nghiệm ủ, kiểm tra độc tính và thử nghiệm đồng ruộng được thực hiện tại Trại Thực nghiệm Khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh (Thành phố Thủ Đức).
- Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai từ tháng 02/2023 đến tháng 08/2023, trong đó Thí nghiệm 1 diễn ra từ tháng 02 đến tháng 04/2023, Thí nghiệm 2 trong tháng 04/2023 và Thí nghiệm 3 đồng ruộng diễn ra từ tháng 05 đến tháng 07/2023 (vụ Hè Thu).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết về quá trình chuyển hóa cơ chất trong lên men yếm khí (Anaerobic Fermentation), cơ chế thủy phân sinh học của vi sinh vật hữu ích (Bacillus sp., Saccharomyces cerevisiae, Lactobacillus acidophilus, Trichoderma harzianum), nguyên lý hấp thu dinh dưỡng khoáng qua lá theo mô hình 5 bước của Romheld và El-Fouly (1999), cùng vai trò sinh lý của ion $K^+$ trong việc điều tiết áp suất thẩm thấu, đóng mở khí khổng và vận chuyển đồng hóa chất (Prajapati, 2012). Sản phẩm phân bón được đối chiếu theo tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về phân bón hữu cơ (QCVN 01-189:2019/BNNPTNT).
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm ba nội dung độc lập và kế thừa:
1. Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu ủ dịch chuối đến chất lượng sản phẩm
- Bố trí thí nghiệm đơn yếu tố, hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 4 nghiệm thức phối trộn, lặp lại 2 lần (quy mô 8 thùng ủ 30 L/mẻ, thực hiện 4 mẻ liên tục, tổng thể tích thu được 384 L):
- $CT_1$ (Đối chứng): 5,0 kg thân chuối (TC) + 15 L nước.
- $CT_2$: 5,0 kg TC + 0,085 L mật rỉ đường (MRD) + 15 L nước.
- $CT_3$: 5,0 kg TC + 1,0 kg thân mía (TM) + 15 L nước.
- $CT_4$: 5,0 kg TC + 1,0 kg TM + 0,085 L MRD + 15 L nước.
- Mỗi thùng đều được bổ sung 2 g men vi sinh EM.HK ($10^8\text{ CFU/g } Trichoderma$, $10^9\text{ CFU/g } Bacillus$, $10^9\text{ CFU/g } Lactobacillus$, $10^8\text{ CFU/g } Saccharomyces$).
- Quá trình ủ kéo dài 7 ngày trong điều kiện yếm khí kín, dịch thu hồi qua van đáy từ ngày thứ 8.
- Chỉ tiêu theo dõi: Đo định kỳ hàng ngày $pH$, độ dẫn điện ($EC$), độ mặn ($NaCl%$), nồng độ cồn; đánh giá cảm quan mùi, màu sắc; phân tích hàm lượng $N_{ts}$ (TCVN 8557:2010), $P_2O_{5hh}$ (TCVN 8559:2010) và $K_{2Ohh}$ (TCVN 8560:2010).
2. Thí nghiệm 2: Đánh giá độc tính sinh học dựa trên chỉ số nảy mầm (Germination Index - GI)
- Thực hiện theo phương pháp chuẩn của Zucconi và cộng sự (1981).
- Bố trí 22 nghiệm thức (4 công thức ủ $\times$ 5 mức nồng độ pha loãng gồm 5%, 10%, 20%, 40%, 100% + 2 nghiệm thức đối chứng: nước cất và phân bón lá PowerFeed), 3 lần lặp lại (tổng cộng 66 đĩa petri $\varnothing=10\text{ cm}$).
- Mỗi đĩa petri chứa 7 hạt đậu cove đặt trên 2 lớp giấy lọc Whatman #2, bổ sung tổng cộng 13 mL dung dịch thử nghiệm qua các mốc thời gian.
- Theo dõi tỷ lệ nảy mầm ($TLNM%$) và chiều dài rễ mầm ($mm$) tại các thời điểm 24, 36, 48, 72, 86 và 120 giờ. Chỉ số $GI$ được tính theo công thức:
$$GI\text{ (%)}=\frac{TLNM_{\text{mẫu}}\times\text{Chiều dài rễ}{\text{mẫu}}}{TLNM{\text{nước cất}}\times\text{Chiều dài rễ}_{\text{nước cất}}}\times 100$$
3. Thí nghiệm 3: Thử nghiệm hiệu lực dịch chuối ngoài đồng ruộng trên cây đậu cove
- Bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD) đơn yếu tố gồm 5 nghiệm thức, 3 lần lặp lại (15 ô cơ sở, kích thước mỗi ô $1,5\text{ m}\times 14\text{ m}=21\text{ m}^2$, tổng diện tích thí nghiệm $506\text{ m}^2$):
- $NT_1$: Đối chứng nước lã.
- $NT_2$: Phân bón lá hữu cơ thương mại PowerFeed ($14%\text{ }N_{ts}, 9%\text{ }K_2O$).
- $NT_3$: Dịch chuối loại A (sản phẩm từ $CT_2$).
- $NT_4$: Dịch chuối loại B (sản phẩm từ $CT_3$).
- $NT_5$: Dịch chuối loại C (sản phẩm từ $CT_4$).
- Quy trình bón phân: Nền phân bón chung gồm bón lót 5 tấn phân compost/ha và bón gốc NPK 20-20-15+TE chia 3 đợt. Dịch chuối và phân thương mại được cung cấp qua 6 lần phun qua lá (vào các ngày 20, 25, 30, 35, 40 và 45 ngày sau gieo - NSG). Ngoại trừ $NT_1$, các nghiệm thức $NT_2$ đến $NT_5$ đều được cân bằng lượng kali cung cấp đạt $2,99\text{ kg }K_2O/1000\text{ m}^2$.
- Chỉ tiêu theo dõi: Chiều cao cây, số lá, số nhánh (tại các mốc từ 14 đến 42 NSG), thời gian ra hoa (50% số cây nở hoa), khối lượng tươi thân lá và rễ (thu lúc 75 NSG), tỷ lệ sâu hại (sâu xanh Diaphania indica), tỷ lệ cây chết do bệnh (lở cổ rễ Fusarium spp., Rhizoctonia, Pythium; gỉ sắt Uromyces appendiculatus), số quả/cây, năng suất cá thể, năng suất lý thuyết ($NSLT$) và năng suất thực thu ($NSTT$).
- Xử lý số liệu: Thu thập bằng Microsoft Excel 365, phân tích phương sai (ANOVA) và kiểm định phân hạng trung bình Duncan ở mức ý nghĩa $\alpha=0,05$ bằng phần mềm R 4.x.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan tài liệu
Chương này tổng thuật toàn diện các cơ sở lý luận và nghiên cứu thực tiễn:
- Phân tích vai trò và đặc điểm của các loại phân hữu cơ dạng lỏng (Bokashi, dung dịch thực vật lên men - DTVLM/FPJ, dung dịch trái cây lên men - DTCLM/FFJ).
- Trình bày động học và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men yếm khí: nhiệt độ sinh trưởng tối ưu của nấm men ($30 - 33^\circ\text{C}$), vai trò nồng độ oxy hòa tan ban đầu, ngưỡng $pH$ môi trường thích hợp ($4,5 - 5,0$) và tác động ức chế sinh khối khi nồng độ cồn tích tụ vượt quá $4 - 6%$.
- Hệ thống hóa cơ chế hấp thụ dinh dưỡng khoáng qua bề mặt lá và khí khổng theo 5 bước thẩm thấu qua lớp cutin và gian bào; vai trò sinh lý của kali trong việc tăng cường áp suất trương nước của rễ, giảm thoát hơi nước qua khí khổng, thúc đẩy quang hợp và vận chuyển tinh bột.
- Khái quát đặc tính thực vật học của giống đậu cove lùn (Phaseolus vulgaris L.) cùng thành phần sinh hóa của các nguồn nguyên liệu đầu vào: thân chuối chứa $3.120\text{ ppm }NH_4^+$, $439\text{ ppm }P_2O_5$, $574\text{ ppm }K_2O$ (Bahtiar và cộng sự, 2016); thành phần đường và khoáng trong thân mía, mật rỉ đường; hoạt tính của các chủng vi sinh vật phân giải hữu cơ (Bacillus sp. tiết protease/cellulase, Saccharomyces sp. tiết invertase).
Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 2 mô tả chi tiết điều kiện khí tượng, vật liệu và quy trình bố trí thực nghiệm:
- Ghi nhận điều kiện thời tiết tại khu vực Thủ Đức từ tháng 05 đến tháng 07/2023: nhiệt độ trung bình $28,3 - 30,1^\circ\text{C}$, độ ẩm không khí $78,0 - 83,3%$, tổng lượng mưa dao động $124,4 - 342,0\text{ mm}$ (cao hơn ngưỡng sinh thái tối ưu của đậu cove).
- Đặc tính nguyên liệu đầu vào: Thân chuối có $pH=6,64$, $EC=0,66\text{ mS/cm}$, $NaCl=0,03%$; thân mía có $pH=6,48$, $EC=0,15\text{ mS/cm}$; mật rỉ đường có $pH=5,93$, $EC=1,22\text{ mS/cm}$.
- Bản vẽ cấu tạo thùng ủ yếm khí 30 L có lắp van xả khí một chiều và vòi thu sản phẩm đáy.
- Quy trình chuẩn hóa bố trí 3 thí nghiệm (ủ yếm khí, test độc tính $GI$ trên đĩa petri, thí nghiệm đồng ruộng RCBD), chi tiết định lượng phân bón cho từng ô cơ sở và các công thức toán học tính toán chỉ tiêu nông học.
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Chương 3 trình bày các phát hiện thực nghiệm và phân tích thống kê:
- Động học quá trình ủ yếm khí: Giá trị $EC$ tăng liên tục từ ngày 1 đến ngày 4 thể hiện quá trình khoáng hóa chất hữu cơ; kết thúc 7 ngày ủ, $EC$ đạt cao nhất ở $CT_4$ ($4,31\text{ mS/cm}$) và thấp nhất ở $CT_1$ ($3,20\text{ mS/cm}$). Giá trị $pH$ giảm dần từ ban đầu về ngưỡng $5,66 - 6,18$ do vi sinh vật chuyển hóa tạo các axit hữu cơ, đạt chuẩn $pH>5$ theo QCVN 01-189:2019/BNNPTNT. Độ mặn ($NaCl$) tăng tỷ lệ thuận với $EC$, dao động $0,16 - 0,21%$. Nồng độ cồn tăng từ ngày 1 đến ngày 6 rồi chững lại ở ngày thứ 7, đạt cao nhất tại $CT_4$ ($3,25%$) và thấp nhất tại $CT_1$ ($1,06%$).
- Độc tính sinh học đối với hạt mầm: Dung dịch không pha loãng (100%) gây độc tính mạnh cho hạt giống đậu cove, khiến chỉ số $GI$ sụt giảm nghiêm trọng ($46,7 - 76,3%$) và chiều dài rễ mầm ngắn nhất ($19,5\text{ mm}$ ở $CT_1$). Ngược lại, khi pha loãng ở nồng độ 10%, chỉ số $GI$ đạt giá trị cao vượt trội, cao nhất ở $CT_3$ ($196,0%$) và $CT_2$ ($167,0%$), chiều dài rễ mầm đạt cực đại ($72,2 - 72,6\text{ mm}$), khác biệt có ý nghĩa thống kê ($P<0,05$) so với đối chứng nước cất ($43,5\text{ mm}$, $GI=100%$) và phân bón thương mại ($42,4\text{ mm}$, $GI=109%$). Chiều dài rễ và chỉ số $GI$ có mối tương quan thuận rất chặt chẽ ($R^2=0,9475$).
- Sinh trưởng và năng suất đậu cove: Dịch chuối bắt đầu phát huy hiệu lực rõ nét từ 35 - 42 NSG. Tại 42 NSG, cây được phun dịch chuối loại A ($NT_3$) và C ($NT_5$) đạt chiều cao ($44,0\text{ cm}$ và $43,6\text{ cm}$), số lá ($18,2$ và $16,8\text{ lá/cây}$), số nhánh ($4,9\text{ nhánh/cây}$) tương đương với phân bón lá thương mại ($40,1\text{ cm}$; $18,0\text{ lá}$; $5,0\text{ nhánh}$) và vượt trội có ý nghĩa thống kê so với đối chứng nước lã ($38,1\text{ cm}$; $14,1\text{ lá}$; $3,8\text{ nhánh}$). Khối lượng tươi thân lá và rễ ở $NT_3$ ($112,7\text{ g}$ và $25,5\text{ g}$) và $NT_5$ ($108,8\text{ g}$ và $24,2\text{ g}$) khác biệt ý nghĩa so với đối chứng nước lã ($75,8\text{ g}$ và $19,5\text{ g}$).
- Năng suất và ảnh hưởng của dịch bệnh: Số quả/cây đạt cao nhất ở phân thương mại ($11,7\text{ quả}$), dịch chuối A ($11,4\text{ quả}$) và C ($10,7\text{ quả}$), vượt trội so với đối chứng ($8,5\text{ quả}$). Năng suất cá thể ở nghiệm thức dịch chuối A ($26,4\text{ g/cây}$) và C ($27,1\text{ g/cây}$) tương đương phân thương mại ($27,4\text{ g/cây}$) và cao hơn có ý nghĩa ($P<0,05$) so với đối chứng ($21,1\text{ g/cây}$). Tuy nhiên, do điều kiện mưa lớn kéo dài trong vụ Hè Thu, nấm bệnh lở cổ rễ (Fusarium, Rhizoctonia, Pythium) và gỉ sắt (Uromyces) bùng phát mạnh làm tỷ lệ chết cây tại 72 NSG lên tới $57,8 - 73,5%$, dẫn đến năng suất thực thu ($NSTT$) đạt thấp ($19,9 - 27,9\text{ kg/1000 m}^2$) và không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức.
Kết quả và đóng góp
1. Số liệu thực nghiệm tổng hợp
| Chỉ tiêu phân tích |
$CT_1$ (TC + Nước) |
$CT_2$ (TC + MRD) |
$CT_3$ (TC + TM) |
$CT_4$ (TC + TM + MRD) |
| Chỉ tiêu cảm quan |
|
|
|
|
| - Mùi |
Không mùi (hôi khi bảo quản) |
Mùi thơm yếu (+) |
Mùi thơm TB (++) |
Mùi thơm mạnh (+++) |
| - Màu sắc |
Trắng đục |
Vàng nâu |
Trắng đục |
Vàng nâu |
| Chỉ tiêu hóa lý sau 7 ngày |
|
|
|
|
| - $pH$ |
6,18 |
5,69 |
5,66 |
5,69 |
| - $EC$ (mS/cm) |
3,20 |
3,90 |
3,90 |
4,30 |
| - Độ mặn $NaCl$ (%) |
0,16 |
0,20 |
0,20 |
0,21 |
| - Nồng độ cồn (%) |
1,06 |
1,94 |
2,31 |
3,25 |
| Thành phần dinh dưỡng |
|
|
|
|
| - $N_{ts}$ (mg/L) |
— |
— |
— |
80 |
| - $P_2O_{5hh}$ (mg/L) |
— |
— |
— |
115 |
| - $K_{2Ohh}$ (mg/L) |
1.310 |
1.650 |
1.650 |
1.650 |
Bảng tổng hợp chỉ tiêu hóa lý và dinh dưỡng của các công thức ủ dịch chuối
| Nghiệm thức đồng ruộng |
Chiều cao cây tại 42 NSG (cm) |
Số lá/cây tại 42 NSG |
Khối lượng tươi thân lá (g) |
Khối lượng tươi rễ (g) |
Số quả/cây (quả) |
Năng suất cá thể (g/cây) |
$NSLT$ (kg/1000 $\text{m}^2$) |
$NSTT$ (kg/1000 $\text{m}^2$) |
| $NT_1$ (Đối chứng nước lã) |
38,1 b |
14,1 b |
75,8 b |
19,5 b |
8,5 b |
21,1 c |
84,4 c |
27,2 a |
| $NT_2$ (Phân lá PowerFeed) |
40,1 ab |
18,0 a |
113,2 a |
28,2 a |
11,7 a |
27,4 a |
109,6 a |
27,7 a |
| $NT_3$ (Dịch chuối A - $CT_2$) |
44,0 a |
18,2 a |
112,7 a |
25,5 ab |
11,4 a |
26,4 ab |
105,5 ab |
27,7 a |
| $NT_4$ (Dịch chuối B - $CT_3$) |
40,3 ab |
15,4 ab |
89,2 ab |
20,2 b |
9,0 b |
22,4 bc |
89,7 bc |
19,9 a |
| $NT_5$ (Dịch chuối C - $CT_4$) |
43,6 a |
16,8 ab |
108,8 a |
24,2 ab |
10,7 ab |
27,1 a |
108,6 a |
27,9 a |
| Mức ý nghĩa ($P$) |
P < 0,05 |
P < 0,05 |
P < 0,05 |
P < 0,01 |
P < 0,01 |
P < 0,05 |
P < 0,05 |
ns (P > 0,05) |
Bảng tổng hợp ảnh hưởng của dịch chuối đến sinh trưởng và năng suất đậu cove
2. Giải pháp và kiến nghị kỹ thuật
- Công thức sản xuất: Đề xuất ứng dụng công thức phối trộn chuẩn gồm 5,0 kg thân chuối + 15 L nước + 1,0 kg thân mía + 0,085 L mật rỉ đường + 2 g chế phẩm men vi sinh EM.HK ($CT_4$). Thời gian ủ yếm khí 7 ngày thu được dịch chuối có chất lượng cảm quan thơm mạnh, giàu dinh dưỡng ($1.650\text{ mg }K_{2Ohh}\text{/L}$, $80\text{ mg }N_{ts}\text{/L}$, $115\text{ mg }P_2O_{5hh}\text{/L}$).
- Nồng độ sử dụng: Khuyến nghị pha loãng dịch chuối ở nồng độ 20% hoặc 40% khi phun qua lá cho cây trồng để đảm bảo an toàn sinh học, kích thích hệ rễ và thân lá phát triển tối ưu mà không gây ngộ độc hữu cơ.
3. Đóng góp khoa học và thực tiễn
- Xây dựng được quy trình lên men yếm khí nhanh (7 ngày) tái chế phế phẩm thân chuối thành phân bón lỏng sinh học giàu kali bằng các vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm (thân mía, mật rỉ đường).
- Cung cấp dẫn liệu khoa học về động học phân giải cơ chất ($pH$, $EC$, độ mặn, độ cồn) và ngưỡng an toàn sinh học qua chỉ số nảy mầm ($GI$), chứng minh dịch chuối có thể thay thế hiệu quả phân bón lá thương mại trong canh tác đậu cove.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế của nghiên cứu:
- Thí nghiệm đồng ruộng triển khai trong vụ Hè Thu (tháng 05 - 07/2023) gặp điều kiện thời tiết bất lợi (mưa lớn liên tục kéo dài, ẩm độ không khí $78 - 83,3%$, nhiệt độ cao $28,3 - 30,1^\circ\text{C}$), tạo điều kiện cho nấm lở cổ rễ (Fusarium spp., Rhizoctonia, Pythium) và bệnh gỉ sắt (Uromyces appendiculatus) phát sinh mạnh, gây tỷ lệ chết cây cao ($57,8 - 73,5%$), làm ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất thực thu ($NSTT$) khiến sự khác biệt giữa các nghiệm thức chưa đạt mức ý nghĩa thống kê.
- Nghiên cứu chưa tiến hành phân tích các yếu tố hạn chế, hàm lượng kim loại nặng hoặc độc chất tồn dư trong sản phẩm dịch ủ.
- Nghiên cứu mới thử nghiệm trên một đối tượng cây trồng duy nhất (đậu cove lùn RADO 11) tại một địa bàn sinh thái (Thủ Đức).
- Hướng nghiên cứu tiếp theo:
- Tiếp tục bố trí thử nghiệm đồng ruộng trong các vụ mùa kế tiếp (đặc biệt là vụ Đông Xuân thời tiết thuận lợi hơn) để đánh giá chính xác tiềm năng cải thiện năng suất thực thu của dịch chuối.
- Mở rộng thử nghiệm hiệu lực của dịch chuối trên nhiều đối tượng cây rau ăn lá, rau ăn quả và cây ăn trái khác.
- Phân tích mở rộng các chỉ tiêu an toàn sinh học, vi sinh vật gây hại và hàm lượng kim loại nặng trong dịch ủ để hoàn thiện hồ sơ chất lượng sản phẩm phân bón hữu cơ.
Giá trị tham khảo
- Đối tượng tham khảo: Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học, giảng viên và nghiên cứu viên thuộc các ngành Nông học, Khoa học Cây trồng, Khoa học Đất, Công nghệ Sinh học Nông nghiệp, cũng như các nông hộ, trang trại thực hành sản xuất nông nghiệp hữu cơ và nông nghiệp tuần hoàn.
- Nội dung giá trị:
- Thiết kế cấu tạo thùng ủ yếm khí đơn giản có van thoát khí một chiều và vòi thu dịch đáy.
- Phương pháp luận đánh giá độc tính sinh học phân bón lỏng thông qua chỉ số nảy mầm ($GI$) và tương quan sinh trưởng rễ mầm in vitro.
- Quy trình phối trộn nguyên liệu tối ưu (kết hợp thân mía và mật rỉ đường) giúp tăng hiệu suất lên men và nâng cao hàm lượng kali hữu hiệu.
Câu hỏi thường gặp
1. Công thức phối trộn ủ dịch chuối nào cho chất lượng cảm quan và thành phần hóa lý tốt nhất?
Công thức $CT_4$ (gồm 5,0 kg thân chuối + 15 L nước + 1,0 kg thân mía + 0,085 L mật rỉ đường + 2 g men vi sinh EM.HK) cho kết quả tốt nhất: sau 7 ngày ủ yếm khí, dung dịch có màu vàng nâu, mùi thơm mạnh (+++), $pH=5,69$, $EC=4,30\text{ mS/cm}$, độ mặn $0,21%$, nồng độ cồn $3,25%$, chứa $80\text{ mg }N_{ts}\text{/L}$, $115\text{ mg }P_2O_{5hh}\text{/L}$ và đạt hàm lượng kali hữu hiệu cao nhất ($1.650\text{ mg }K_{2Ohh}\text{/L}$).
2. Tại sao dịch chuối ở nồng độ nguyên chất 100% lại gây ức chế nảy mầm và sinh trưởng rễ hạt đậu cove?
Ở nồng độ 100%, tất cả các loại dịch chuối đều làm giảm mạnh chiều dài rễ mầm ($19,5 - 28,4\text{ mm}$) và chỉ số $GI$ chỉ đạt $46,7 - 76,3%$ (thấp hơn nhiều so với đối chứng nước cất $100%$). Nguyên nhân do nồng độ khoáng hòa tan cao, áp suất thẩm thấu lớn, sự tích lũy nồng độ cồn ($1,06 - 3,25%$) và các axit hữu cơ sinh ra trong quá trình lên men yếm khí gây ngộ độc tế bào rễ non.
3. Mức độ pha loãng nào của dịch chuối là tối ưu nhất cho sự phát triển rễ mầm?
Nồng độ pha loãng 10% cho hiệu quả kích thích rễ mầm tốt nhất với chiều dài rễ đạt $72,2 - 72,6\text{ mm}$ (ở $CT_2, CT_3$) và chỉ số $GI$ đạt $167,0 - 196,0%$, vượt trội có ý nghĩa thống kê so với đối chứng nước cất ($43,5\text{ mm}$, $GI=100%$) và phân bón thương mại ($42,4\text{ mm}$, $GI=109%$). Ở nồng độ 20%, tỷ lệ nảy mầm đạt tuyệt đối $90 - 100%$.
4. Dịch chuối có thể thay thế phân bón lá thương mại PowerFeed trên cây đậu cove không?
Có. Phun dịch chuối loại A ($NT_3$) hoặc loại C ($NT_5$) giúp cây đậu cove đạt chiều cao ($43,6 - 44,0\text{ cm}$), số lá ($16,8 - 18,2\text{ lá}$), số nhánh ($4,9\text{ nhánh}$), khối lượng tươi thân lá ($108,8 - 112,7\text{ g}$) và năng suất cá thể ($26,4 - 27,1\text{ g/cây}$) hoàn toàn tương đương với nghiệm thức sử dụng phân bón lá thương mại PowerFeed ($40,1\text{ cm}$; $18,0\text{ lá}$; $5,0\text{ nhánh}$; $113,2\text{ g}$; $27,4\text{ g/cây}$) và vượt trội có ý nghĩa so với đối chứng không bón.
5. Vì sao năng suất thực thu ($NSTT$) ngoài đồng ruộng giữa các nghiệm thức không thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê?
Do thí nghiệm diễn ra vào mùa mưa (tháng 05 - 07/2023) với lượng mưa lớn ($124 - 342\text{ mm}$) và ẩm độ cao ($78 - 83%$), nấm bệnh lở cổ rễ (Fusarium, Rhizoctonia, Pythium) và bệnh gỉ sắt (Uromyces) bùng phát mạnh gây tỷ lệ chết cây cao ($57,8 - 73,5%$ tại 72 NSG). Mật độ cây thu hoạch bị suy giảm nghiêm trọng làm biến thiên dữ liệu lớn, khiến chỉ tiêu $NSTT$ đạt thấp ($19,9 - 27,9\text{ kg/1000 m}^2$) và không đạt mức khác biệt có ý nghĩa thống kê ($P>0,05$).
Kết luận
Khóa luận đã nghiên cứu thành công quy trình lên men yếm khí tái chế phế phẩm thân chuối trong 7 ngày với công thức bổ sung thân mía và mật rỉ đường ($CT_4$), tạo ra sản phẩm phân bón hữu cơ dạng lỏng đạt tiêu chuẩn $pH$, $EC$ và giàu kali hữu hiệu ($1.650\text{ mg/L}$). Kết quả kiểm tra độc tính sinh học xác định dung dịch sau pha loãng ở nồng độ 10% - 40% an toàn và kích thích mạnh sự nảy mầm cũng như sinh trưởng rễ mầm đậu cove ($GI$ đạt tới $196%$). Thử nghiệm đồng ruộng chứng minh việc bổ sung dịch chuối qua lá giúp cây đậu cove sinh trưởng thân lá, phát triển sinh khối và đạt năng suất cá thể ($26,4 - 27,1\text{ g/cây}$) tương đương phân bón lá thương mại nhập khẩu, mở ra giải pháp tuần hoàn phế phẩm nông nghiệp hiệu quả và thân thiện với môi trường.
