MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam là một nước sản xuất lúa gạo hàng đầu trên thế giới, từ năm 2002 đến nay, trung bình nước ta sản xuất khoảng 34 triệu tấn gạo/năm, nên lượng phế phụ phẩm của lúa (rơm rạ, trấu) thải ra trong sản xuất nông nghiệp là khá cao, khoảng 40 triệu tấn rơm rạ mỗi năm. Trước kia, hầu hết phế phụ phẩm này được sử dụng sau khi thu hoạch như làm chất đốt, làm chất độn chuồng, làm chất rải đường. Ngày nay do có nhiều năng lượng thay thế như điện, gas, xăng dầu nên rơm rạ trở nên thừa. Mặt khác khoa học công nghệ chưa phát triển, phế phụ phẩm này chưa được tận dụng làm nguyên liệu cho sản xuất mà vẫn bị thải bỏ bừa bãi ra môi trường gây ảnh hưởng đến hoạt động sống của con người.
Ngày nay do khoa học công nghệ phát triển nên lượng phế phụ phẩm trong nông nghiệp không còn bị thải bỏ bừa bãi nữa mà chúng đã được thu gom làm nguyên liệu cho sản xuất trong nhiều lĩnh vực, một phần được dùng làm thức ăn gia súc, một phần được chế biến làm phân bón, còn chủ yếu bị đốt bỏ ngay trên đồng ruộng gây lãng phí và ô nhiễm môi trường. Đây là nguồn nguyên liệu rất dồi dào và giá thành rẻ. Việc tận dụng nguồn phế phụ phẩm này làm nguyên liệu đốt cho sản xuất công nghiệp, sinh hoạt hay hoạt động khai khoáng giảm được chi phí đầu vào cho quá trình sản xuất, nhưng lại là nguyên nhân làm tăng sự phát thải CO2 và CH4 vào khí quyển gây ô nhiễm môi trường không khí và góp phần làm tăng hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu. Các bon trong tàn dư thực vật trên đồng ruộng và trong các loại phân hữu cơ đều dễ chuyển sang dạng khí nhà kính qua các quá trình phân hủy, đặc biệt trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm như ở Việt Nam.
Trong bối cảnh toàn cầu đang tìm giải pháp hạn chế phát thải khí nhà kính như vậy thì sử dụng các loại phân hữu cơ như phân chuồng, phân xanh, phân rác ủ có ý nghĩa duy trì sức sản xuất của đất nhưng không có ý nghĩa làm giảm quá trình các bon phát thải vào khí quyển dạng khí nhà kính. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Việc sử dụng các phế phụ phẩm nông nghiệp đặc biệt là rơm rạ để sản xuất than sinh học (TSH) làm phân bón góp phần đáng kể vào việc bảo vệ môi trường cũng như việc xây dựng nền nông nghiệp bền vững bởi TSH có hàm lượng dinh dưỡng và khả năng giữ dinh dưỡng cao, thành phần của TSH là các thể C ổn định, phân giải chậm có thể làm giảm phát thải khí nhà kính vào không khí trong khi làm đất và tăng lượng C ở lại trong đất, TSH tạo từ những cây bỏ hóa và chất thải hữu cơ có thể được người nông dân áp dụng kỹ thuật chế tạo TSH có thể sử dụng ở bất kỳ nơi đâu. Ngày nay tập quán dùng rơm rạ cho nấu ăn gần như không còn, lượng rơm rạ cho trâu bò cũng ít do cơ giới hóa nông nghiệp nông thôn. Rất nhiều vùng nông dân chỉ còn biết đốt rơm rạ ngay tại đồng, không những không tận dụng được nguồn hữu cơ dồi dào mà còn gây ô nhiễm rất nặng cho môi trường xung quanh, làm tăng lượng khí nhà kính.
Nếu chế biến được rơm rạ này thành TSH thì sẽ thu được nguồn hữu cơ vô cùng lớn, tránh ô nhiễm môi trường. TSH có thể thay thế phân chuồng, có thể cung cấp carbon cho các nhà máy sản xuất phân hữu cơ hay có thể được trao đổi hoặc bán như hàng hóa. Trong bối cảnh thế giới đang đối mặt với những ảnh hưởng to lớn của biến đổi khí hậu mà Việt nam là một trong năm nước chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của nước biển dâng. Nếu bón TSH làm tăng sự cố định carbon lên 20% so với 5% hiện tại thì góp phần không nhỏ trong việc giảm phát thải khí nhà kính và giảm thiểu ảnh hưởng bất lợi của biến đổi khí hậu.
Với lý do trên tôi chọn đề tài luận văn là “Nghiên cứu sử dụng và quản lý rơm rạ theo định hướng phát triển nông nghiệp bền vững tại huyện Sóc Sơn, Hà Nội”. Mục tiêu của nghiên cứu này là phân tích đánh giá hiện trạng sử dụng rơm rạ và hiệu quả của than sinh học đối với sản xuất nông nghiệp và môi trường. Qua đó đề xuất biện pháp quản lý và sử dụng rơm rạ một cách hợp lý, tối ưu hóa việc quản lý và sử dụng nguồn tài nguyên của địa phương, giảm thiểu các nguồn tài nguyên không tái sinh nhằm đảm bảo phát triển nông nghiệp bền vững. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Địa bàn lựa chọn nghiên cứu là huyện Sóc Sơn, Hà Nội.
Đây là một huyện ngoại thành có diện tích bằng 1/3 diện tích của Hà Nội. Tuy nhiên đây là một huyện nghèo, sản xuất nông nghiệp là chủ yếu trong đó trồng cây lúa nước là chủ đạo. Do vậy lượng rơm rạ thải ra trong sản xuất nông nghiệp là rất nhiều. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.
Cơ sở khoa học của đề tài 1. Khái quát về rơm rạ và quản lý rơm rạ Rơm rạ là phần thân và lá, chiếm khoảng một nửa sản lượng của cây ngũ cốc,như lúa mạch, lúa mì và lúa gạo. Ở nước ta, cây ngũ cốc chủ yếu là cây lúa và ngô. Đã có lúc rơm rạ được coi là một loại sản phẩm phụ hữu ích thu hoạch được, nhưng do nhu cầu về lương thực mà sản lượng lúa ngày càng gia tăng, cùng với đó là nguồn rơm rạ không thể tận dụng hết, nên rơm rạ đã trở thành một nguồn phế thải khó xử lý trong nông nghiệp [8].
Mặc dù nguồn phụ phẩm này có chứa các vật chất có thể mang lại lợi ích cho xã hội, song giá trị thực của nó thường bị bỏ qua do chi phí quá lớn cho các công đoạn thu thập, vận chuyển và các công nghệ xử lý để có thể sử dụng một cách hữu ích. Với sự gia tăng sản lượng lúa gạo và đẩy mạnh trồng trọt, việc quản lý các sản phẩm phụ của cây lúa đang trở thành một vấn đề nhưng cũng có thể mở ra một cơ hội. Trong các hệ thống trồng lúa truyền thống, rơm rạ thường được chuyển dời ra khỏi các cánh đồng khi thu hoạch lúa và người dân thường đem về nhà đánh đống để đun nấu hoặc làm thức ăn cho gia súc, trong thời gian gần đây do lượng phế thải quá lớn và công cuộc hiện đại hóa, người dân không sử dụng hết nên rơm rạ được đốt ngay ngoài đồng ruộng. Việc đốt rơm rạ trên đồng vẫn còn được thực hiện ở nhiều nước và ngày càng trở nên không thể chấp nhận do việc đốt ngoài trời nguồn phế thải này đang gây ra các vấn đề môi trường, làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người và đồng thời cũng là một sự thất thoát nguồn tài nguyên [2].
Nếu nguồn phế thải này có thể tận dụng để tăng cường cho sản xuất lương thực là phân bón trong sản xuất nông nghiệp thì chúng sẽ không còn là nguồn phế thải nữa mà trở thành nguồn nguyên liệu mới. Những cách thông thường để quản lý rơm rạ sau khi thu hoạch bao gồm việc thu về làm nhiên liệu đun nấu, đốt, rải trên đồng, cày vùi vào đất hoặc sử dụng như là chất che phủ cho các cây trồng.Mỗi cách quản lý khác nhau, về lâu dài, đều ảnh 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hưởng đến toàn bộ sự cân bằng và tình trạng dinh dưỡng trong đất. Tuy nhiên, xét cho cùng thì chỉ có 3 phương thức quản lý rơm rạ chính, đó là lấy rơm rạ ra khỏi đồng ruộng, vùi rơm rạ vào đất và đốt rơm rạ sau vụ thu hoạch. Mỗi cách quản lý này đều có những ưu, nhược điểm riêng [10]: Lấy rơm rạ ra khỏi đồng ruộng: Ảnh hưởng lớn nhất của việc lấy rơm rạ ra khỏi đồng ruộng là sự thúc đẩy quá trình nghèo hoá và cạn kiệt kali (K) và silic (Si) trong đất.
Nhưng bù lại nó lại cho những lợi ích khác, không kém phần quan trọng. Rơm rạ có thể được sử dụng làm nhiên liệu để nấu nướng, làm thức ăn cho trâu bò, làm nệm, nuôi trồng nấm hay làm nguyên liệu cho công nghiệp (như công nghiệp giấy, làm vật liệu xây dựng. Việc làm như vậy sẽ lấy đi một số lượng lớn dinh dưỡng mỗi năm, nhất là khi phân chuồng không được dùng để bón trở lại cho đồng lúa. Vùi rơm rạ vào đất: Đây là việc làm trả lại cho đất hầu hết các nguyên tố dinh dưỡng mà cây lúa đã lấy đi từ đất và tích lũy trong rơm rạ, nên nó có tác dụng hoàn trả một phần nguồn dinh dưỡng của đất.
Mặc dù tác dụng trực tiếp lên năng suất lúa vụ kế tiếp là không lớn so với việc lấy rơm rạ ra khỏi đồng ruộng, nhưng về lâu dài thì ảnh hưởng này là thấy rõ. Nếu kết hợp song song việc bón phân hàng vụ cho lúa cùng với việc vùi rơm rạ vào đất sẽ bảo toàn được dinh dưỡng N, P, K và S cho lúa, và nhiều khi còn làm tăng được dự trữ dinh dưỡng cho đồng ruộng. Các kết quả nghiên cứu hiện tại cho thấy, cày khô, nông 5-10 cm để vùi rơm rạ và tăng cường sự thoáng khí cho đất trong thời kỳ bỏ hoá có tác dụng tốt đến độ phì đất trong hệ thống thâm canh lúa- lúa. Đốt rơm rạ: Đốt rơm rạ gây ra sự mất mát gần như hoàn toàn N.
Lượng P mất đi khoảng 25%, K mất đi khoảng 20% và S mất từ 5- 60 %. Lượng dinh dưỡng mất mát tuỳ thuộc vào cách thức đốt rơm rạ. Ở những vùng mà thu hoạch đã được cơ giới hoá, hầu như tất cả rơm rạ được để lại trên đồng và được đốt nhanh chóng tại chỗ, vì thế sự mất mát S, P và K là nhỏ. Đa số các trường hợp hiện nay rơm rạ được để thành đống ở chỗ tuốt lúa và được đốt sau khi thu hoạch, vì thế tro và khoáng chất không được rải đều trên đồng.
Các nguyên tố K, Si, Ca, Mg dễ bị rửa trôi từ 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com đống tro.