Nghiên Cứu Sử Dụng Nước Sau Biogas Để Canh Tác Hoa Màu

Luận án tiến sĩ môi trường phân tích ngành môi trường đất và nước nghiên cứu sử dụng nước sau biogas để canh tác hoa màu, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực nghiệm, đóng góp

• Tác giả: Nguyễn Phương Thảo
• Người hướng dẫn: PGS. Bùi Thị Nga
• Trường học: Trường Đại Học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Môi Trường Đất Và Nước
• Đề tài: Nghiên Cứu Sử Dụng Nước Sau Biogas Trong Canh Tác Hoa Màu
• Loại tài liệu: luận án tốt nghiệp tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM TẠ
• LỜI CAM ĐOAN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa của luận án
• 1.5. Điểm mới của luận án
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về biogas và công nghệ biogas
• 2.2. Chất thải sau biogas (chất thải biogas)
• 2.3. Nước sau biogas (nước thải biogas)
• 2.4. Thực trạng về sử dụng nước sau biogas trên địa bàn thành phố Cần Thơ
• 2.5. Các nghiên cứu sử dụng nước sau biogas
• 2.5.1. Sử dụng nước sau biogas tưới cho hoa màu
• 2.5.2. Sử dụng vật liệu hấp phụ nước sau biogas trồng hoa màu
• 2.6. Tổng quan về đạm trong cây và trong đất
• 2.6.1. Đạm trong cây
• 2.6.2. Đạm trong đất
• 2.7. Tổng quan về cây bắp, đậu bắp và dưa leo
• 2.7.1. Cây đậu bắp
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.2. Phương tiện thí nghiệm
• 3.2.1. Nước sau biogas cho thí nghiệm
• 3.2.2. Nước kênh tưới cho hoa màu
• 3.2.3. Đất thí nghiệm
• 3.2.4. Phân hóa học sử dụng cho thí nghiệm
• 3.2.5. Xỉ than tổ ong
• 3.2.6. Các giống cây trồng sử dụng cho thí nghiệm
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Nội dung 1: Nghiên cứu khả năng cung cấp đạm hữu dụng, hoạt động của vi sinh vật đất của nước sau biogas và đánh giá tăng trưởng của cây bắp, cây đậu bắp trồng trong chậu
• 3.3.2. Nội dung 2: Nghiên cứu diễn biến đạm hữu dụng, vi sinh vật trong đất và năng suất trồng cây bắp, cây đậu bắp, cây dưa leo tưới nước sau biogas trong điều kiện ngoài đồng
• 3.3.3. Nội dung 3: Đánh giá hiệu quả môi trường, hiệu quả kinh tế và đề xuất hướng dẫn sử dụng nước sau biogas canh tác hoa màu
• 3.3.4. Phương pháp thu mẫu
• 3.3.5. Phương pháp phân tích mẫu
• 3.3.6. Phương pháp xác định các chỉ tiêu của cây trồng
• 3.3.7. Phương pháp tính toán
• 3.3.7.1. Lượng đạm cung cấp cho đất
• 3.3.7.2. Lượng phân hóa học được sử dụng cho cây trồng trong chậu
• 3.3.7.3. Thể tích nước sau biogas được sử dụng cho cây theo lượng phân N hóa học
• 3.3.7.4. Lượng xỉ than tổ ong được sử dụng để hấp phụ nước sau biogas
• 3.3.7.5. Thể tích nước sau biogas được sử dụng để trồng cây với xỉ than tổ ong
• 3.3.7.6. Lượng chất ô nhiễm giảm được khi canh tác hoa màu trên mỗi vụ
• 3.3.7.7. Tổng chi phí, tổng thu, lợi nhuận, hiệu quả đồng vốn
• 3.3.8. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Khả năng cung cấp đạm hữu dụng, hoạt động của vi sinh vật đất của nước sau biogas và tăng trưởng của cây bắp, cây đậu bắp trồng trong chậu
• 4.2. Khả năng cung cấp đạm hữu dụng và tương quan giữa hàm lượng đạm với vi sinh vật đất được bổ sung nước sau biogas
• 4.3. Tăng trưởng của cây bắp, cây đậu bắp được trồng trong chậu điều kiện ngoài đồng
• 4.4. Diễn biến đạm hữu dụng, vi sinh vật trong đất và năng suất trồng cây bắp, cây đậu bắp, cây dưa leo tưới nước sau biogas trong điều kiện ngoài đồng
• 4.4.1. Diễn biến hàm lượng đạm hữu dụng trong đất và năng suất trồng cây bắp và cây đậu bắp tưới nước sau biogas trong điều kiện ngoài đồng
• 4.4.2. Diễn biến hàm lượng đạm hữu dụng, vi sinh vật trong đất và năng suất trồng cây dưa leo tưới nước sau biogas trong điều kiện ngoài đồng
• 4.5. Hiệu quả môi trường, hiệu quả kinh tế và hướng dẫn sử dụng nước sau biogas canh tác hoa màu
• 4.5.1. Năng suất cây bắp, đậu bắp và dưa leo quy mô nông hộ
• 4.5.2. Hiệu quả môi trường và hiệu quả kinh tế. Hướng dẫn sử dụng nước sau biogas canh tác hoa màu
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
• PHỤ LỤC 2: PHÂN TÍCH THỐNG KÊ
• PHỤ LỤC 3: CÁC QUY CHUẨN VÀ THANG ĐÁNH GIÁ
• PHỤ LỤC 4: HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Về Nước Sau Biogas và Hoa Màu

Chăn nuôi heo và trồng lúa nước đóng vai trò quan trọng trong nông nghiệp Việt Nam. Chăn nuôi heo cung cấp thực phẩm, nguyên liệu chế biến và cân bằng sinh thái. Tuy nhiên, chất thải chăn nuôi gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến người dân và sự phát triển của ngành. Do đó, cần có giải pháp xử lý và tận dụng chất thải chăn nuôi hiệu quả, góp phần vào sự phát triển bền vững của nông nghiệp. Nghiên cứu về sử dụng nước sau biogas để canh tác hoa màu là một hướng đi tiềm năng, nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm và tăng thu nhập cho nông hộ. Nghiên cứu của Nguyễn Phương Thảo (2021) tại Đại học Cần Thơ đã đi sâu vào lĩnh vực này. Luận án tập trung vào việc sử dụng nước sau biogas thay thế phân bón hóa học, giảm ô nhiễm môi trường và cải thiện hiệu quả kinh tế.

1.1. Giới thiệu chung về nước thải biogas và tiềm năng ứng dụng

Nước thải biogas là sản phẩm phụ từ quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ trong hệ thống biogas. Nó chứa nhiều chất dinh dưỡng như đạm, lân, kali và các nguyên tố vi lượng. Do đó, nước thải biogas có tiềm năng lớn để sử dụng làm phân bón cho cây trồng, đặc biệt là hoa màu. Việc sử dụng nước thải biogas không chỉ giúp giảm chi phí phân bón mà còn góp phần bảo vệ môi trường bằng cách giảm lượng chất thải hữu cơ thải ra môi trường.

1.2. Tại Sao Nước Sau Biogas Tưới Tiêu Lại Quan Trọng Hiện Nay

Trong bối cảnh giá phân bón hóa học tăng cao và nhận thức về bảo vệ môi trường ngày càng được nâng cao, việc sử dụng nước sau biogas tưới tiêu trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Nó cung cấp một giải pháp thay thế kinh tế và bền vững cho phân bón hóa học, đồng thời giúp giảm ô nhiễm môi trường từ chất thải chăn nuôi. Việc nghiên cứu và ứng dụng nước sau biogas tưới tiêu cần được đẩy mạnh để phát triển nền nông nghiệp xanh và bền vững.

II. Thách Thức Khi Sử Dụng Nước Thải Biogas Cho Hoa Màu

Việc sử dụng nước thải biogas cho canh tác hoa màu còn gặp nhiều thách thức. Một trong số đó là hàm lượng chất dinh dưỡng trong nước thải biogas không ổn định, phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu đầu vào và quy trình vận hành hệ thống biogas. Điều này đòi hỏi phải có quy trình xử lý và kiểm soát chất lượng nước thải biogas trước khi sử dụng. Bên cạnh đó, nước thải biogas có thể chứa các chất gây ô nhiễm như kim loại nặng, vi khuẩn gây bệnh, gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và sức khỏe người tiêu dùng. Do đó, cần có biện pháp xử lý để loại bỏ hoặc giảm thiểu các chất gây ô nhiễm này. Nghiên cứu cần tập trung vào xác định ảnh hưởng của nước biogas đến hoa màu để đưa ra quy trình sử dụng an toàn và hiệu quả.

2.1. Rủi ro tiềm ẩn khi sử dụng nước biogas chưa qua xử lý

Việc sử dụng nước biogas chưa qua xử lý có thể gây ra nhiều rủi ro. Nước biogas có thể chứa hàm lượng amoni cao, gây cháy lá và ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng. Ngoài ra, nó còn chứa vi khuẩn gây bệnh có thể xâm nhập vào cây trồng và gây ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Do đó, cần có biện pháp xử lý nước biogas trước khi sử dụng để đảm bảo an toàn cho cây trồng và người tiêu dùng.

2.2. Vấn đề kiểm soát chất lượng và xử lý nước thải biogas

Việc kiểm soát chất lượng nước thải biogas là một thách thức lớn. Hàm lượng chất dinh dưỡng và các chất ô nhiễm trong nước thải biogas có thể biến động theo thời gian và điều kiện vận hành hệ thống biogas. Do đó, cần có quy trình kiểm tra chất lượng nước thải biogas định kỳ và điều chỉnh quy trình xử lý để đảm bảo chất lượng nước thải biogas đáp ứng yêu cầu sử dụng cho canh tác hoa màu. Các phương pháp xử lý nước thải biogas như lọc, lắng, và sử dụng các vật liệu hấp phụ cần được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi.

III. Phương Pháp Sử Dụng Nước Sau Biogas An Toàn và Hiệu Quả

Để sử dụng nước sau biogas một cách an toàn và hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp xử lý phù hợp. Các phương pháp này có thể bao gồm: Lọc thô để loại bỏ các chất rắn lơ lửng, lắng để loại bỏ các chất cặn, sử dụng các vật liệu hấp phụ như than hoạt tính, zeolit để loại bỏ các chất ô nhiễm hòa tan. Ngoài ra, cần kiểm soát liều lượng nước sau biogas sử dụng để tránh gây ngộ độc cho cây trồng. Nên kết hợp nước sau biogas với phân bón hữu cơ khác để cân bằng dinh dưỡng cho cây trồng. Đặc biệt, việc tuân thủ Quy trình sử dụng nước biogas an toàn là vô cùng quan trọng.

3.1. Hướng Dẫn xử lý nước thải biogas trước khi tưới cho hoa màu

Trước khi sử dụng nước thải biogas để tưới cho hoa màu, cần thực hiện các bước xử lý sau: Lọc thô để loại bỏ các chất rắn lơ lửng như rác, cặn bã. Lắng để loại bỏ các chất cặn lắng. Sử dụng các vật liệu hấp phụ như than hoạt tính, zeolit để loại bỏ các chất ô nhiễm hòa tan. Pha loãng nước thải biogas với nước sạch để giảm nồng độ các chất dinh dưỡng và giảm nguy cơ gây cháy lá cho cây trồng. Để đảm bảo nước thải biogas sử dụng là an toàn.

3.2. Bí Quyết xác định liều lượng nước sau biogas phù hợp

Liều lượng nước sau biogas sử dụng phụ thuộc vào loại cây trồng, giai đoạn sinh trưởng của cây, và hàm lượng chất dinh dưỡng trong nước sau biogas. Nên bắt đầu với liều lượng thấp và tăng dần theo dõi phản ứng của cây trồng. Nên sử dụng các công cụ đo đạc để xác định hàm lượng chất dinh dưỡng trong nước sau biogas và tính toán liều lượng sử dụng phù hợp. Theo dõi sát sao ảnh hưởng của nước biogas đến hoa màu.

3.3. Kết hợp nước sau biogas với phân bón hữu cơ khác

Để cân bằng dinh dưỡng cho cây trồng, nên kết hợp nước sau biogas với phân bón hữu cơ khác như phân chuồng, phân xanh, phân trùn quế. Phân bón hữu cơ cung cấp các chất dinh dưỡng trung và vi lượng mà nước sau biogas có thể thiếu. Sự kết hợp này giúp cải thiện chất lượng đất và tăng năng suất cây trồng.

IV. Nghiên Cứu Tác Động Nước Biogas Đến Đất Kết Quả và Phân Tích

Nghiên cứu của Nguyễn Phương Thảo (2021) đã đánh giá tác động của nước sau biogas đến đất và cây trồng. Kết quả cho thấy nước sau biogas cung cấp đạm hữu dụng cho đất, tăng hoạt động vi sinh vật và cải thiện năng suất cây trồng. Tuy nhiên, cần lưu ý đến hàm lượng đạm tồn dư trong đất để tránh gây ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc sử dụng nước sau biogas giúp giảm lượng phân bón hóa học sử dụng, giảm chi phí sản xuất và tăng lợi nhuận cho nông hộ. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng nước sau biogas trong canh tác hoa màu.

4.1. Ảnh hưởng của nước biogas đến hàm lượng đạm hữu dụng trong đất

Nghiên cứu cho thấy nước biogas làm tăng hàm lượng đạm hữu dụng trong đất, bao gồm đạm amoni và đạm nitrat. Đạm hữu dụng là nguồn dinh dưỡng quan trọng cho cây trồng, giúp cây phát triển khỏe mạnh và tăng năng suất. Tuy nhiên, cần kiểm soát lượng nước biogas sử dụng để tránh gây dư thừa đạm trong đất, gây ô nhiễm môi trường.

4.2. Tác động của nước thải biogas đến hệ vi sinh vật đất

Nước thải biogas có thể ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật đất. Nghiên cứu cho thấy nước thải biogas có thể làm tăng mật số vi sinh vật có lợi trong đất, giúp cải thiện chất lượng đất và tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng của cây trồng. Tuy nhiên, nó cũng có thể làm tăng mật số vi sinh vật gây bệnh, gây hại cho cây trồng. Do đó, cần theo dõi và kiểm soát hệ vi sinh vật đất khi sử dụng nước thải biogas.

4.3. Hiệu quả sử dụng nước biogas trong nông nghiệp quy mô nông hộ

Nghiên cứu cho thấy sử dụng nước biogas giúp giảm chi phí phân bón, tăng năng suất cây trồng và cải thiện lợi nhuận cho nông hộ. Việc sử dụng nước biogas không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường bằng cách giảm lượng chất thải hữu cơ thải ra môi trường và giảm sự phụ thuộc vào phân bón hóa học.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn và Hướng Dẫn Sử Dụng Nước Biogas

Dựa trên kết quả nghiên cứu, hướng dẫn sử dụng nước sau biogas cho canh tác bắp và dưa leo đã được xây dựng. Hướng dẫn này bao gồm các khuyến cáo về liều lượng, phương pháp tưới và thời điểm sử dụng nước sau biogas. Hướng dẫn cũng đề cập đến các biện pháp phòng ngừa rủi ro và đảm bảo an toàn cho cây trồng và người tiêu dùng. Việc áp dụng hướng dẫn này sẽ giúp nông hộ sử dụng nước sau biogas một cách hiệu quả và bền vững, góp phần vào sự phát triển của nền nông nghiệp xanh.

5.1. Quy trình sử dụng nước sau biogas an toàn cho bắp và dưa leo

Hướng dẫn chi tiết về liều lượng, phương pháp tưới và thời điểm sử dụng nước sau biogas cho bắp và dưa leo. Liều lượng và phương pháp tưới phải được điều chỉnh theo loại đất, giai đoạn sinh trưởng của cây và điều kiện thời tiết. Cần theo dõi và đánh giá phản ứng của cây trồng để điều chỉnh quy trình sử dụng phù hợp.

5.2. Biện pháp phòng ngừa rủi ro khi sử dụng nước thải biogas

Cần thực hiện các biện pháp phòng ngừa rủi ro như kiểm tra chất lượng nước thải biogas định kỳ, sử dụng các vật liệu hấp phụ để loại bỏ các chất ô nhiễm, và tuân thủ các quy định về an toàn lao động. Cần thông báo cho người dân địa phương về việc sử dụng nước thải biogas để tránh gây hiểu lầm và lo ngại.

5.3. Đánh giá nước biogas và năng suất hoa màu thực tế tại nông hộ

Để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng nước biogas trong thực tế, cần thực hiện các đánh giá năng suất cây trồng, chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế tại nông hộ. Kết quả đánh giá sẽ cung cấp thông tin phản hồi cho việc cải thiện quy trình sử dụng nước biogas và nhân rộng mô hình.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tiềm Năng Về Nước Biogas

Nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng của việc sử dụng nước sau biogas trong canh tác hoa màu. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu về đặc tính lý học, chất hữu cơ và vi sinh vật chuyển hóa đạm trong đất qua nhiều vụ trồng. Nghiên cứu cũng cần tập trung vào đánh giá tác động lâu dài của việc sử dụng nước sau biogas đến môi trường và sức khỏe con người. Việc phát triển các công nghệ xử lý nước sau biogas hiệu quả và chi phí thấp cũng là một hướng đi tiềm năng.

6.1. Tổng kết các lợi ích và hạn chế của nước sau biogas

Việc sử dụng nước sau biogas mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí phân bón, tăng năng suất cây trồng, và giảm ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, nó cũng có những hạn chế như chất lượng nước sau biogas không ổn định, nguy cơ gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Cần cân nhắc kỹ lưỡng các lợi ích và hạn chế trước khi sử dụng nước sau biogas.

6.2. Hướng nghiên cứu sâu hơn về nước thải biogas tưới tiêu an toàn

Cần nghiên cứu sâu hơn về tác động lâu dài của việc sử dụng nước thải biogas tưới tiêu đến môi trường và sức khỏe con người. Nghiên cứu cần tập trung vào đánh giá sự tích lũy của kim loại nặng và các chất ô nhiễm khác trong đất và cây trồng. Cần phát triển các phương pháp đánh giá rủi ro và quản lý rủi ro hiệu quả.

6.3. Đề xuất chính sách hỗ trợ ứng dụng nước sau biogas rộng rãi

Nhà nước cần có chính sách hỗ trợ ứng dụng nước sau biogas rộng rãi trong nông nghiệp. Chính sách này có thể bao gồm các biện pháp như hỗ trợ tài chính cho việc xây dựng hệ thống biogas, cung cấp đào tạo và tư vấn kỹ thuật cho nông hộ, và xây dựng các tiêu chuẩn và quy chuẩn về chất lượng nước sau biogas. Cần khuyến khích sự tham gia của các doanh nghiệp vào việc phát triển và thương mại hóa các sản phẩm nước sau biogas.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Chăn nuôi heo và trồng lúa nước là hai hợp phần quan trọng, xuất hiện sớm nhất trong hệ thống nông nghiệp Việt Nam; trong đó chăn nuôi heo có vai trò cung cấp thực phẩm giá trị dinh dưỡng cao, nguyên liệu cho công nghiệp chế biến và góp phần giữ vững cân bằng sinh thái giữa cây trồng, vật nuôi và con người. Mặt khác, chăn nuôi heo không chỉ tạo ra việc làm trong lúc nhàn rỗi mà còn là nguồn tài chính quan trọng cho hộ nông dân trong các hoạt động xã hội như học hành, lễ giỗ, cưới hỏi, lễ tết, và tân trang nhà cửa. Tuy nhiên, vấn đề đặt ra cho ngành chăn nuôi là lượng chất thải từ hoạt động nuôi heo đã gây ảnh hưởng trực tiếp đến người nuôi, cộng đồng dân cư chung quanh và môi trường tự nhiên (Lê Hoàng Việt và ctv., 2017), điều này tác động đến việc duy trì và phát triển ngành chăn nuôi của vùng ĐBSCL nói riêng và cả nước nói chung. Trong những năm gần đây, công nghệ biogas đã khẳng định hiệu quả trong việc xử lý chất thải chăn nuôi góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường nông thôn (Trần Sỹ Nam và ctv., 2015, Trần Sỹ Nam và ctv.

Bên cạnh việc giải quyết ô nhiễm do chất thải chăn nuôi, biogas còn cung cấp năng lượng sinh học phục vụ cho đun nấu và thắp sáng (Trần Sỹ Nam và ctv., 2015, Nguyễn Võ Châu Ngân và ctv., 2016, Trần Sỹ Nam và ctv., 2017, Ngo Thi Thanh Truc et al. Ở ĐBSCL, chăn nuôi heo quy mô nông hộ là chủ yếu, số lượng heo dao động từ 10-100 con, nhiều nhất ở trong khoảng 30-50 con, nên lượng nước sau biogas (nước thải biogas) từ hệ thống biogas khá lớn. Tuy nhiên, nước sau biogas chưa được quan tâm xử lý triệt để, người dân chưa sử dụng mà thải bỏ ra hệ thống mương vườn hoặc thải trực tiếp ra hệ thống kênh rạch, tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm thủy vực tiếp nhận do hàm lượng chất hữu cơ, đạm và lân khá cao với nồng độ đạm amôn dao động khoảng 218-290 mg/L N-NH4+, đạm nitrat 1,14-1,29 mg/L N-NO3- (Bùi Thị Nga và ctv. Một số nghiên cứu tận dụng nước thải biogas thay thế phân hóa học cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng đã được báo cáo như sử dụng nước sau biogas thay thế phân hóa học trong canh tác cây ớt (Phạm Việt Nữ và ctv., 2015), trồng nấm (Sreesha Malayil et al., 2016) và trồng dưa hấu (Yun Cao et al., 2016), giúp cây phát triển tốt và cho năng suất tương đương phân hóa học.

Bên cạnh đó, một số nghiên cứu sử dụng vật liệu hấp phụ hoặc chế phẩm sinh học để xử lý nước sau biogas (Huỳnh Thị Mỹ Duyên và ctv., 2011, Nguyễn Thanh Văn và ctv., 2016, Bùi Thị Nga và ctv., 2016) và sử dụng vật liệu đã hấp phụ nước sau biogas để trồng rau (Huỳnh Thị Mỹ Duyên và ctv., 2011, Bùi Thị Nga và ctv. Các nghiên cứu đã cho thấy nước sau biogas là 1 nguồn dinh dưỡng thay thế cho phân hóa học trong canh tác hoa màu; tuy nhiên các nghiên cứu này chưa có báo cáo về khả năng cung cấp đạm của nước sau biogas; hàm lượng đạm và vi sinh vật hiếu khí trong đất tưới nước sau biogas; hàm lượng nitrat và E.coli trong sản phẩm rau màu; lượng nước sau biogas, lượng phân hóa học giảm được mỗi vụ trồng. Trên cơ sở kế thừa và tiếp tục nghiên cứu một số hạn chế vừa được đề cập của các nghiên cứu trước, đề tài đã triển khai các nội dung nghiên cứu dựa trên các câu hỏi (1) Nước sau biogas có khả năng cung cấp đạm cho đất và mối liên hệ giữa hoạt động vi sinh vật với hàm lượng đạm được cung cấp như thế nào; (2) Mật số vi sinh vật hiếu khí và hàm lượng đạm trong đất trồng hoa màu tưới nước sau biogas như thế nào; (3) Lượng phân hóa học và lượng nước sau biogas đã được giảm và chất lượng nông sản như thế nào khi canh tác hoa màu sử dụng nước sau biogas. Ở ĐBSCL cây bắp, đậu bắp và dưa leo là loại hoa màu được trồng quanh năm và phổ biến do phù hợp với điều kiện khí hậu, đất đai, tập quán canh tác và tạo thu nhập ổn định.

Với các đặc điểm dễ trồng, ít sâu bệnh, năng suất ổn định và chịu hạn tốt nên cây bắp đang được quan tâm trước xu thế hạn mặn gia tăng; cây đậu bắp là loại rau được sử dụng hàng ngày trong bữa ăn với nhiều dược tính tốt cho sức khỏe; cây dưa leo là cây thân leo, trái có giá trị dinh dưỡng và được tiêu thụ mạnh trên thị trường nội địa. Đạm là dinh dưỡng thiết yếu và đặc thù đối với cây bắp, đậu bắp và dưa leo, trong khi đó nước sau biogas chứa hàm lượng đạm khá cao nên có khả năng đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho các loại cây trồng này. Với các đặc điểm vừa đề cập và trong xu hướng đa dạng các sản phẩm nông nghiệp sạch, an toàn cho người sử dụng nên cây bắp, đậu bắp và dưa leo là đối tượng được lựa chọn để triển khai các thí nghiệm trồng hoa màu. Do vậy, đề tài “Nghiên cứu sử dụng nước sau biogas để canh tác hoa màu” đã được thực hiện.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.1 Mục tiêu chính Nghiên cứu sử dụng nước sau biogas nhằm tận dụng dinh dưỡng thay thế phân hóa học canh tác hoa màu góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường chăn nuôi và cải thiện thu nhập nông hộ.2 Mục tiêu cụ thể Đánh giá được khả năng cung cấp đạm hữu dụng và hoạt động của vi sinh vật trong đất có bổ sung nước sau biogas nhằm xác định khả năng đáp ứng của cây bắp, đậu bắp với các thể tích nước sau biogas khác nhau.

Đánh giá được biến động đạm hữu dụng và mật số vi sinh vật hiếu khí 2 trong đất canh tác, năng suất của cây bắp, cây đậu bắp và cây dưa leo tưới nước sau biogas để xác định khả năng sử dụng nước sau biogas cho canh tác hoa màu. Đánh giá được hiệu quả môi trường và hiệu quả kinh tế của việc sử dụng nước sau biogas thay thế phân hóa học trồng cây bắp, đậu bắp và dưa leo nhằm đề xuất hướng dẫn sử dụng nước sau biogas canh tác hoa màu quy mô nông hộ.3 Nội dung nghiên cứu Dựa trên mục tiêu đặt ra, đề tài đã triển khai các nội dung nghiên cứu sau: Nghiên cứu khả năng cung cấp đạm hữu dụng và hoạt động của vi sinh vật đất được tưới nước sau biogas và đánh giá tăng trưởng của cây bắp, cây đậu bắp trồng trong chậu. Nghiên cứu diễn biến đạm hữu dụng, vi sinh vật trong đất và năng suất trồng cây bắp, cây đậu bắp, cây dưa leo tưới nước sau biogas trong điều kiện ngoài đồng. Đánh giá hiệu quả môi trường, hiệu quả kinh tế và đề xuất hướng dẫn sử dụng nước sau biogas canh tác cây bắp, cây đậu bắp và cây dưa leo.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Thí nghiệm canh tác cây bắp, đậu bắp và dưa leo tại các hộ chăn nuôi heo có mô hình túi biogas và có đất canh tác hoa màu tại quận Cái Răng, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ và huyện Mỹ Tú, tỉnh Sóc Trăng.

Đối tượng nghiên cứu là nước sau biogas và đất canh tác cây bắp, đậu bắp và dưa leo. Phạm vi nghiên cứu của luận án là nước sau biogas của mô hình khí sinh học (túi biogas) với nguyên liệu nạp là phân heo của hộ chăn nuôi có quy mô 30-50 con heo; chỉ tiêu đánh giá an toàn sản phẩm bắp, đậu bắp, dưa leo gồm có hàm lượng nitrat và E.coli; hiệu quả môi trường được tính là lượng nước sau biogas không thải ra thủy vực tiếp nhận mà được sử dụng tưới cho cây, hiệu quả kinh tế được tính dựa trên hiệu quả sử dụng đồng vốn.5 Ý nghĩa của luận án Là công trình nghiên cứu được thực hiện một cách có hệ thống từ phòng thí nghiệm đến ngoài đồng, kết quả đã đóng góp số liệu nghiên cứu về sử dụng nước sau biogas canh tác hoa màu phục vụ cho nghiên cứu và đào tạo các ngành học về môi trường và nông nghiệp. Kết quả nghiên cứu đã góp phần khẳng định sử dụng nước sau biogas canh tác hoa màu mang lại hiệu quả về 3 môi trường và kinh tế cao hơn sử dụng phân hóa học; sản phẩm nông sản đạt tiêu chuẩn an toàn thực phẩm về nitrat, E.coli; kết quả này đóng góp dữ liệu khoa học cho công tác khuyến nông góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường và phát triển nền nông nghiệp bền vững ở vùng ĐBSCL.6 Điểm mới của luận án Nước sau biogas cung cấp đạm hữu dụng cho đất và mối tương quan giữa hàm lượng đạm này với hoạt động của vi sinh vật trong đất có bổ sung nước sau biogas. Mật số vi sinh vật hiếu khí trong đất tưới nước sau biogas tăng cao hơn so với bón phân hóa học và hàm lượng đạm nitrat trong đất tưới nước sau biogas giảm có ý nghĩa so với bón phân hóa học vào cuối vụ.

Sử dụng nước sau biogas canh tác cây bắp, dưa leo giảm được lượng phân hóa học trong canh tác hoa màu, giảm được lượng nước sau biogas thải ra thủy vực; đạt được hiệu quả đồng vốn cao hơn so với bón phân hóa học; xây dựng được hướng dẫn sử dụng nước sau biogas canh tác hoa màu và khuyến cáo nông hộ sử dụng trên địa bàn nghiên cứu. 4 Chƣơng 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về biogas và công nghệ biogas 2.1 Biogas Biogas là khí sinh học được sinh ra nhờ quá trình phân giải các chất thải hữu cơ chăn nuôi trong môi trường kỵ khí (không có không khí) với sự tham gia của vi sinh vật phân hủy và sinh ra khí bao gồm: metan (CH4), nitơ (N2), cacbon dioxit (CO2) và H2S; biogas có giá trị năng lượng là 21-24 MJ/m3 (Tom Bond and Michael R. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình phát triển của các vi sinh vật là dưỡng chất (N và P) và pH. Tỉ lệ BOD:N:P tốt cho vi sinh vật là 100:5:1 và pH thuận lợi cho quá trình phát triển của vi sinh vật là 6 - 9 (Lê Hoàng Việt, 2004).

Khí sinh học thay thế các chất đốt truyền thống như: củi, than, dầu,…, ngày càng được sử dụng phổ biến trong việc nấu ăn, thắp sáng và sấy khô nông sản, ở những nơi có điều kiện hơn có thể chạy máy, bơm nước và phát điện (Nguyễn Võ Châu Ngân và ctv.