MỞ ĐẦU Lúa là cây trồng phổ biến, quan trọng nhất hiện nay vì diện tích gieo trồng lúa chiếm đến 61% diện tích trồng trọt cả nƣớc và 80% nông dân Việt Nam là nông dân trồng lúa [33]. Theo đánh giá của Cục Trồng trọt và nhiều nghiên cứu, lƣợng phụ phẩm trong sản xuất lúa chiếm tới 50% chất khô, nghĩa là cứ sản xuất ra 1 tấn thóc thì có 1 tấn rơm rạ [33]. Do vậy, hằng năm tạo ra một khối lƣợng rơm rạ dƣ thừa khổng lồ trong quá trình sản xuất và chế biến. Khối lƣợng rơm rạ lớn mà không đƣợc sử dụng hết là nỗi lo về các bãi chứa, đe dọa ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt với những địa phƣơng có tỷ lệ về sản xuất nông nghiệp lớn.
Trƣớc đây, rơm rạ hầu nhƣ đƣợc sử dụng triệt để làm vật liệu xây dựng, làm nhà, nguyên liệu, chất đốt, phân bón. Ngày nay, với sự phát triển của công nghiệp hóa và đô thị hóa, các sản phẩm cung cấp cho nông nghiệp ngày càng nhiều. Con ngƣời không sử dụng nhiều những phụ phẩm rơm rạ cho nhu cầu làm nhà, chất đốt và thức ăn gia súc, vì thế những rơm rạ này thƣờng bị bỏ lại ngay tại đồng ruộng sau khi thu hoạch, thậm chí bị đốt ngay tại ruộng gây hậu quả nghiêm trọng tới môi trƣờng đất, môi trƣờng không khí, tăng khả năng phát thải khí nhà kính và ảnh hƣởng các vấn đề nhân sinh xã hội khác. Sử dụng rơm rạ dƣ thƣ̀a phát sinh trong sản xuất nông nghiệp là vấn đề rất cấ p bách, vừa giải quyết đƣợc ô nhiễm môi trƣờng vừa tận dụng đƣợc tài nguyên cácbon và dinh dƣỡng cho cây tr ồng.
Sử dụng rơm rạ làm than sinh ho ̣c , phân compost vừa hạn chế hoạt động thải bỏ gây ô nhiễm môi trƣờng, giảm phát thải khí nhà kính và có ý nghĩa duy trì sức sản xuất của đất. Hiện tại các hình thức sử dụng rơm rạ làm phân bón còn ít đƣợc phổ biến rộng do đặc thù sản xuất nông nghiệp từng vùng và thái độ tiếp nhận của nông dân. Hƣng yên là một tỉnh có nền nông nghiệp phát triển tuy nhiên chƣa chú trọng đến tận dụng rơm ra ̣ làm phân compost, than sinh ho ̣c tăng độ phì nhiêu và năng suất cây trồng. Vì vậy, Đề tài “Nghiên cứu tái sử dụng rơm rạ làm phân bón cho cây lúa tại tỉnh Hưng Yên nhằm cải tạo độ phì nhiêu của đất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường” đƣợc tiến hành nhằm đánh giá khả năng cải tạo đất của phân bón hữu cơ làm từ rơm rạ , từ đó nâng cao nhận thức 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com của ngƣời dân trong việc tái sử dụng rơm ra ̣ , góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng.
Mục tiêu chính của đề tài là đánh giá hiệu quả của việc tái sử dụng rơm rạ làm phân bón trong cải tạo đất và giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng. Nội dung nghiên cứu của đề tài là đánh giá hiệu quả của bón kế t hơ ̣p than sinh học , phân compost tới độ phì nhiêu đất. Bên cạnh đó, đề tài tiến hành đánh giá hiê ̣u quả môi trƣờng của viê ̣c bón kết hợp than sinh học và phân compost nhằm nâng cao lợi ích của việc tái sử dụng rơm rạ làm phân bón, đề xuất một số giải pháp quản lý và sử dụng rơm rạ bảo vệ sinh thái môi trƣờng. Địa bàn lựa chọn nghiên cứu của đề tài là những cánh đồng lúa của các hộ dân thuộc xã Minh Phƣợng, huyện Tiên Lữ và xã Trung Nghĩa, T.P Hƣng Yên, tỉnh Hƣng Yên.
Đây là nơi có diện tích sản xuất lúa lớn của xã với diện tích canh tác trung bình trồng lúa của các hộ đạt trên 1000 m2/hộ. Nơi có vị trí đƣờng giao thông thuận tiện, hệ thống tƣới tiêu hợp lý, cho việc triển khai bố trí, theo dõi thí nghiệm trên địa bàn. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổ ng quan về phế phu ̣ phẩ m nông nghiêp̣ và rơm ra ̣ trong s ản xuất lúa Phụ phẩm nông nghiệp đều là các chất hữu cơ, có thể còn non xanh, có thể đã xơ cứng vì silic hóa nhƣ trấu hay lignin hóa nhƣ gỗ.
Chúng có thể đƣợc xem nhƣ một dạng tích chữ năng lƣợng từ mặt trời nhờ quá trình quang hợp và các quá trình sinh học khác Thực trạng phế phụ phẩm nông nghiệp và rơm rạ trong sản xuất lúa Theo Liên Hiệp Quốc, tới tháng Bảy năm 2013, dân số thế giới sẽ đạt 7.2 tỷ ngƣời và tới năm 2100 là 10.9 tỷ ngƣời do mức sinh tăng cao tại các nƣớc đang phát triển.Với lƣợng dân số thế giới đạt mức nhƣ thế này thì vấn đề về nhu cầu lƣơng thực luôn đƣợc ƣu tiên hàng đầu, đòi hỏi con ngƣời không ngừng mở rộng sản xuất cải thiện các công nghệ trong sản xuất nông nghiệp đạt hiệu quả cao hơn [12]. Theo dự báo của tổ chức Lƣơng thực thế giới (FAO), sản lƣợng ngũ cốc thế giới năm 2013 có thể đạt mức kỷ lục mới là 1.259 triệu tấn, tăng 8.5% so với năm trƣớc và cao hơn mức 1. Đồng nghĩa với nhu cầu lƣơng thực tăng hay diện tích sản xuất nông nghiệp tăng chính là lƣợng phế phụ phẩm nông nghiệp cũng tăng theo với lƣợng phát sinh và khối lƣợng ngày càng lớn. Khối lƣợng phế thải để lại của một số cây lƣơng thực chính trên thế giới Sản lƣơng Khối lƣợng phế thải Cây trồng (triệu tấn/năm) (tỷ tấn/năm) Lƣơng thực 2325.8 (Nguồn: Viê ̣n Môi trường nông nghiê ̣p, 2014) 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thành phần chủ yếu của phế phụ phẩm nông nghiệp là phế thải hữu cơ và nó là loại phế thải chiếm nhiều nhất trong các chất thải hữu cơ Bảng 1.
Lƣợng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2011 Loại chất thải Số lƣợng (triệu tấn/ năm) Tàn dƣ thực vật trên đồng ruộng 1200 Bùn thải 650 Rác thải sinh hoạt 400 Rác vƣờn 690 Chất thải công nghiệp thực phẩm 420 (Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thùy Dương, 2011) Từ bảng trên ta thấy khối lƣợng tàn dƣ thực vật trên đồng ruộng thải ra môi trƣờng hàng năm rất lớn với 1200 triệu tấn/năm trong khi các loại khác nhƣ bùn thải thì là 650 triệu tấn/năm hay rác thải sinh hoạt chiếm 400 triệu tấn/năm rác vƣờn chiếm 690 triệu tấn/ năm và chất thải công nghiệp thực phẩm chiếm 420 triệu tấn/ năm. Nhƣ vậy riêng chất thải hữu cơ từ nông nghiệp đã chiếm 35.7% lƣợng chất hữu cơ trên thế giới. Từ đó chúng ta cần có biện pháp xử lý sử dụng thích hợp tránh gây lãng phí và làm ô nhiễm môi trƣờng [12]. Kết quả ƣớc tính lƣợng phế phụ phẩm từ trồng trọt của Viện Môi trƣờng Nông nghiệp đã cho thấy cả nƣớc ta có khoảng 61.43 triệu tấn phế phụ phẩm (gồm 39.98 triệu tấn rơm rạ, 7.99 triệu tấn trấu, 4.45 triệu tấn bã mía, 1.2 triệu tấn thân lá mía, 4.43 triệu tấn thân lõi ngô (Bảng 1.
Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp Viêṭ Nam Nguồn sinh khối nông nghiệp Tiềm năng (triệu tấn) Tỷ lệ (%) Rơm rạ 39.00 (Nguồn: Báo cáo tổng kết viện Môi trường Nông Nghiệp, 2014) 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tình hình sƣ̉ du ̣ng rơm ra ̣ trên Thế Giới và Việt Nam 1. Tình hình nghiên cứu sử dụng rơm rạ trên Thế Giới + Các phương pháp tận dụng rơm rạ thông thường Theo các dữ liệu thu thập đƣợc, các hình thức sử dụng rơm rạ theo thông thƣờng chủ yếu bao gồm sử dụng để làm chất đốt, làm vật liệu xây dựng, nuôi gia súc - Lợp nhà: Ở nông thôn, trƣớc đây ngƣời nông dân hay sử dụng rơm rạ cũng nhƣ lau sậy hay các loại vật liệu tƣơng tự để làm các tấm lợp mái nhà nhẹ và không thấm nƣớc. Loại rơm để sử dụng cho mục đích này thƣờng đƣợc trồng riêng và thu hoạch bằng tay hoặc bằng máy gặt bó [3].
- Làm thủ công mỹ nghệ nhƣ mũ, dép, xăng dan, bện dây thừng: Ngƣời ta có thể tạo ra nhiều kiểu mũ đƣợc bện từ rơm rạ. Tại Anh, vài trăm năm trƣớc đây, các mũ bện từ rơm rạ đã rất phổ biến. Ngƣời Nhật, Triều Tiên có phổ biến sử dụng rơm rạ để làm dép, xăng đan, đồ thủ công mỹ nghệ. Tại một số nơi thuộc Đức, nhƣ vùng Black Forest và Hunsruck, ngƣời ta thƣờng đi dép rơm trong nhà hoặc tại lễ hội.
- Tại nhiều nơi trên thế giới, rơm rạ cho đến nay vẫn đƣợc sử dụng để làm đệm giƣờng nằm cho con ngƣời và làm ổ cho vật nuôi. Nó thƣờng đƣợc sử dụng để làm ổ cho các loại súc vật nhƣ trâu bò (tức là loại động vật nhai lại) và cả ngựa. Nó cũng có thể sử dụng để làm ổ cho các loài động vật nhỏ, nhƣng điều này thƣờng dẫn đến gây thƣơng tổn cho các con vật ở miệng, mũi và mắt do những sợi rơm rất sắc dễ cứa. - Làm thức ăn cho động vật: Rơm rạ có một hàm lƣợng năng lƣợng và dinh dƣỡng có thể tiêu hóa đƣợc.
Lƣợng nhiệt đƣợc sinh ra trong ruột của các con vật ăn cỏ, vì vậy việc tiêu hóa rơm rạ có thể hữu ích trong việc duy trì nhiệt độ cơ thể trong thời tiết mùa đông lạnh [3]. +Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp Rơm rạ trong nông nghiệp đƣợc dùng để: phủ lên bề mặt đất thành một lớp vật liệu. Qua thời gian, vật liệu này đƣợc phân giải thành chất hữu cơ để khôi phục một phần hữu cơ và các chất dinh dƣỡng bón cho đất thić h hơ ̣p với nhiều loại cây trồng , 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ví dụ nhƣ dƣa chuột, cà chua, cây cảnh. Rơm ra ̣ còn đƣơ ̣c dùng để : lót ổ cho gia súc trong chăn nuôi gia súc, sử dụng chống sƣơng giá trong điều kiện khí hậu giá rét, sử dụng làm phƣơng tiện nuôi giun.
Làm vật mang trong ủ và phân hủy bùn cống [3]. + Các ứng dụng rơm rạ trong sản xuất công nghiệp Những ứng dụng tiềm năng nhất của rơm rạ có thể xếp theo nhóm nhƣ sử dụng năng lƣợng, chế tạo và xây dựng, giảm ô nhiễm môi trƣờng hay chăn nuôi gia súc. Thí dụ, các sản phẩm năng lƣợng có thể gồm ethanol, methane, nhiệt cho sản xuất điện và sản xuất khí ga từ quá trình khí hóa. Trong lĩnh vực sản xuất gồm một loạt các loại ván ép, nhựa gia cƣờng sợi/chất thải, bột giấy và các sản phẩm sợi/xi măng.
Ứng dụng trong giảm nhẹ ô nhiễm môi trƣờng gồm sử dụng rơm rạ để kiểm soát xói mòn ở những khu vực xây dựng hay làm phục hồi những vùng đất bị suy thoái hữu cơ [13].