Nghiên cứu tái sử dụng rơm rạ làm phân bón cho cây lúa tại tỉnh Hưng Yên

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus nghiên cứu tái sử dụng rơm rạ làm phân bón cho cây lúa tại tỉnh hưng yên nhằm cải tạo độ phì, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Đặng Thùy Anh
• Người hướng dẫn: PGS. Mai Văn Trịnh
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• 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
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về phế phụ phẩm nông nghiệp và rơm rạ trong sản xuất lúa
• 1.2. Tình hình sử dụng rơm rạ trên Thế Giới và Việt Nam
• 1.3. Giới thiệu về than sinh học và phân compost
• 1.4. Ảnh hưởng của sử dụng rơm rạ đến tính chất đất
• 1.5. Sơ lược về địa bàn nghiên cứu
• 1.5.1. Vị trí địa lý
• 1.5.2. Điều kiện khí hậu
• 1.5.3. Diện tích đất
• 1.5.4. Đặc điểm đất canh tác tại tỉnh Hưng Yên
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp kế thừa tài liệu
• 2.3.2. Phương pháp điều tra thực địa
• 2.3.3. Phương pháp sản xuất than sinh học và phân compost từ rơm rạ
• 2.3.3.1. Phương pháp sản xuất than sinh học (xem phụ lục 3)
• 2.3.3.2. Phương pháp sản xuất phân compost (xem phụ lục 4)
• 2.3.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm đánh giá hiệu quả của than sinh học và phân compost đến độ phì nhiêu của đất
• 2.3.5. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
• 2.3.6. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Số liệu điều tra rơm rạ tỉnh Hưng Yên
• 3.2. Hiệu quả của than sinh học tới độ phì nhiêu của đất
• 3.2.1. Thành phần cơ giới đất
• 3.2.2. Đặc tính hóa học của đất sau thí nghiệm
• 3.2.2.1. Hàm lượng Cácbon hữu cơ
• 3.2.2.2. Khả năng trao đổi cation (CEC)
• 3.2.2.3. Đạm tổng số
• 3.2.2.4. Phốt pho tổng số
• 3.2.2.5. Kali tổng số
• 3.2.3. Ảnh hưởng bón than sinh học tới năng suất lúa
• 3.3. Hiệu quả của phân compost tới độ phì nhiêu của đất
• 3.3.1. Thành phần cơ giới đất
• 3.3.2. Đặc tính hóa học của đất sau thí nghiệm
• 3.3.2.1. Hàm lượng Cácbon hữu cơ tổng số
• 3.3.2.2. Khả năng trao đổi cation (CEC)
• 3.3.2.3. Đạm tổng số
• 3.3.2.4. Phốt pho tổng số
• 3.3.2.5. Kali tổng số
• 3.3.3. Ảnh hưởng của bón phân compost tới năng suất lúa
• 3.4. Hiệu quả môi trường than sinh học và phân compost
• 3.4.1. Hiệu quả môi trường của phân compost
• 3.5. Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng tốt rơm rạ
• 3.5.1. Giải pháp phù hợp với điều kiện địa phương
• 3.5.2. Tuyên truyền giáo dục, cộng đồng
• 3.5.3. Giải pháp về quản lý
• 3.5.4. Giải pháp về công nghệ
• 3.5.5. Giải pháp về cơ chế, thể chế, tổ chức, quản lý
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu tái sử dụng rơm rạ làm phân bón cho cây lúa

Nghiên cứu tái sử dụng rơm rạ làm phân bón cho cây lúa tại Hưng Yên là một chủ đề quan trọng trong bối cảnh nông nghiệp hiện đại. Rơm rạ, một loại phụ phẩm nông nghiệp dồi dào, thường bị bỏ lại hoặc đốt, gây ô nhiễm môi trường. Việc tái sử dụng rơm rạ không chỉ giúp cải thiện độ phì nhiêu của đất mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu này nhằm đánh giá hiệu quả của việc sử dụng rơm rạ làm phân bón hữu cơ cho cây lúa, từ đó nâng cao nhận thức của nông dân về lợi ích của việc tái sử dụng tài nguyên này.

1.1. Tình hình sử dụng rơm rạ trong nông nghiệp Việt Nam

Rơm rạ thường được sử dụng làm thức ăn cho gia súc, chất đốt, và nguyên liệu cho sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên, việc sử dụng rơm rạ làm phân bón vẫn chưa phổ biến. Nhiều nông dân vẫn chưa nhận thức được lợi ích của việc tái sử dụng rơm rạ, dẫn đến tình trạng lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường.

1.2. Lợi ích của việc tái sử dụng rơm rạ

Tái sử dụng rơm rạ giúp cải thiện độ phì nhiêu của đất, cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Rơm rạ khi được xử lý đúng cách có thể trở thành phân bón hữu cơ, giúp tăng năng suất cây trồng và bảo vệ hệ sinh thái.

II. Vấn đề và thách thức trong việc tái sử dụng rơm rạ

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc tái sử dụng rơm rạ vẫn gặp phải nhiều thách thức. Nông dân thường không có đủ thông tin về phương pháp xử lý và ứng dụng rơm rạ. Hơn nữa, một số vùng nông thôn còn thiếu cơ sở hạ tầng và công nghệ cần thiết để thực hiện việc này.

2.1. Thiếu thông tin và kiến thức

Nhiều nông dân chưa được tiếp cận với các nghiên cứu và thông tin về lợi ích của việc tái sử dụng rơm rạ. Điều này dẫn đến việc họ không áp dụng các phương pháp mới trong sản xuất nông nghiệp.

2.2. Cơ sở hạ tầng và công nghệ

Việc thiếu cơ sở hạ tầng và công nghệ phù hợp cũng là một rào cản lớn. Nhiều vùng nông thôn không có đủ thiết bị để xử lý rơm rạ thành phân bón hữu cơ, dẫn đến việc rơm rạ vẫn bị bỏ lại hoặc đốt.

III. Phương pháp nghiên cứu tái sử dụng rơm rạ làm phân bón

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp khoa học để đánh giá hiệu quả của việc tái sử dụng rơm rạ. Các phương pháp bao gồm khảo sát thực địa, phân tích mẫu đất và đánh giá năng suất cây trồng.

3.1. Khảo sát thực địa

Khảo sát thực địa được thực hiện tại các cánh đồng lúa ở Hưng Yên. Nghiên cứu thu thập dữ liệu về tình hình sử dụng rơm rạ và nhận thức của nông dân về việc tái sử dụng rơm rạ.

3.2. Phân tích mẫu đất

Mẫu đất được lấy từ các khu vực khác nhau để phân tích các chỉ tiêu hóa học và sinh học. Kết quả phân tích sẽ giúp đánh giá tác động của việc sử dụng rơm rạ đến độ phì nhiêu của đất.

IV. Kết quả nghiên cứu về hiệu quả của phân bón từ rơm rạ

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng rơm rạ làm phân bón có tác động tích cực đến độ phì nhiêu của đất và năng suất cây lúa. Các chỉ tiêu hóa học của đất được cải thiện rõ rệt sau khi bón phân từ rơm rạ.

4.1. Tác động đến độ phì nhiêu của đất

Việc bón phân từ rơm rạ giúp tăng hàm lượng cácbon hữu cơ, cải thiện khả năng giữ ẩm và tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong đất.

4.2. Tác động đến năng suất cây lúa

Năng suất cây lúa tăng lên đáng kể khi sử dụng phân bón từ rơm rạ. Kết quả cho thấy việc tái sử dụng rơm rạ không chỉ cải thiện chất lượng đất mà còn nâng cao sản lượng lúa.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu tái sử dụng rơm rạ làm phân bón cho cây lúa tại Hưng Yên đã chỉ ra nhiều lợi ích rõ rệt. Việc áp dụng các phương pháp này không chỉ giúp cải thiện độ phì nhiêu của đất mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Tương lai, cần có thêm nhiều nghiên cứu và chương trình đào tạo để nâng cao nhận thức của nông dân về việc tái sử dụng rơm rạ.

5.1. Đề xuất giải pháp quản lý rơm rạ

Cần có các chính sách hỗ trợ nông dân trong việc tái sử dụng rơm rạ, bao gồm đào tạo và cung cấp công nghệ xử lý rơm rạ thành phân bón.

5.2. Tương lai của nông nghiệp bền vững

Việc tái sử dụng rơm rạ sẽ đóng góp vào sự phát triển bền vững của nông nghiệp, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sản xuất lúa gạo giữ vị trí then chốt trong nền nông nghiệp Việt Nam khi diện tích gieo trồng lúa chiếm khoảng 61% tổng diện tích trồng trọt cả nước và gắn liền với sinh kế của hơn 80% hộ nông dân. Trung bình cứ mỗi tấn thóc thu hoạch sẽ phát sinh tương ứng 1 tấn rơm rạ khô, đưa tổng sản lượng phế phụ phẩm rơm rạ toàn quốc lên mức xấp xỉ 39,98 triệu tấn mỗi năm. Riêng tại tỉnh Hưng Yên, diện tích canh tác lúa đạt trên 46.120 ha với sản lượng phụ phẩm phát sinh hàng năm ước tính vượt 500.000 tấn, tạo áp lực rất lớn lên công tác quản lý chất thải nông thôn.

Thực trạng canh tác hiện nay cho thấy có tới 55% lượng rơm rạ tại địa phương bị đốt bỏ lộ thiên ngay tại đồng ruộng và 17% được xử lý bằng hình thức cày vùi trực tiếp khi đất chưa kịp hoai mục. Việc đốt rơm rạ không chỉ gây lãng phí nguồn vật chất hữu cơ khổng lồ mà còn phát thải lượng lớn khí nhà kính như cacbonic, mêtan cùng các chất gây ô nhiễm không khí. Bên cạnh đó, việc cày vùi rơm rạ tươi trong điều kiện chuyển vụ nhanh dưới 20 ngày thường sinh ra khí hydro sunfua và axit hữu cơ làm lúa non bị ngộ độc hữu cơ, thối rễ và giảm sức sinh trưởng.

Nghiên cứu được triển khai tại xã Minh Phượng (huyện Tiên Lữ) và xã Trung Nghĩa (thành phố Hưng Yên) trong giai đoạn 2013-2014 nhằm giải quyết triệt để bài toán ô nhiễm môi trường và suy thoái thổ nhưỡng. Mục tiêu trọng tâm của đề tài là đánh giá hiệu quả nông học và môi trường của việc tái sử dụng rơm rạ sản xuất than sinh học (biochar) và phân compost, từ đó cải thiện độ phì đất phù sa sông Hồng, gia tăng năng suất lúa từ 10,02% đến 13,54%, đồng thời đề xuất giải pháp quản lý bền vững tài nguyên sinh khối phụ phẩm nông nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng đồng thời lý thuyết nông nghiệp tuần hoàn và nguyên lý quản lý dinh dưỡng cây trồng tổng hợp nhằm khép kín chu trình dưỡng chất trong hệ sinh thái ruộng lúa. Quá trình xử lý rơm rạ được tiếp cận dựa trên hai mô hình chuyển hóa vật chất chính:

Thứ nhất, mô hình nhiệt phân yếm khí chuyển hóa sinh khối rơm rạ thành than sinh học. Đây là vật liệu giàu cacbon ổn định, sở hữu cấu trúc rỗng xốp với diện tích bề mặt tiếp xúc đạt trên 1.000 m2/g, có khả năng hấp phụ và giữ lại các ion khoáng hòa tan trong đất.

Thứ hai, mô hình ủ phân compost hiếu khí có bổ sung chế phẩm vi sinh, chuyển đổi xenluloza và hemixenluloza trong rơm rạ thành hợp chất mùn ổn định, giàu dinh dưỡng khoáng dễ tiêu và trung hòa độc tố trong môi trường đất.

Nghiên cứu tập trung vào 4 khái niệm khoa học cốt lõi:

• Dung tích hấp thu cation (CEC): Chỉ số phản ánh năng lực lưu giữ và điều hòa dưỡng chất khoáng của hạt keo đất.
• Hàm lượng cacbon hữu cơ (OC): Thành phần quyết định cấu trúc xốp và độ phì nhiêu sinh học của đất canh tác.
• Hệ số thu hồi cacbon: Tỷ lệ phần trăm lượng cacbon cố định lại trong sản phẩm phân bón so với sinh khối ban đầu.
• Hội chứng nghẹt rễ lúa do ngộ độc hữu cơ: Hiện tượng suy thoái rễ do độc chất kỵ khí phát sinh từ rơm rạ phân hủy dở dang.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp điều tra xã hội học và bố trí thí nghiệm đồng ruộng có kiểm soát nghiêm ngặt theo các tiêu chuẩn quốc gia:

Phương pháp điều tra thực địa: Tiến hành phỏng vấn trực tiếp 60 hộ nông dân canh tác lúa tại hai xã Minh Phượng và Trung Nghĩa thông qua phiếu khảo sát tiêu chuẩn. Cỡ mẫu 60 hộ được lựa chọn theo phương pháp phân tầng ngẫu nhiên nhằm phản ánh chính xác tập quán xử lý phụ phẩm, kỹ thuật bón phân và nhận thức môi trường của cộng đồng địa phương.

Phương pháp bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm đồng ruộng được thiết kế theo khối ô lớn không lặp lại trên quy mô diện tích 1,0 ha cho mỗi mô hình, triển khai liên tục qua 2 vụ canh tác (vụ mùa 2013 với giống lúa Bắc Thơm và vụ xuân 2014 với giống lúa Khang Dân 18).

• Thí nghiệm than sinh học: Thực hiện tại 12 hộ gia đình, so sánh giữa công thức đối chứng bón 100% NPK theo tập quán và công thức bón kết hợp 5 tấn than sinh học/ha/vụ cùng việc cắt giảm 20-30% phân khoáng NPK.
• Thí nghiệm phân compost: Thực hiện tại 8 hộ gia đình, so sánh công thức đối chứng với công thức bón 6,8 tấn phân compost từ rơm rạ/ha/vụ kết hợp giảm NPK khoáng.

Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm: Mẫu đất tầng mặt (0-15 cm) và mẫu cây được phân tích theo quy trình chuẩn hóa:

• Độ chua trao đổi đo theo tiêu chuẩn TCVN 5979:2007.
• Thành phần cơ giới đất xác định 3 cấp hạt theo TCVN 8567:2010.
• Đạm tổng số phân tích bằng phương pháp Kjeldahl theo TCVN 6498:1999.
• Lân tổng số công phá bằng hỗn hợp axit và đo so màu theo TCVN 8940:2011.
• Kali tổng số xác định trên quang kế ngọn lửa theo TCVN 8660:2011.
• Dung tích hấp thu CEC xác định bằng phương pháp amoni axetat theo TCVN 8568:2010.
• Hàm lượng cacbon tổng số đo bằng máy phân tích Multi N/C 2100 ở nhiệt độ 1.000 độ C. Lý do lựa chọn các phương pháp này là nhằm đảm bảo độ chính xác cao, tính lặp lại ổn định và phù hợp với tiêu chuẩn thổ nhưỡng học quốc tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả điều tra thực trạng cho thấy sự mất cân đối nghiêm trọng trong sử dụng phụ phẩm: 55% hộ nông dân đốt rơm rạ tại ruộng, 17% cày vùi trực tiếp, 11% làm thức ăn gia súc, 10% độn chuồng, 7% trồng nấm và hoàn toàn 0% sử dụng đun nấu. Tập quán đốt lộ thiên đã triệt tiêu toàn bộ nguồn đạm, lưu huỳnh hữu cơ và biến phần lớn cacbon thành khí thải ô nhiễm.

Ứng dụng than sinh học tạo ra bước chuyển biến rõ rệt về đặc tính hóa học đất sau 2 vụ canh tác. Trị số pHKCl trong đất tăng trung bình 0,4 đơn vị (từ mức chua 5,19 lên ngưỡng thuận lợi cho cây lúa), dung tích hấp thu CEC tăng vượt mức 15 meq/100g đất, hàm lượng cacbon hữu cơ OC tăng thêm 0,41% so với ruộng đối chứng bón thuần phân vô cơ.

Bón phân compost từ rơm rạ giúp làm giàu nguồn dinh dưỡng đất bền vững. Hàm lượng cacbon hữu cơ trong đất nâng lên mức 2,55% (tăng 0,6% so với tập quán canh tác cũ), hàm lượng lân tổng số và kali tổng số đều gia tăng đáng kể nhờ nguồn khoáng dinh dưỡng sẵn có trong phân ủ (chứa 0,109% lân và giàu hợp chất kali hữu dụng).

Năng suất lúa ghi nhận sự gia tăng đồng đều ở cả hai mô hình. Công thức bón kết hợp than sinh học giúp năng suất lúa vụ mùa tăng 10,02% và vụ xuân tăng 13,54% so với đối chứng. Đối với phân compost, năng suất lúa vụ mùa đạt từ 48,45 đến 57,32 tạ/ha, vụ xuân đạt từ 59,00 đến 71,26 tạ/ha, chứng minh khả năng thay thế hiệu quả từ 20% đến 30% lượng phân bón khoáng vô cơ đắt đỏ.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả cải tạo đất của than sinh học bắt nguồn từ cấu trúc mao quản xốp và diện tích bề mặt tiếp xúc lớn hơn 1.000 m2/g. Cấu trúc này đóng vai trò như một màng hấp phụ vật lý, giữ chặt các cation dinh dưỡng như kali, canxi, magie trong các khe vi mô, ngăn ngừa hiện tượng rửa trôi phân bón do tưới tiêu hoặc mưa lớn trên nền đất phù sa sông Hồng. Đồng thời, tính kiềm nhẹ và hàm lượng K2O đạt 0,876% trong than sinh học đã trung hòa lượng ion hydro tự do, cân bằng độ chua của đất canh tác.

Phân compost từ rơm rạ khi bón vào đất hoạt động như chất keo hữu cơ cải tạo liên kết hạt sét và hạt cát, giúp đất tơi xốp, giữ ẩm tốt hơn gấp 6 lần trọng lượng khối phân và kích thích hệ vi sinh vật đất phát triển. Việc đất duy trì được độ ẩm và cấu trúc xốp đã thúc đẩy bộ rễ lúa phát triển dài hơn, ăn sâu hơn, khắc phục triệt để tình trạng nghẹt rễ thối đen thường gặp khi vùi rơm tươi.

Dữ liệu thực nghiệm về động thái dưỡng chất (pH, OC, CEC, N-P-K tổng số) qua các mùa vụ có thể được biểu diễn trực quan thông qua biểu đồ cột so sánh đôi giữa công thức thử nghiệm và đối chứng, kết hợp bảng ma trận tương quan dinh dưỡng để làm nổi bật sự ổn định của dung tích hấp thu đất.

Về phương diện môi trường, quy trình nhiệt phân rơm rạ đạt hệ số thu hồi cacbon lên tới 52,4%, biến cacbon sinh khối không bền vững thành thể cacbon trơ sinh học có thời gian tồn lưu hàng trăm năm trong đất. Việc thay thế tập quán đốt rơm lộ thiên bằng sản xuất than sinh học và phân compost vừa loại bỏ hoàn toàn các đợt phát thải khí độc hại, vừa đóng góp thiết thực vào mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm tối ưu hóa việc quản lý và tái sử dụng nguồn phụ phẩm rơm rạ tại địa phương, các giải pháp đồng bộ cần được triển khai theo lộ trình cụ thể:

Thứ nhất, xây dựng mô hình thu gom và ủ phân compost tập trung ngay tại mặt ruộng. Ủy ban nhân dân cấp xã chỉ đạo các hợp tác xã dịch vụ nông nghiệp đào các hố ủ bán kiên cố (kích thước sâu 1m, diện tích bề mặt khoảng 2m2) tại các trục đường nội đồng thuận lợi giao thông. Khi tuốt lúa vụ mùa và vụ xuân, rơm rạ được thổi trực tiếp xuống hố, bổ sung chế phẩm vi sinh phân giải xenluloza và che phủ bạt kín để thu được phân hữu cơ hoai mục sau 30 ngày, đặt mục tiêu xử lý 80% rơm rạ phát sinh tại chỗ từ năm 2024.

Thứ hai, chuyển giao công nghệ lò đốt nhiệt phân yếm khí quy mô nhóm hộ. Trạm Khuyến nông huyện Tiên Lữ và thành phố Hưng Yên hướng dẫn nông dân chế tạo các thùng nhiệt phân yếm khí đơn giản từ vật liệu sẵn có, đảm bảo tỷ lệ thu hồi than sinh học đạt trên 50% lượng cacbon hữu cơ, phục vụ bón lót định mức 5 tấn/ha cho các vùng thâm canh lúa chất lượng cao giai đoạn 2024-2026.

Thứ ba, đẩy mạnh tuyên truyền giáo dục và nâng cao nhận thức cộng đồng. Hội Nông dân và Đoàn Thanh niên các xã tổ chức các lớp tập huấn kỹ thuật đầu vụ, lồng ghép nội dung tác hại của việc đốt rơm rạ và cày vùi rơm tươi vào chương trình sinh hoạt định kỳ, phấn đấu kéo giảm tỷ lệ đốt rơm rạ từ 55% xuống dưới 10% trong vòng 2 năm.

Thứ tư, hoàn thiện cơ chế chính sách hỗ trợ tín dụng và đầu tư khoa học kỹ thuật. Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tham mưu cho tỉnh ban hành chính sách trợ giá 15% đến 20% chi phí chế phẩm sinh học xử lý rơm rạ, đồng thời ưu tiên các hợp tác xã nông nghiệp vay vốn ưu đãi để mua sắm máy cuộn rơm, máy băm rạ phục vụ chế biến phân hữu cơ quy mô lớn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả thực nghiệm của luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

Cán bộ quản lý môi trường và hoạch định chính sách nông nghiệp: Cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học định lượng về tiềm năng sinh khối rơm rạ (hơn 500.000 tấn tại địa phương) và các giải pháp kỹ thuật cụ thể nhằm xây dựng chính sách quản lý chất thải rắn nông thôn, giảm phát thải khí nhà kính và triển khai kế hoạch hành động ứng phó với biến đổi khí hậu cấp tỉnh.

Nhà nghiên cứu, giảng viên và sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Thổ nhưỡng học, Nông học: Là tài liệu tham khảo thực nghiệm chuẩn mực về quy trình công nghệ nhiệt phân biochar, phương pháp ủ compost từ phụ phẩm cây trồng, cùng bộ dữ liệu phân tích hóa lý tính đất phù sa sông Hồng theo các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia.

Ban quản trị Hợp tác xã nông nghiệp và kỹ thuật viên khuyến nông: Hướng dẫn chi tiết quy trình kỹ thuật ủ rơm rạ bằng chế phẩm vi sinh và kỹ thuật bón kết hợp than sinh học, giúp tối ưu hóa chi phí sản xuất, cắt giảm 20-30% phân bón khoáng vô cơ và tăng năng suất cây trồng từ 10% trở lên.

Doanh nghiệp sản xuất phân bón hữu cơ và chế phẩm công nghệ sinh học: Khai thác các dữ liệu về tỷ lệ thu hồi dinh dưỡng, động thái phân giải hữu cơ và nhu cầu thực tế của nông dân để nghiên cứu, phát triển các dòng phân bón hữu cơ khoáng chuyên dùng cho cây lúa từ nguồn phụ phẩm nông nghiệp dồi dào.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao không nên cày vùi trực tiếp rơm rạ tươi xuống ruộng lúa ngay sau khi thu hoạch? Việc cày vùi rơm rạ tươi khi thời gian chuyển vụ ngắn dưới 20 ngày khiến quá trình phân hủy kỵ khí diễn ra mạnh mẽ, sinh ra các khí độc như hydro sunfua, mêtan và axit hữu cơ. Các chất độc này làm rễ lúa bị thối đen, nghẹt rễ sinh lý, hạn chế khả năng hấp thu dinh dưỡng và làm giảm nghiêm trọng năng suất lúa đầu vụ.

Bón than sinh học từ rơm rạ mang lại lợi ích gì nổi bật cho đất lúa? Than sinh học có cấu trúc lỗ xốp cực lớn với diện tích bề mặt hơn 1.000 m2/g, giúp giữ nước và lưu trữ dinh dưỡng không bị rửa trôi. Sau 2 vụ canh tác, than sinh học giúp nâng pHKCl đất thêm 0,4 đơn vị, tăng hàm lượng cacbon hữu cơ thêm 0,41% và nâng cao dung tích hấp thu CEC của đất canh tác.

Sử dụng phân compost từ rơm rạ có giúp giảm lượng phân bón hóa học NPK không? Có. Phân compost từ rơm rạ chứa hàm lượng hữu cơ đạt 28,75% và giàu các nguyên tố khoáng như lân (0,109%), kali, đạm. Khi bón kết hợp 6,8 tấn compost/ha, nông dân có thể cắt giảm an toàn từ 20% đến 30% lượng phân NPK vô cơ mà lúa vẫn sinh trưởng khỏe mạnh và cho năng suất vượt trội.

Năng suất lúa thực tế tăng trưởng như thế nào khi áp dụng các mô hình này? Kết quả thực nghiệm trên các cánh đồng tại Hưng Yên chứng minh bón kết hợp than sinh học giúp tăng năng suất 10,02% trong vụ mùa và 13,54% trong vụ xuân. Bón phân compost giúp năng suất lúa vụ xuân đạt từ 59,00 đến 71,26 tạ/ha, cao hơn rõ rệt so với đối chứng canh tác truyền thống.

Quy trình ủ rơm rạ thành phân compost ngoài đồng ruộng mất bao lâu để sử dụng được? Khi tập kết rơm rạ vào hố ủ tiêu chuẩn, phối trộn đều với độ ẩm thích hợp và bổ sung chế phẩm vi sinh phân giải xenluloza rồi che phủ bạt kín, khối ủ sẽ trải qua giai đoạn lên men nhiệt sinh học. Sau khoảng 30 ngày, rơm rạ sẽ hoai mục hoàn toàn thành phân hữu cơ tơi xốp, sạch mầm bệnh và sẵn sàng bón lót cho đồng ruộng.

Kết luận

Luận văn đã giải quyết trọn vẹn cả mục tiêu học thuật lẫn yêu cầu thực tiễn trong quản lý phụ phẩm nông nghiệp thông qua các đóng góp chính:

• Khảo sát và chỉ rõ thực trạng lãng phí tài nguyên: 55% lượng rơm rạ bị đốt bỏ lộ thiên và 17% cày vùi gây hại cho cây lúa tại vùng đồng bằng sông Hồng.
• Hoàn thiện công thức bón phân cải tiến: Xác lập định mức bón 5 tấn than sinh học/ha hoặc 6,8 tấn phân compost/ha kết hợp cắt giảm 20-30% lượng phân khoáng NPK.
• Cải tạo toàn diện độ phì nhiêu đất: Nâng pHKCl thêm 0,4 đơn vị, tăng hàm lượng cacbon hữu cơ lên 2,55% và nâng cao dung tích hấp thu cation CEC.
• Nâng cao năng suất cây trồng: Thúc đẩy năng suất lúa tăng trưởng từ 10,02% đến 13,54% qua các mùa vụ canh tác thực tế.
• Giảm thiểu ô nhiễm môi trường: Thu hồi 52,4% lượng cacbon hữu cơ, triệt tiêu khói bụi độc hại do đốt rơm và hạn chế phát thải khí nhà kính gây biến đổi khí hậu.

Kế hoạch tiếp theo cần tập trung mở rộng quy mô thử nghiệm liên vùng trên các loại đất phù sa không được bồi và đất bạc màu trong giai đoạn 2024-2026. Các địa phương và bà con nông dân cần chủ động chuyển đổi ngay từ phương thức đốt bỏ truyền thống sang công nghệ ủ compost và nhiệt phân than sinh học để xây dựng nền nông nghiệp sinh thái tuần hoàn, bền vững và hiệu quả cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 [e-mail] 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 [e-mail] 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 [e-mail] 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 [e-mail] 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].