MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN Hiện nay phế thải là một vấn nạn ảnh hƣởng trực tiếp đến đời sống con ngƣời, các hoạt động xã hội, quá trình sản xuất, chế biến nông công nghiệp. Phế thải không chỉ làm ô nhiễm môi trƣờng, gây độc hại cho sức khoẻ con ngƣời, vật nuôi, cây trồng mà còn làm mất đi cảnh quan văn hoá đô thị và nông nghiệp - nông thôn. Phế thải có nhiều nguồn khác nhau: rác thải sinh hoạt, rác thải đô thị, phế thải sau thu hoạch, phế thải từ các nhà máy công nghiệp….
Việt Nam là nƣớc nông nghiệp, có diện tích đất canh tác khoảng 10,126 triệu ha, nên hàng năm sau thu hoạch trên đồng ruộng còn lại hàng triệu tấn phế thải, đó là: rơm rạ, lõi ngô, cây sắn,…. Những phế thải này phần lớn bị đốt gây ô nhiễm không khí, và làm mất đi một lƣợng lớn chất dinh dƣỡng mà cây đã lấy đi từ đất, một phần dùng vào mục đích chăn nuôi, phần còn lại trở thành phế thải gây ô nhiễm môi trƣờng, trong khi đó đất đai lại thiếu trầm trọng nguồn dinh dƣỡng cho cây. Để bù trả lại nguồn dinh dƣỡng cho đất, hàng năm Việt Nam phải bỏ hàng triệu đô la để mua phân bón hoá học của nƣớc ngoài [19]. Xu thế hiện nay là phát triển nền nông nghiệp sạch - nền nông nghiệp hữu cơ, nhu cầu về phân hữu cơ đã thiếu lại càng thiếu vì nguồn phân hữu cơ từ chăn nuôi gia súc, gia cầm rất hạn chế.
Vì vậy, xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp trên đồng ruộng bằng chế phẩm vi sinh vật là việc làm cần thiết, có ý nghĩa rất lớn. Điều này không chỉ tạo ra nguồn phân hữu cơ tại chỗ trả lại cho đất, giải quyết sự thiếu hụt về phân hữu cơ trong thâm canh hiện nay, giảm bớt chi phí phân bón, thuốc trừ sâu cho ngƣời nông dân, mà còn có ý nghĩa rất lớn trong việc tiêu diệt ổ bệnh trên đồng ruộng, giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng từ đồng ruộng. Để có chế phẩm vi sinh vật tốt xử lý phế phụ phẩm đồng ruộng thì việc phân lập, tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả năng sản sinh ra enzym ngoại bào xenlulaza, proteaza, amylaza…. để chuyển hoá các chất xơ sợi thành mùn hữu cơ là 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com việc làm rất quan trọng cần thiết hiện nay.
Xuất phát từ thực tế trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Tuyển chọn vi sinh vật có khả năng phân giải phế phụ phẩm sau thu hoạch để tạo chế phẩm dùng trong sản xuất phân bón hữu cơ tại đồng ruộng” 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN - Phân lập, tuyển chọn vi sinh vật có khả năng phân giải mạnh xenluloza, protein, tinh bột để làm giống sản xuất chế phẩm VSV xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp. - Sản xuất chế phẩm vi sinh vật để xử lý một số phế phụ phẩm nông nghiệp và tái chế thành phân hữu cơ. - Bƣớc đầu đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ tái chế từ phế phụ phẩm nông nghiệp bón cho cây trồng.
ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN - Đây là công trình đầu tiên nghiên cứu có hệ thống từ bƣớc đầu đến hiệu quả trên cây, đó là: phân lập, tuyển chọn, sản xuất chế phẩm vi sinh vật, xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp, tái chế thành phân hữu cơ bón cho cây trồng. - Đã phân lập, tuyển chọn đƣợc 3 chủng vi sinh vật đều có bào tử, chịu đƣợc nhiệt độ cao để làm giống sản xuất chế phẩm. Do đó, chế phẩm vi sinh vật có thể bảo quản đƣợc trong thời gian dài, và có khả năng tồn lƣu trong đất để tiếp tục phân giải các chất hữu cơ cung cấp dinh dƣỡng cho cây trồng. - Đã đƣa ra phƣơng pháp ủ đơn giản, dễ thực hiện và chi phí thấp.
Chế phẩm vi sinh đã rút ngắn thời gian ủ phế phụ phẩm nông nghiệp từ 4- 6 tháng xuống còn 30 đến 40 ngày. - Phân hữu cơ tái chế từ phế phụ phẩm nông nghiệp giúp tăng năng suất cây lúa lên 0,27 đến 0,34 tấn/ha, tăng năng suất đậu tƣơng lên 0,65 đến 0,90 tạ/ha so với bón phân chuồng địa phƣơng. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN Ý nghĩa khoa học Đề tài góp phần bổ sung cơ sở lý luận trong việc nghiên cứu và sản xuất chế phẩm vi sinh vật phân giải các chất hữu cơ.
Đề tài đã phân lập tuyển chọn đƣợc 3 chủng vi sinh vật để làm giống sản xuất chế phẩm xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp, góp phần bổ sung vào nguồn gen vi sinh vật xử lý chất hữu cơ xơ sợi. Ý nghĩa thực tiễn Sản xuất đƣợc chế phẩm vi sinh vật để xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp, và xây dựng đƣợc quy trình ủ phế phụ phẩm đơn giản, dễ làm. Tạo đƣợc nguồn phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp bón cho cây trồng, giải quyết một phần sự thiếu hụt về phân hữu cơ trong thâm canh hiện nay, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng từ phế phụ phẩm nông nghiệp. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. KHÁI NIỆM THUẬT NGỮ * Khái niệm chất thải rắn Theo Luật Bảo vệ môi trƣờng năm 2005: chất thải rắn là vật thể ở thể rắn đƣợc thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác [9]. Theo quan điểm chung: chất thải rắn là toàn bộ các loại vật chất đƣợc con ngƣời loại bỏ trong các hoạt động kinh tế - xã hội của mình (bao gồm các hoạt động sản xuất, các hoạt động sống và duy trì sự tồn tại của cộng đồng…) trong đó quan trọng nhất là các loại chất thải sinh ra từ hoạt động sản xuất và hoạt động sống. Hiện nay trong sinh hoạt chúng ta thƣờng hay sử dụng cụm từ phế thải với ý nghĩa là chất thải rắn.
Nhƣ vậy, có thể nói phế thải là sản phẩm loại bỏ đƣợc thải ra trong quá trình hoạt động, sản xuất, chế biến của con ngƣời. Phế thải có nhiều nguồn khác nhau: Rác thải sinh hoạt, rác thải đô thị; tàn dƣ thực vật; phế thải do quá trình sản xuất, chế biến nông công nghiệp; phế thải từ các nhà máy công nghiệp nhƣ nhà máy giấy, khai thác chế biến than, nhà máy đƣờng, nhà máy thuốc lá, nhà máy bia, nƣớc giải khát, các lò mổ, các nhà máy xí nghiệp chế biến rau quả đồ hộp…. * Chất thải nông nghiệp: là những chất thải và mẫu thừa thải ra từ các hoạt động nông nghiệp nhƣ: trồng trọt, thu hoạch các loại cây trồng, chăn nuôi… Hiện tại việc quản lý và xả các loại chất thải nông nghiệp không thuộc về trách nhiệm của các công ty môi trƣờng đô thị của các địa phƣơng [9]. KHỐI LƢỢNG VÀ THÀNH PHẦN PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP 1.
Phụ phẩm từ sản xuất nông nghiệp lƣơng thực và rau màu Viê ̣t Nam là nƣớc nông nghiê ̣p có nguồ n phế thải sau thu hoa ̣ch rấ t lớn v à đa dạng, đó là: rơm rạ, thân cây ngô , cây đâ ̣u.Trƣớc đây ông cha ta đề u tâ ̣n du ̣ng triê ̣t để nguồn phế thải này để ủ làm phân, đun nấu, làm chất độn chuồng hoặc làm thức ăn cho gia súc. Ngày nay đời sống nông thôn đƣợc cải thiện sức ép đun nấu không còn gay gắ t, do vâ ̣y phế thải sau thu hoa ̣ch chủ yếu bị đốt ngoài đồng ruộng. Đây là 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com viê ̣c làm gây ô nhiễm môi trƣờng trầm trọng và lãng phí bởi vì trong tro chỉ chứa chấ t khoáng. Nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp ở nƣớc ta đƣợc ƣớc tính dựa trên khảo sát khối lƣợng thực tế của từng loại phế phụ phẩm trên 1 đơn vị diện tích, sau đó dựa vào số liệu thống kê về diện tích gieo trồng hàng năm để tính ra tổng khối lƣợng cho toàn quốc.
Khối lƣợng này đƣợc quy đổi ra chất khô để tiện cho việc so sánh, đánh giá (Bảng 1. Ƣớc tính khối lƣợng các nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp chính ở Việt Nam Diện tích gieo trồng Khối lƣợng phế phụ phẩm Tên phế phụ phẩm (Triệu ha/năm) (Triệu tấn chất khô/ năm) Rơm lúa 7,5 25,0 Cây ngô (đã thu bắp) 0,65 2,0 Dây lạc 0,27 0,48 Dây lang 0,26 0,24 Ngọn, lá sắn 0,23 0,29 Lá mía 0,28 0,42 Tổng cộng - 28,4 Nguồn: Tổng cục thống kê, 2009 Nhƣ vậy, tổng lƣợng phế phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam cực kỳ lớn, đạt đến 28,4 triệu tấn chất khô/năm, trong đó rơm lúa chiếm đến 88% tƣơng đƣơng với 25 triệu tấn chất khô/năm. Theo các tính toán một cách khiêm tốn của các chuyên gia về chăn nuôi, nếu nguồn phế phụ phẩm trên đƣợc chế biến và sử dụng có hiệu quả cao hơn, thì khối lƣợng này đủ nuôi đàn trâu, bò gấp 1,5 đến 2 lần hiện nay, mà không đòi hỏi đầu tƣ gì đáng kể về trồng thêm cây thức ăn gia súc [20]. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hạn chế của phế phụ phẩm nông nghiệp là một số loại có hàm lƣợng chất xơ cao nên rất khó tiêu hóa, ví dụ: hàm lƣợng chất xơ trong rơm lúa là 34%, trong lá mía là 43%.
Mặt khác một số loại phụ phẩm lại khó chế biến và dự trữ khi thu hoạch đồng loạt nhƣ: cây lạc, dây lang, ngọn lá sắn, lá mía. Đây là một lý do khiến cho ngƣời nông dân chỉ sử dụng một phần các loại phế phụ phẩm này ở dạng tƣơi làm thức ăn cho gia súc. Giá trị dinh dƣỡng của một số phế phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam % tính trong chất khô Năng lƣợng trao Chất Tên phế phụ Tổng các chất dinh đổi - ME khô (%) Chất xơ Protein phẩm dƣỡng tiêu hóa (Kcal/kg chất khô) Rơm lúa 90,8 34,3 5,1 45,9 1662 Cây ngô già 61,6 31,5 7,6 54,1 1958 Lá mía 28,8 42,9 8,2 49,3 1778 Dây lang 20,0 24,5 11,0 59,5 2160 Dây lạc 22,5 27,7 14,1 63,5 2289 Ngọn, lá sắn 25,5 22,7 16,9 67,5 2549 Nguồn: Nguyễn Xuân Bả, Đề tài cấp Bộ B2003-08-10 [1] Các số liệu ở bảng 1.2 cho thấy hàm lƣợng xơ của rơm lúa, cây ngô già và lá mía khá cao, nên rất cần đƣợc chế biến bằng các tác nhân hóa học hay sinh học để nâng cao tỷ lệ tiêu hóa chất xơ và các chất hữu cơ khác. Nhìn chung các loại phế phụ phẩm đều chứa một nguồn chất dinh dƣỡng tiềm tàng khá cao, nhƣng tổng các chất dinh dƣỡng tiêu hóa đƣợc còn khá thấp.