Xây Dựng Quy Trình Thủy Phân Cá Tạp (Cá Trắng Trên Ruộng Lúa) Thành Phân Bón Hữu Cơ

Khóa luận trình bày quy trình thủy phân cá tạp, cá trắng thành phân bón hữu cơ cho cây trồng trên ruộng lúa, góp phần phát triển bền vững.

• Tác giả: Nguyễn Quốc Vinh
• Người hướng dẫn: ThS. Trịnh Hoàng Nghĩa
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Xây Dựng Quy Trình Thủy Phân Cá Tạp Thành Phân Bón Hữu Cơ Cho Cây Trồng
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thủ Đức

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• XÁC NHẬN VÀ CAM ĐOAN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.2. Nội dung thực hiện
• 1.2.1. Nội dung 1: Khảo sát sự ảnh hưởng của các phương thức thủy phân cá tạp để tạo thành dung dịch thủy phân phù hợp dùng làm phân bón
• 1.2.2. Nội dung 2: Đánh giá thử nghiệm của dung dịch thủy phân từ cá tạp đến sự sinh trưởng của cây cải bẹ xanh
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về cá tạp
• 2.2. Giới thiệu về chế phẩm sinh học
• 2.2.1. Vai trò
• 2.2.2. Một số chế phẩm sinh học được sử dụng phổ biến hiện nay
• 2.2.2.1. Chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật EM1
• 2.2.2.2. Chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật BIMA (Trichoderma)
• 2.2.2.3. Chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật Chitosan
• 2.2.2.4. Phân bón sinh học WEHG
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 3.1. Thời gian và địa điểm thí nghiệm
• 3.2. Vật liệu, thiết bị và dụng cụ nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Thu gom và chuẩn bị nguồn nguyên liệu để tạo phân bón
• 3.3.2. Nội dung 1: Xây dựng quy trình thủy phân tối ưu không sinh mùi
• 3.3.3. Nội dung 2: Đánh giá hiệu quả của phân bón hữu cơ dạng lỏng từ cá tạp trên cây cải bẹ xanh
• 3.3.4. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Nội dung 1: Quy trình thủy phân cá tạp tối ưu
• 4.1.1. Kết quả theo dõi sự thay đổi về mặt cảm quan
• 4.1.2. Kết quả hàm lượng nito tổng số và chất hữu cơ của các nghiệm thức
• 4.1.3. Sơ đồ quy trình thủy phân cá tạp tối ưu
• 4.2. Nội dung 2: Đánh giá thử nghiệm của dung dịch thủy phân từ cá tạp đến sự sinh trưởng của cây cải bẹ xanh
• 4.2.1. Hàm lượng dinh dưỡng có trong phân bón hữu cơ từ dịch cá
• 4.2.2. Hàm lượng của các chất dinh dưỡng khi tưới phân bón cho cây trồng
• 4.2.3. Sự tăng trưởng chiều cao cây ở từng nghiệm thức qua từng giai đoạn
• 4.2.4. Sự ra lá của cây ở từng nghiệm thức qua từng giai đoạn
• 4.2.5. Trọng lượng và năng suất cây ở từng nghiệm thức
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• DANH SÁCH CÁC HÌNH

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Quy Trình Thủy Phân Cá Tạp Thành Phân Bón Hữu Cơ

Quy trình thủy phân cá tạp thành phân bón hữu cơ cho cây trồng là một giải pháp hiệu quả nhằm tận dụng nguồn tài nguyên cá tạp, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Cá tạp, thường bị xem là phế phẩm, chứa nhiều chất dinh dưỡng quý giá. Việc chuyển hóa chúng thành phân bón hữu cơ không chỉ giúp cải thiện chất lượng đất mà còn tăng năng suất cây trồng.

1.1. Đặc Điểm Của Cá Tạp Trong Nông Nghiệp

Cá tạp là những loại cá nhỏ, không có giá trị kinh tế cao, thường bị bỏ qua trong quá trình đánh bắt. Tuy nhiên, chúng chứa nhiều dinh dưỡng như đạm, phospho và kali, rất cần thiết cho sự phát triển của cây trồng.

1.2. Lợi Ích Của Phân Bón Hữu Cơ Từ Cá Tạp

Phân bón hữu cơ từ cá tạp giúp cải thiện độ phì nhiêu của đất, tăng cường sức đề kháng cho cây trồng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Sử dụng phân bón này còn giúp tăng năng suất cây trồng một cách bền vững.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Môi Trường Từ Cá Tạp Chết

Việc sử dụng thuốc trừ sâu như Abamectin để diệt ốc bươu vàng đã dẫn đến tình trạng cá tạp chết hàng loạt, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Mùi hôi thối từ cá chết không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn làm suy giảm chất lượng đất.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ô Nhiễm Từ Cá Tạp

Cá tạp chết do thuốc trừ sâu không chỉ gây ô nhiễm nước mà còn làm giảm đa dạng sinh học trong khu vực. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.

2.2. Hệ Lụy Của Ô Nhiễm Môi Trường

Ô nhiễm từ cá tạp chết dẫn đến sự suy giảm chất lượng nước, ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng và sức khỏe của người dân. Cần có các biện pháp khắc phục kịp thời để bảo vệ môi trường.

III. Phương Pháp Thủy Phân Cá Tạp Thành Phân Bón Hữu Cơ

Quy trình thủy phân cá tạp được thực hiện bằng cách sử dụng enzyme Alcalase và các chất phụ gia như acid phosphoric. Phương pháp này giúp tạo ra dịch thủy phân có hàm lượng dinh dưỡng cao, ít mùi hôi.

3.1. Quy Trình Thủy Phân Tối Ưu

Quy trình thủy phân bao gồm các bước như cho cá tạp vào enzyme Alcalase, thêm nước và duy trì nhiệt độ thích hợp. Sau 60 ngày, dịch thủy phân sẽ đạt yêu cầu về dinh dưỡng.

3.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quy Trình Thủy Phân

Nhiệt độ, độ pH và thời gian thủy phân là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng dịch thủy phân. Cần theo dõi và điều chỉnh để đạt hiệu quả tối ưu.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Phân Bón Hữu Cơ Từ Cá Tạp

Phân bón hữu cơ từ cá tạp đã được thử nghiệm trên cây cải bẹ xanh, cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc tăng năng suất. Việc áp dụng phân bón này không chỉ giúp cải thiện năng suất mà còn bảo vệ môi trường.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Trên Cây Cải Bẹ Xanh

Kết quả thử nghiệm cho thấy cây cải bẹ xanh được tưới bằng dịch thủy phân từ cá tạp có sự phát triển vượt trội so với nhóm đối chứng. Điều này chứng tỏ hiệu quả của phân bón hữu cơ trong nông nghiệp.

4.2. Tác Động Đến Chất Lượng Đất

Sử dụng phân bón hữu cơ từ cá tạp giúp cải thiện cấu trúc đất, tăng cường khả năng giữ nước và dinh dưỡng, từ đó nâng cao chất lượng đất trồng.

V. Kết Luận Về Quy Trình Thủy Phân Cá Tạp

Quy trình thủy phân cá tạp thành phân bón hữu cơ không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị cho nông nghiệp. Đây là một giải pháp bền vững cho tương lai.

5.1. Tương Lai Của Phân Bón Hữu Cơ Từ Cá Tạp

Với nhu cầu ngày càng cao về sản phẩm nông nghiệp sạch, phân bón hữu cơ từ cá tạp sẽ trở thành lựa chọn hàng đầu cho nông dân. Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

5.2. Khuyến Khích Sử Dụng Phân Bón Hữu Cơ

Cần có các chính sách khuyến khích nông dân sử dụng phân bón hữu cơ từ cá tạp, nhằm bảo vệ môi trường và nâng cao năng suất cây trồng.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Vùng Đồng Tháp Mười có diện tích đất phèn ngập nước tự nhiên gần 700.000 ha trải dài qua 3 tỉnh Long An, Tiền Giang và Đồng Tháp. Hàng năm, mùa lũ (tháng 8 đến tháng 11 âm lịch) mang lại trữ lượng lớn thủy sản nước ngọt. Tuy nhiên, trong tập quán canh tác lúa vụ Đông – Xuân, để xử lý dịch hại ốc bươu vàng (Pomacea canaliculata) trước khi gieo sạ, nông dân thường phun thuốc trừ sâu chứa hoạt chất Abamectin với liều lượng 2 lít/ha. Hoạt chất này dẫn đến hiện tượng cá tạp (cá trắng đồng) chết hàng loạt với sinh khối ước tính từ 50 – 150 kg/ha. Lượng cá chết không được thu gom gây phân hủy yếm khí, bốc mùi hôi thối nồng nặc và ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt nội đồng.

       [ Hiện trạng đồng ruộng ]
     Lũ rút + Diệt ốc (Abamectin 2 L/ha)
                  │
                  ▼
   Cá tạp chết: 50 - 150 kg/ha (Mùi hôi, ô nhiễm)
                  │
                  ▼ [ Giải pháp Đồ án ]
     Quy trình Thủy phân 2 giai đoạn:
  Enzyme Alcalase (0,05%) + Xử lý mùi (H3PO4/HCHO 1,5%)
                  │
                  ▼
   Phân bón hữu cơ sinh học lỏng giàu Axit Amin
  (Nts: 1,06%, OM: 8,62% ➔ Tăng năng suất cải +114%)

Vấn đề thực tiễn và mục tiêu dự án

Việc bỏ phí nguồn đạm sinh học tự nhiên giàu protein, axit amin thiết yếu và khoáng vi lượng từ cá tạp đồng thời gây ô nhiễm sinh thái là bài toán cấp thiết cần giải quyết. Đề tài khóa luận tốt nghiệp ngành Công nghệ Sinh học tại Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM tập trung giải quyết triệt để vấn đề này với các mục tiêu cụ thể:

1. Xác lập quy trình công nghệ thủy phân cá tạp tối ưu: Sử dụng enzyme protease thương phẩm kết hợp chất ổn định để chuyển hóa protein cá thành dung dịch phân bón hữu cơ giàu dinh dưỡng, hạn chế tối đa phát sinh mùi hôi thối.
2. Định lượng chỉ tiêu hóa sinh của dịch thủy phân: Đánh giá hàm lượng nitơ tổng số ($N_{ts}$) và hàm lượng vật chất hữu cơ ($OM$) theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN.
3. Khảo nghiệm đồng ruộng: Đánh giá hiệu lực sinh học của phân bón hữu cơ dịch cá lên sinh trưởng (chiều cao, số lá) và năng suất thực thu của cây cải bẹ xanh (Brassica juncea).
4. Xác định tỷ lệ pha loãng tối ưu: Thiết lập công thức bón đạt hiệu quả kinh tế và nông học cao nhất nhằm chuyển giao cho nông hộ và hợp tác xã nông nghiệp.

Phạm vi và giới hạn đề tài

• Đối tượng nghiên cứu: Cá tạp nước ngọt thu gom tại ruộng lúa huyện Thạnh Hóa, tỉnh Long An; chỉ thị sinh học là cây cải bẹ xanh (Brassica juncea giống SANTO 916).
• Điều kiện thực nghiệm: Quá trình thủy phân tiến hành ở nhiệt độ môi trường nhà lưới ($28 - 35^\circ\text{C}$); thử nghiệm đồng ruộng bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD) trên diện tích $30\text{ m}^2$ tại Khu thực nghiệm Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Hiện nay, việc xử lý phụ phẩm cá trong nông nghiệp tồn tại nhiều rào cản kỹ thuật:

Phương pháp	Ưu điểm	Nhược điểm	Đánh giá khả thi
Ủ vi sinh truyền thống (EM, Trichoderma)	Chi phí men vi sinh thấp, dễ làm thủ công.	Thời gian ủ kéo dài (90 - 120 ngày), phát sinh mùi hôi thối nồng nặc, khó kiểm soát tạp nhiễm.	Thấp ở quy mô gần khu dân cư.
Thủy phân hóa học (Axit/Kiềm đặc)	Tốc độ cắt mạch protein cực nhanh (24 - 48h).	Phá hủy nhiều axit amin thiết yếu (Tryptophan, Methionine), tạo lượng muối tồn dư cao gây hại đất và cháy lá.	Không an toàn cho canh tác hữu cơ.
Thủy phân Enzyme sinh học (Đề xuất)	Bảo tồn trọn vẹn L-amino acid, kiểm soát mùi tốt bằng phụ gia ức chế, thời gian rút ngắn (60 ngày).	Cần kiểm soát liều lượng enzyme và tỷ lệ phụ gia chính xác.	Rất cao, phù hợp chuyển giao nông hộ.

Yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW

• Must have: Cắt mạch hoàn toàn mô cơ cá sau 60 ngày; kiểm soát mùi hôi đạt ngưỡng an toàn môi trường; hàm lượng $N_{ts} > 1,0%$, $OM > 8,0%$.
• Should have: Dịch thủy phân đồng nhất, dễ lọc, không gây tắc béc phun khi tưới tự động; tăng năng suất cây trồng đích $> 50%$.
• Could have: Ứng dụng quy trình cho các loại phụ phẩm thủy sản khác (đầu cá lóc, nội tạng cá tra).
• Won't have: Bổ sung hệ thống gia nhiệt cưỡng bức đắt tiền nhằm giữ nguyên tính đơn giản cho nông hộ.

Thiết kế hệ thống và thông số kỹ thuật

[2 kg Cá tạp sạch] + [1 mL Enzyme Alcalase (0,05% w/w)] + [2 L Nước sạch (1:1 w/v)]
                                │
                                ▼
         Ủ thủy phân 15 ngày đầu ở nhiệt độ 28 - 35°C
         (Enzyme cắt liên kết peptide nội sinh mạnh mẽ)
                                │
                                ▼
      Bổ sung 30 mL H3PO4 (1,5%) + 30 mL Formaldehyde (1,5%)
      (Ức chế vi khuẩn gây thối, cố định đạm, triệt tiêu mùi hôi)
                                │
                                ▼
                  Ủ tiếp tục đủ 60 ngày tổng cộng
                                │
                                ▼
         Lọc qua lưới chuyên dụng ➔ Dịch phân bón lỏng

• Enzyme xúc tác: Alcalase (Endopeptidase nhóm Serine proteinase có nguồn gốc từ Bacillus licheniformis), hoạt động tối ưu ở pH kiềm nhẹ ($7,5 - 8,5$), có khả năng phân cắt liên kết peptide nội phân tử protein cá thành chuỗi oligopeptide và axit amin tự do.
• Tác nhân kiểm soát vi sinh & mùi:
  • Axit Phosphoric ($H_3PO_4$ 85%): Cung cấp nguồn lân hữu hiệu ($P_2O_5$), hạ nhẹ pH để ức chế vi khuẩn hoại sinh tạo khí $H_2S$ và $NH_3$.
  • Formaldehyde ($HCHO$ 37%): Diệt khuẩn gây thối rữa, tạo phức hợp bền giữ đạm formol và khử mùi khó chịu.
• Tiêu chuẩn kiểm nghiệm:
  • Hàm lượng Nitơ tổng số ($N_{ts}$): Phương pháp chưng cất Kjeldahl (TCVN 8557:2010).
  • Hàm lượng chất hữu cơ ($OM$): Phương pháp Walkley – Black oxy hóa bằng $K_2Cr_2O_7 / H_2SO_4$ (TCVN 9294:2012).

---

Implementation và kết quả

Quy trình công nghệ chi tiết (Protocol)

Biochemical_Hydrolysis_Protocol:
  Phase_1_Enzymatic_Digestion:
    Step_1: Thu gom cá tạp, rửa sạch tạp chất bùn đất, để ráo.
    Step_2: Nạp 2.0 kg nguyên liệu vào thùng phản ứng HDPE kín khí.
    Step_3: Bổ sung 1.0 mL Alcalase (tỷ lệ 0.05% khối lượng cơ chất).
    Step_4: Bổ sung 2.0 L nước sạch (tỷ lệ 1:1 v/w), khuấy đều.
    Step_5: Đậy nắp kín, ủ ở nhiệt độ nhà lưới (28 - 35°C) trong 15 ngày.
  Phase_2_Preservation_and_Deodorization:
    Step_6: Ngày thứ 15, mở nắp và bổ sung 30 mL H3PO4 85% (1.5% w/w).
    Step_7: Bổ sung tiếp 30 mL Formaldehyde 37% (1.5% w/w).
    Step_8: Đảo trộn đều hỗn hợp, đậy kín tiếp tục ủ thêm 45 ngày.
  Phase_3_Harvesting:
    Step_9: Ngày thứ 60, tiến hành lọc qua rây lưới 100 mesh thu dịch đạm lỏng.

Đánh giá chất lượng dịch thủy phân (Nội dung 1)

So sánh hiệu quả phân giải và hàm lượng dưỡng chất sau 60 ngày thủy phân giữa 4 nghiệm thức:

Nghiệm thức	Thành phần xử lý	Trạng thái cảm quan & Mùi	$N_{ts}$ (%)	Chất hữu cơ OM (%)
NT1	1% $H_3PO_4$ + 1,5% $HCHO$	Không mùi hôi, phân hủy rất chậm, còn nguyên xác cá	0,23	1,58
NT2	0,05% Alcalase + 1% $H_3PO_4$ + 1,5% $HCHO$ (cho cùng lúc)	Không mùi hôi, enzyme bị bất hoạt sớm, thịt cá không rã	0,26	1,65
NT3 (Tối ưu)	0,05% Alcalase (15 ngày) ➔ sau đó thêm 1,5% $H_3PO_4$ + 1,5% $HCHO$	Dịch nâu đồng nhất, phân hủy hoàn toàn, mùi giảm triệt để	1,06	8,62
NT4	Nước tự nhiên (45 ngày) ➔ sau đó thêm 1,5% $H_3PO_4$ + 1,5% $HCHO$	Phân hủy hoàn toàn, mùi hôi thối nồng nặc kéo dài nhiều ngày	1,13	9,07

Nhận xét: Ở NT2, việc bổ sung hóa chất ngay từ đầu làm ức chế hoạt tính xúc tác của enzyme Alcalase khiến protein không phân giải được. Ở NT4, quá trình phân hủy thối rữa tự nhiên tạo mùi hôi quá mức. NT3 là nghiệm thức cân bằng hoàn hảo giữa tốc độ phân giải sinh học của enzyme và hiệu quả kiểm soát mùi của hệ phụ gia.

Hiệu quả sinh học trên cây cải bẹ xanh (Nội dung 2)

Thí nghiệm đồng ruộng gồm 5 nghiệm thức tưới định kỳ ở ngày thứ 15, 20, 25 sau trồng với diện tích $2\text{ m}^2$/ô ($n=3$, tổng 15 ô):

• NT1 (ĐC): Tưới nước sạch (0% dịch cá).
• NT2: Pha loãng dịch cá 25% (125 mL dịch + 375 mL nước).
• NT3: Pha loãng dịch cá 50% (250 mL dịch + 250 mL nước).
• NT4: Pha loãng dịch cá 75% (375 mL dịch + 125 mL nước).
• NT5: Sử dụng 100% dịch thủy phân nguyên chất (500 mL).

Dữ liệu sinh trưởng và năng suất thu hoạch ở ngày thứ 30:

Chỉ tiêu theo dõi	NT1 (Đối chứng)	NT2 (25%)	NT3 (50%)	NT4 (75%)	NT5 (100%)	Mức ý nghĩa ($P$-value)
Chiều cao cây (cm)	$24,24 \pm 0,15^c$	$29,64 \pm 0,24^b$	$30,56 \pm 0,14^b$	$32,53 \pm 0,41^a$	$33,42 \pm 0,36^a$	$P < 0,001$
Số lá thật (lá/cây)	$6,67 \pm 0,09^c$	$7,80 \pm 0,06^b$	$7,93 \pm 0,07^b$	$8,77 \pm 0,03^a$	$8,90 \pm 0,15^a$	$P < 0,001$
Trọng lượng cây (g/cây)	$36,35 \pm 0,36^c$	$60,55 \pm 0,61^b$	$61,00 \pm 0,16^b$	$74,81 \pm 0,27^a$	$75,71 \pm 0,56^a$	$P < 0,001$
Năng suất thực thu (tấn/ha)	$5,57 \pm 0,09^c$	$9,43 \pm 0,07^b$	$9,63 \pm 0,06^b$	$11,73 \pm 0,07^a$	$11,92 \pm 0,10^a$	$P < 0,001$

(Các chữ cái a, b, c trong cùng một hàng biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức $P < 0,05$ qua kiểm định ANOVA 1 yếu tố trên Minitab 16).

Năng suất thực thu (tấn/ha) theo các nghiệm thức phân bón:
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ NT1 (ĐC - Nước)   █████ 5.57 tấn/ha                         │
│ NT2 (Dịch cá 25%) █████████ 9.43 tấn/ha (+69.3%)            │
│ NT3 (Dịch cá 50%) ██████████ 9.63 tấn/ha (+72.9%)           │
│ NT4 (Dịch cá 75%) ████████████ 11.73 tấn/ha (+110.6%)       │
│ NT5 (Dịch cá 100%)████████████ 11.92 tấn/ha (+114.0%)       │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

Phân tích thống kê: Cả hai nghiệm thức NT4 (75%) và NT5 (100%) đều tạo ra năng suất thực thu vượt trội ($11,73 - 11,92\text{ tấn/ha}$), tăng hơn gấp 2,1 lần so với đối chứng ($5,57\text{ tấn/ha}$). Tuy nhiên, giữa NT4 và NT5 không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê ($P > 0,05$). Do đó, nồng độ pha loãng 75% dịch cá (NT4) là ngưỡng kỹ thuật tối ưu nhất về mặt chi phí đầu tư cho nông dân.

---

Đổi mới và đóng góp

Điểm mới về mặt kỹ thuật

1. Quy trình phân đoạn 2 bước (Two-stage split process): Khắc phục nhược điểm mất hoạt tính của enzyme protease khi phối trộn sớm với hóa chất bảo quản. Giai đoạn 1 (0 - 15 ngày) giải phóng tối đa đạm amin tự do nhờ Alcalase; giai đoạn 2 (15 - 60 ngày) bổ sung $H_3PO_4$ và $HCHO$ để ổn định môi trường, diệt khuẩn sinh khí thối và chống bay hơi đạm.
2. Tối ưu hóa nhiệt độ tự nhiên: Tận dụng giải nhiệt độ tự nhiên của nhà lưới vùng nhiệt đới ($28 - 35^\circ\text{C}$), loại bỏ hoàn toàn nhu cầu lắp đặt thiết bị gia nhiệt ($55 - 60^\circ\text{C}$), giúp tiết kiệm $100%$ điện năng tiêu thụ cho phản ứng.

So sánh với các công trình nghiên cứu tiền nhiệm

Tiêu chí so sánh	Đồ án hiện tại (Nguyễn Quốc Vinh, 2023)	Phan Uyên Nguyên và ctv (2018)	Trương Thị Mộng Thu và ctv (2021)
Nguồn cơ chất	Cá tạp/cá trắng ruộng lúa	Phụ phẩm cá tra	Đầu cá lóc
Hệ xúc tác	Enzyme thương phẩm Alcalase (0,05%)	Men vi sinh Bacillus subtilis (1,14%) + Muối 9,5%	Alcalase (0,2%) + Flavourzyme (0,4%)
Điều kiện nhiệt độ	Tự nhiên trong nhà lưới ($28 - 35^\circ\text{C}$)	Nhiệt độ phòng	Gia nhiệt cưỡng bức $50 - 55^\circ\text{C}$
Hiệu quả thực địa	Tăng năng suất cải bẹ xanh +110,6% đến +114,0%	Khảo sát hàm lượng đạm amin phòng thí nghiệm ($55,63\text{ g/kg}$)	Thu hồi dịch đạm quy mô phòng thí nghiệm ($6,58\text{ g/L}$)
Xử lý mùi	Triệt để nhờ hệ đệm $H_3PO_4 + HCHO$	Mùi tanh nồng sinh học	Không tích hợp phụ gia khử mùi

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Khả năng nhân rộng và chuyển giao

• Địa bàn áp dụng: Các vùng chuyên canh lúa – cá kết hợp tại Đồng Tháp, Long An, An Giang, Kiên Giang.
• Mô hình triển khai: Nông hộ tự ủ bằng thùng nhựa 200 lít hoặc hợp tác xã sản xuất tập trung theo bể ủ composite $1 - 5\text{ m}^3$.

         [ Mô hình dòng tiền và chuỗi giá trị nông nghiệp tuần hoàn ]
   Thuốc diệt ốc ➔ Cá tạp chết (50-150 kg/ha)
                          │
         [ Thu gom & Xử lý tại chỗ ] ➔ Chi phí: ~4.000 VNĐ/Lít dịch cá
                          │
         [ Bón cho Rau màu/Cây ăn trái ]
                          ▼
┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ - Năng suất cải bẹ xanh tăng: +110,6% (11,73 tấn/ha vs 5,57 tấn/ha)   │
│ - Doanh thu tăng thêm: ~60.000.000 VNĐ/ha/vụ (giá rau 10.000 VNĐ/kg)   │
│ - Giảm 40% lượng phân bón vô cơ NPK hóa học                           │
│ - Tỷ suất hoàn vốn đầu tư (ROI): Đạt > 320% ngay trong vụ đầu tiên     │
└────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Lộ trình triển khai 4 giai đoạn

Giai đoạn 1 (Tháng 1-2): Tập huấn kỹ thuật thu gom cá tạp & an toàn phụ gia
                 │
Giai đoạn 2 (Tháng 3-4): Thử nghiệm ủ quy mô pilot 500L tại 5 hợp tác xã
                 │
Giai đoạn 3 (Tháng 5-6): Khảo nghiệm diện rộng trên rau ăn lá & cây ăn trái
                 │
Giai đoạn 4 (Tháng 7+):  Đăng ký tiêu chuẩn cơ sở & thương mại hóa phân bón lỏng

---

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

• Thời gian ủ tương đối dài: Chu kỳ 60 ngày ở nhiệt độ thường đòi hỏi diện tích lưu chứa thùng ủ lớn nếu sản xuất quy mô công nghiệp.
• Chất ổn định hóa học: Formaldehyde cần được kiểm soát dư lượng nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn tuyệt đối theo các tiêu chuẩn nông nghiệp hữu cơ khắt khe (USDA Organic, GlobalGAP).

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Nghiên cứu tích hợp hệ thống sục khí micro-nano kết hợp chủng vi sinh đối kháng sinh học chịu nhiệt (như Bacillus licheniformis, Actinomyces) thay thế hoàn toàn formaldehyde để khử mùi yếm khí.
• Đánh giá chất lượng nông sản sau thu hoạch: Đo dư lượng nitrat ($NO_3^-$), hàm lượng vitamin C và độ ngọt Brix trong rau ăn lá.

---

Đối tượng hưởng lợi

                         [ ĐỐI TƯỢNG HƯỞNG LỢI ]
                                    │
    ┌────────────────┬──────────────┴───────────────┬────────────────┐
    ▼                ▼                              ▼                ▼
[ Sinh viên ]   [ Kỹ sư Công nghệ ]            [ Nông dân/HTX ]  [ Nhà nghiên cứu ]
Tài liệu mẫu    Công thức tỷ lệ               Tận dụng cá chết   Dữ liệu chuẩn
về enzyme &     0,05% Alcalase +               Tăng năng suất     về động học
khảo nghiệm     phân đoạn 15 ngày              +114%, ROI >300%   thủy phân cá

• Sinh viên & Học viên CNSH/Nông học: Tài liệu tham khảo toàn diện về phương pháp bố trí thí nghiệm khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD), kỹ thuật phân tích hóa sinh ($N_{ts}$, $OM$) và xử lý thống kê ANOVA qua Minitab.
• Kỹ sư Nông nghiệp & Nhà máy phân bón: Nắm vững công thức phối chế (0,05% Alcalase, 1,5% $H_3PO_4$, 1,5% $HCHO$) để sản xuất phân bón lỏng chất lượng cao không mùi.
• Bà con Nông dân & Hợp tác xã: Giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm cá chết đầu vụ lúa, tạo ra nguồn phân bón lá sinh học giá rẻ giúp tăng gấp đôi năng suất rau màu.
• Nhà nghiên cứu Khoa học đất: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm về tác động của axit amin hữu cơ thủy phân lên sinh khối thực vật trong điều kiện khí hậu Đồng bằng Sông Cửu Long.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Điều kiện kỹ thuật và trang thiết bị để triển khai quy trình là gì?

Hệ thống chỉ cần thùng chứa nhựa HDPE có nắp đậy kín khí, dụng cụ đo thể tích, lưới lọc 100 mesh và đặt trong không gian thoáng mát/nhà lưới có mái che ($28 - 35^\circ\text{C}$). Không đòi hỏi lò hơi gia nhiệt hay máy khuấy cơ học liên tục.

2. Dịch thủy phân cá tạp bảo quản được trong bao lâu mà không bị biến chất?

Nhờ hệ đệm $H_3PO_4$ hạ pH và formaldehyde cố định cấu trúc protein, dịch sau khi lọc có thể bảo quản trong can kín ở nhiệt độ phòng từ 6 – 12 tháng mà không bị phình can, thối rữa hay suy giảm hàm lượng đạm tổng số.

3. Có thể dùng phân bón dịch cá tưới cho hệ thống tưới nhỏ giọt không?

Hoàn toàn được. Tuy nhiên, cần lọc dịch qua màng lọc tinh (tối thiểu 120 mesh) trước khi hòa vào bồn châm phân tự động để loại bỏ hoàn toàn các mảnh xương cá vụn li ti, tránh tắc nghẽn đầu tưới nhỏ giọt.

4. Tại sao không bổ sung Axit Phosphoric và Formaldehyde ngay từ ngày ủ đầu tiên?

Nếu bổ sung ngay ngày đầu (như NT2), tính axit và tính sát khuẩn của hóa chất sẽ làm biến tính cấu trúc bậc ba của enzyme Alcalase, làm mất hoạt tính xúc tác khiến thịt cá không thể phân giải thành đạm amin.

5. Chi phí sản xuất 1 lít phân cá sinh học theo quy trình này là bao nhiêu?

Với giá thu gom cá tạp tại ruộng khoảng 1.500 – 2.000 VNĐ/kg, cộng với chi phí enzyme Alcalase và phụ gia hóa chất, giá thành sản xuất ước tính chỉ dao động từ 3.500 – 4.200 VNĐ/lít dịch phân cá đậm đặc, rẻ hơn 70% so với các dòng đạm cá hữu cơ thương mại nhập khẩu trên thị trường.

---

Kết luận

Đề tài khóa luận tốt nghiệp "Xây dựng quy trình thủy phân cá tạp (cá trắng trên ruộng lúa) thành phân bón hữu cơ cho cây trồng" đã giải quyết triệt để bài toán kép về môi trường và kinh tế nông nghiệp tại vùng Đồng Tháp Mười.

Bằng việc ứng dụng công nghệ thủy phân 2 giai đoạn với 0,05% enzyme Alcalase kết hợp bổ sung 1,5% $H_3PO_4$ và 1,5% Formaldehyde ở ngày thứ 15, nghiên cứu đã tạo ra chế phẩm phân bón hữu cơ lỏng giàu dinh dưỡng ($N_{ts} = 1,06%$, $OM = 8,62%$) không phát sinh mùi hôi khó chịu.

Kết quả thử nghiệm thực địa trên cây cải bẹ xanh (Brassica juncea) ở tỷ lệ pha loãng 75% dịch cá đã chứng minh tính ưu việt vượt trội khi gia tăng năng suất thực thu lên tới $11,73\text{ tấn/ha}$ (tăng +110,6% so với đối chứng). Đây là giải pháp công nghệ sinh học tuần hoàn mang tính thực tiễn cao, sẵn sàng chuyển giao cho các hợp tác xã và hộ nông dân nhằm hướng tới nền nông nghiệp xanh, bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Đồng Tháp Mười là vùng đất phèn ngập nước với diện tích rộng gần 700.000 ha, nối liền 3 tỉnh Long An, Tiền Giang và Đồng Tháp. Hang năm từ thang 8 đến tháng 11 âm lịch là mùa nước lũ về mang theo một lượng lớn các loài cá nước ngọt, làm phong phú nguồn thực phẩm của người dân trong vùng. Từ những năm 1990, Nhà nước có chương trình khai hoang vùng Đồng Tháp Mười và một năm bà con nông dân trồng được 2 vụ lúa. Trong đó, vụ lúa Đông — Xuân là mùa vụ được gieo sạ ngay khi mùa nước lũ vừa rút xuống.

Vì vậy khi bả con nông dân bơm nước ra để gieo sạ thì cũng là lúc một lượng lớn cá nước ngọt bị bắt để làm thực phẩm. Nhưng những loại cá nhỏ, cá trắng. hay còn gọi là cá tạp sẽ còn lại trên đồng ruộng. Những năm gần đây, dịch hại ốc bươu vàng phát triển rất mạnh tại vùng Đồng Tháp Mười nên bà con thường phải diệt ốc trước khi gieo sa và một trong những cách diệt ốc bươu vàng rẻ nhất, hiệu quả nhất hiện nay là phun thuốc trừ sâu Abamectin 3.

Khi bà con phun liều lượng 2 lít thuốc cho 1 ha thì ốc sẽ chết nhưng vô tình làm cho toàn bộ những loài cá tạp sẽ chết theo. Theo đánh giá của nhiều nông dân trong vùng Đồng Tháp Mười thì bình quân lượng cá tạp bị chết do thuốc điệt ốc Abamectin từ 50 — 150 kg/ha tùy theo chân ruộng gò hay trũng. Cá chết hàng loạt sinh ra mùi hôi thối cả cánh đồng, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng mà không có cách nào dé xử lý. Xuất phát từ thực tế trên đồng ruộng, ý tưởng nghiên cứu “Xây dựng quy trình thủy phân cá tạp (cá trắng trên ruộng lúa) thành phân bón hữu cơ cho cây trồng” được thực hiện, nhằm góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tạo ra sản phẩm phân bón, tăng thêm thu nhập cho nhiều ba con nông dan trong vùng.

Mục tiêu đề tài Ứng dụng phương pháp thủy phân bước đầu sản lọc các quy trình thủy phân, để thủy phân các loại cá tạp nhỏ từ đồng ruộng thành phân bón hữu cơ phục vụ cho cach tác cây trồng góp phần giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường. Nội dung thực hiện Nội dung 1: Khao sát sự ảnh hưởng của các phương thức thủy phân cá tạp dé tạo thành dung dịch thủy phân phù hợp dùng làm phân bón. Khảo sát và xây dựng quy trình thủy phân cá tạp. Phân tích hàm lượng nito tổng số và hàm lượng hữu cơ có trong sản phẩm sau thủy phân.

Nội dung 2: Đánh giá thử nghiệm của dung dịch thủy phân từ cá tạp đến sự sinh trưởng của cây cải bẹ xanh. Pha loãng dịch thủy phân với nước theo các tỉ lệ để tạo phân bón hữu cơ ở đạng lỏng cho cây trồng. Khảo sát hiệu quả của phân bón hữu cơ trên cây cải bẹ xanh. TONG QUAN TÀI LIEU 2.

Téng quan vé ca tap Cá tạp là những loại cá có cỡ nhỏ kém giá trị kinh tế, không phù hợp đề làm thức ăn cho con người thu được sau những lần đánh bắt hoặc là những loài lẫn vào trong ao nuôi trồng thủy sản một cách không mong muốn. Cá tạp có thê được xem là đối tượng gây hai do chúng cạnh tranh thức ăn, đồng thời một số loài cá tạp có thé ăn trứng và cá con của các loải cá nuôi. Cá tạp là một nguồn nguyên liệu quý giá trong sản xuất hữu cơ cho cây trồng. Cá tạp chứa nhiều chất dinh dưỡng quan trọng như dam, phospho, kali và các vi chất dinh dưỡng khác, đặc biệt là acid amin và acid béo, omega-3.

Những chat này có tác dụng rat tốt trong việc tăng cường sức khỏe, hạn chế sâu bệnh hại và làm tăng năng suất cho cây trồng, đồng thời cải thiện chất lượng của đất. Giới thiệu về chế phẩm sinh học 2. Vai trò Không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, vật nuôi, cây trồng. Không gây ô nhiễm môi trường sinh thái.

Giúp cải tạo và cân bằng hệ sinh thái nhờ vào cung cấp vi sinh vật cũng như dinh dưỡng cho môi trường đất nói riêng và môi trường sống nói chung. Sử dụng các loại chế phẩm sinh học dé chăm sóc, bảo vệ cây hoàn toàn không làm hại đến kết cấu đất, không làm đất suy thoái mà còn làm tăng độ phì nhiêu của đất. Giúp tăng năng suất và chất lượng nông sản do có khả năng đồng hóa các chất dinh dưỡng có trong dat. Góp phan giảm thiểu bệnh hại cho cây do có khả năng tiêu diệt côn trùng gây hại một cách hiệu quả, bên cạnh đó giúp làm tăng sức đề kháng của cây trồng.

Có khả năng phân hủy và chuyên hóa các chất hữu cơ bền vững. Ngoài ra, các loại phế thai sinh học, phế thải nông nghiệp cũng sẽ được các vi sinh vật trong sản phẩm chuyền hóa góp phần làm sạch môi trường. Một số chế phẩm sinh học được sử dụng pho biến hiện nay 2. Chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật EM1 Công nghệ vi sinh hữu hiệu EM là một công nghệ sinh học hiện đại, đa tac dụng va an toàn do Giáo sư Tiến sĩ Teruo Higa — Trường Đại học Tổng hợp Ryukyus, Okinawoa, Nhật Bản sáng tạo và áp dụng vào thực tiễn vào những năm 1980.

Đây là kỹ thuật quan trọng và cốt lỗi của “Nông nghiệp thiên nhiên” trên thế giới hiện đại ngày nay. Dung dịch EM gốc hay còn gọi là EMI là từ viết tắt của Effective microorganisms, thường được gọi với tên chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật. Chế phẩm sinh học EM là một tập hợp hơn 80 loài vi sinh vật có ích thuộc 5 nhóm vi sinh vật khác nhau (V1 khuẩn quang hợp, vi khuẩn Acid Lactic, men, xạ khuẩn, nhóm vi khuẩn có định Nitơ). Chúng sống cộng sinh với nhau, được nhân lên rất nhanh về số lượng qua quá trình lên men.

Chế phẩm EM có một số tác dụng như sau: Có khả năng thúc đây phân giải chất hữu cơ và sự phát triển của hệ vi sinh vật có ích trong đất. Hạn chế tác động của sinh vật gây hại. Góp phân cải tạo đất, tăng độ phì nhiêu của đất một cách bền vững, tăng nguồn dinh dưỡng dé hấp thụ cho cây trồng. Làm tăng khả năng quang hợp, thúc đây quá trình nảy mầm, ra hoa tạo quả.

Làm tăng khả năng đề kháng và tính chống chịu góp phần làm tăng năng suất và chất lượng cây trồng. Có thé sử dụng chế phẩm cho việc ủ phân hữu cơ, phân cá, ủ bánh dầu vừa hiệu qua lại tiết kiệm chi phí va thời gian tối đa. Được sử dụng để xử lý ao nuôi thủy sản, làm giảm mùi hôi và khử trùng, làm sạch môi trường. Chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật BIMA (Trichoderma) Chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật BIMA (Trichoderma) là sản phẩm do Trung tâm Công nghệ sinh học TP.HCM đã nghiên cứu thành công và sản xuất vào năm 2007, nó có chứa vi nắm Trichoderma là loại nam đối kháng có tác dung cao trong việc khang bệnh và điều trị bệnh trên cây trồng, thúc day quá trình phân huy chất hữu cơ và nhiều tác dụng khác trên hầu hết các loại cây trồng như: Chống được các loại nam gây bệnh thối rễ, chết yêu, xì mủ,.

do các nam bệnh gây nên (Rhizoctonia solani, Fusarium solani, Phytophtora, Sclerotium rolfsii,. Tạo điều kiện tốt cho vi sinh vật có định đạm sống trong đất phát triển. Kích thích sự tăng trưởng và phục hồi bộ rễ cây trồng. Phân giải tốt các chất xơ, chitin, lignin, pectin trong phế thải hữu cơ thành các đơn chất dinh dưỡng, tạo điều kiện cho cây hấp thụ được sé dàng nhờ khả năng sinh tong hợp các enzyme cellulase, chitinase, protease, pectinase, amylase.

Có tác dụng cai tao đất xốp hơn, chất mùn nhiều hơn, đất trồng có độ phì cao hơn khi dùng kết hợp chế phẩm BIMA (Trichoderma) với phân hữu cơ. Có thé sử dụng kết hợp BIMA (Trichoderma) với một số chế phẩm vi sinh khác như biolactyl, subtyl,. dé sản xuất chế phẩm Microfost phân hủy phân ham cầu, và xử lý đáy ao hồ nuôi tôm cá, khử mùi hôi ở bãi phân, chuồng trại, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường 2. Chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật Chitosan Chitosan là một chất hữu cơ cao phân tử polysaccharide được chiết xuất từ chitin — một loại sợi có khả năng phân hủy sinh học phổ biến nhất có nguồn gốc từ vỏ của ngoai của cua, tôm và các loại động vật có vỏ khác, ngoài ra nó có trong các bộ xương của côn trùng và nam.

Chế phẩm sinh hoc Chitosan có thé kháng lại virus, nhờ vào khả năng bat hoạt quá trình sinh sản của virus va kháng vi khuẩn, kháng nắm thông qua cơ chế gia tăng sức dé kháng của cây, giúp cây tiết ra các kháng thé chống lại sự xâm nhập của nam, và một số côn trùng. Do đó, thường được sử dụng trong việc kiểm soát bệnh hại cây trồng: Giúp bảo quản hạt giống, tăng khả năng nảy mầm tự nhiên của hạt giống cũng như cải thiện sức sống của cây trồng, hạn chế nam bệnh gây hại. Là phân bón lá giúp cây giảm thoát hơi nước, tăng sức chống chịu khô hạn. Cải tạo đất, hạn chế vi sinh vật gây hại trong đất, đồng thời kích thích các vi sinh vật có lợi phát triển.

Kích thích quá trình tạo củ, lớn trái. Hiện nay, ứng dụng nhiều nhất của Chitosan chính là bảo quản nông sản sau thu hoạch. Phần bón sinh học WEHG Phân bón sinh học WEHG là một chất thảo mộc (hữu cơ) hoàn toàn bằng nguyên liệu thiên nhiên, là một chế phẩm cải tạo đất. Loại bỏ được những tác động không tốt, làm hư hại cho đất do chất hóa học gây ra, làm cho đất tơi xốp và dễ hấp thụ nước và chất dinh dưỡng và giúp cho cây trồng tây lọc các chất độc hai và phục hồi.

Một số tác dụng của phân bón sinh học WEHG: Giúp tăng khả năng nảy mầm của hạt giống, giảm cỏ đại, tăng sản lượng và phẩm chất cây trồng, tăng hàm lượng chất dinh dưỡng, giúp trái to, khỏe. Làm phát sinh, tăng hoạt động của trùng đất. Cai tao dat, gop phan bảo vệ môi trường. Vai trò của acid amin đối với cây trồng 2.

Thúc đấy quá trình sinh tống hợp trao đối chat Trong cơ thê bat kể loài thực vật nào cũng cần có các acid amin tổng hợp nên protein và enzyme. Chúng là yếu tố cơ bản của tất cả các cơ thể sống và có vai trò quan trọng trong hoạt động trao đôi chất của tế bao.