Nghiên cứu lựa chọn cơ chất hữu cơ để sản xuất phân hữu cơ vi sinh cho cây chè Shan tại tỉnh Yên Bái

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


BỘ GIÁO DỤC VÀO ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
*



NGUYỄN THỊ YÊN



NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CƠ CHẤT HỮU CƠ ĐỂ
SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH CHO CÂY
CHÈ SHAN TẠI TỈNH YÊN BÁI





LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC



HÀ NỘI – 2012

Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này cùng với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân tôi
xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy Lê Như Kiểu, Phó Viện trưởng, Cô Lê Thị
Thanh Thủy, Phó Trưởng Bộ môn Vi sinh vật, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa đã
tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo của Viện Sinh thái và tài
nguyên sinh vật, Trường Đại Học Thái Nguyên đã tận tình truyền đạt cho Tôi
kiến thức trong suốt 2 năm học tập, là nền tảng cho Tôi trong quá trình nghiên
cứu luận văn, là hành trang qúy báu theo tôi trong suốt cuộc đời.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Cô, Chú, Anh ,Chị công tác tại Bộ môn
Vi sinh vật, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa đã giúp đỡ Tôi trong quá trình hoàn
thành luận văn.
Cuối cùng Tôi xin kính chúc quý Thầy, Cô, Anh, Chị và gia đình dồi dào
sức khỏe, thành công trong sự nghiệp!
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2012
Học viên


Nguyễn Thị Yên


Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là hoàn toàn trung thực, chưa hề sử dụng cho bảo vệ một học vị nào. Mọi sự
giúp đỡ cho hoàn thành luận văn đều đã được cảm ơn. Các thông tin, tài liệu
trình bày trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc.
Tác giả



Nguyễn Thị Yên













Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 9

1.

Tính cấp thiết của đề tài 1

2.

Mục đích và yêu cầu 3

3.

Nội dung nghiên cứu 3

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.

Cở sở khoa học và thực tiễn của đề tài 4

1.1.

Cơ sở khoa học 4

1.2.

Cơ sở thực tiễn 4

2.

Tổng quan về quá trình ủ compost 5

2.1.

Khái niệm 5

2.2.

Các yếu tố tham gia vào quá trình ủ compost 6

2.3.

Cơ sở lý, hóa học của quá trình ủ compost 8

2.4.

Điều khiển quá trình ủ compost 10

2.5.

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng compost 12

2.6.

Những lợi ích và hạn chế của quá trình ủ compost 13

3.

Những nghiên cứu nƣớc ngoài về xử lý cơ chất hữu cơ 14

4.

Những nghiên cứu trong nƣớc về xử lý cơ chất hữu cơ 18

5.

Điều tra nguồn than bùn và phụ phẩm nông nghiệp tại tỉnh Yên Bái . 20

5.1.

Than bùn 20

5.2.

Nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp 22

6.

Phân hữu cơ vi sinh 24

CHƢƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 27

Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1.

Đối tƣợng, vật liệu nghiên cứu 27

2.

Thời gian, địa điểm nghiên cứu 27

3.

Phƣơng pháp nghiên cứu 27

3.1. Các môi trường dùng trong nghiên cứu: 27

3.2. Các phương pháp nghiên cứu 28

CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

1.

Nghiên cứu tuyển chọn bộ chủng giống cho sản xuất chế phẩm vi sinh
phân giải cellulose …………………………………………………….34

1.1.

Tuyển chọn các chủng VSV có khả năng phân giải cellulose 34

1.2.

Tổ hợp các chủng vi sinh vật phân giải cellulose 36

1.3.

Một số đặc điểm sinh học của các chủng vi sinh vật tuyển chọn 38

1.4. Đánh giá độ an toàn sinh học của các chủng vi sinh vật tuyển chọn 39

1.5. Định danh các chủng VSV lựa chọn 40

2.

Ảnh hƣởng của các yếu tố môi trƣờng đến sinh trƣởng, phát triển và
khả năng phân giải cellulose của các chủng vi sinh vật tuyển chọn 41

2.1.

Ảnh hưởng của oxy 41

2.2.

Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy 42

2.3.

Ảnh hưởng của pH 44

2.4.

Ảnh hưởng của nhiệt độ 45

3.

Nghiên cứu xử lý nguyên liệu hữu cơ làm cơ chất hữu cho sản xuất
phân hữu cơ vi sinh (HCVS) cho cây chè Shan 46

3.1.

Biến động nhiệt độ 46

3.2.

Sự thay đổi pH trong thùng ủ 47

3.3.

Biến động của quần thể VSV 49

Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3.4.

Hàm lượng các chất dinh dưỡng trước và sau khi ủ 51

3.5.

Đặc điểm cảm quan của sản phẩm sau khi xử lý 54

3.6.

Đánh giá độ hoai mục và độ an toàn của sản phẩm sau ủ 54

4.

Nghiên cứu bổ sung dinh dƣỡng (đa, trung, vi lƣợng) để nâng cao chất

lƣợng phân HCVS cho cây chè Shan 57

4.1

Xác định tỷ lệ phối trộn các nguyên tố đa, trung, vi lượng 57

4.2

Xác định tỷ lệ phối trộn VSV 59

CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 62

1.

Kết luận 62

2. Đề nghị 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

TT
Ký hiệu
Diễn giải
1
HCVS
Hữu cơ vi sinh
2
PPP
Phế phụ phẩm
3
PTNT
Phát triển nông thôn
4
TCN
Tiêu chuẩn ngành
5
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam

6
VPG
Vòng phân giải
7
VSV
Vi sinh vật



















Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1: Động thái nhiệt độ trong quá trình ủ compost với một số phế phụ
phẩm nông nghiệp, chế biến (
o
C) 9

Bảng 2: Mức độ phân giải tối đa của một số nguyên liệu compost 10

Bảng 3: Một số chỉ tiêu chất lượng của than bùn Phù Nham, Yên Bái 21

Bảng 4: Phân tích thành phần hóa học của PPP tại tỉnh Yên Bái năm 2011 22

Bảng 5: Thành phần hoá học của một số loại phân gia súc, gia cầm 24

Bảng 6: Các công thức thí nghiệm 32

Bảng 7: Khả năng phân giải cellulose của các chủng VSV tuyển chọn 34

Bảng 8: Tỷ lệ giảm khối lượng rơm trong bình ủ ở 37
0
C sau 7 ngày 36

Bảng 9: Khả năng tác động tương hỗ giữa các chủng VSV tuyển chọn 37

Bảng 10: Mật độ tế bào (CFU/g) và hoạt tính phân giải cellulose của các
chủng VSV trong chất mang 37

Bảng 11: Một số đặc điể ủa các chủng VSV tuyển chọn 38

Bảng 12: Tình trạng sức khoẻ của chuột trong thời gian thí nghiệm 39

Bảng 13: Trọng lượng của chuột trong thời gian thí nghiệm 40

41

Bảng 15: Mật độ tế bào của các chủng VSV trong điều kiện nuôi cấy lắc và
nuôi tĩnh sau 48 giờ nuôi cấy 42

Bảng 16: Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy tới mật độ của 43

các chủng VSV lựa chọn 43

Bảng 17: Mật độ tế bào (CFU/ml) của các chủng VSV lựa chọn trong các điều
kiện pH khác nhau sau thời gian nuôi cấy* 44

Bảng 18: Mật độ tế bào (CFU/ml) của các chủng VSV lựa chọn trong các điều
kiện nhiệt độ khác nhau sau thời gian nuôi cấy* 45

Bảng 19: Biến động nhiệt độ trong thùng ủ compost 46

Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Bảng 20: Sự thay đổi pH trong thùng ủ compost 48

Bảng 21: Mật độ tế bào và hoạt tính phân giải cellulose của 4 49

chủng VSV trong chế phẩm vi sinh 49

Bảng 22: Biến động quần thể VSV trong thùng ủ compost 50

Bảng 23: Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong than bùn trước và sau ủ 51

Bảng 24: Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong rơm rạ trước và sau ủ 52

Bảng 25: Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong phân chuồng trước và sau ủ52

Bảng 26: Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong thân, lá lạc trước và sau ủ 53

Bảng 27: Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong thân, lá đậu tương trước và
sau ủ 53

Bảng 28: Tính chất cảm quan của sản phẩm sau ủ 54

Bảng 29: Khả năng sinh trưởng của hạt cải trên phân ủ compost sau 5 ngày 55

Bảng 30: Kết quả kiểm tra nhiệt độ trong các túi phân ủ 56

Bảng 31: Một số kết quả tổng hợp từ quá trình ủ compost 57

Bảng 32: Mật độ và hoạt tính sinh học của các chủng VSV hữu ích trước khi
nhiễm vào chất mang 58

Bảng 33: Mật độ và hoạt tính sinh học của các chủng VSV hữu ích trong phân
HCVS trên các nền chất mang khác nhau 59

Bảng 34: Mật độ tế bào và hoạt tính sinh học của các chủng VSV trong các
công thức phối trộn trên nền chất mang than bùn 60
Bảng 35: Mật độ tế bào và hoạt tính sinh học của các chủng VSV trong các

công thức phối trộn trên nền chất mang rơm rạ 61


Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam là một quốc gia có tới 80% dân số sống bằng nghề nông nghiệp,
lượng phế thải thải ra từ nông nghiệp hàng năm rất lớn gồm (40 triệu tấn rơm rạ,
30 triệu tấn ngọn lá mía, 3,5 triệu tấn thân lá ngô, 3 triệu tấn thân lá lạc, 1 triệu
tấn thân lá đậu tương, 0,5 triệu tấn vỏ cà phê và 2 triệu tấn thân lá khoai tây,
khoai lang, dưa các loại, ngọn lá dứa ) tương đương với 639.000 tấn N,
212.000 tấn P
2
O
5
, 835.000 tấn K
2
O [11].
Phế phụ phẩm nông nghiệp phần lớn là những hợp chất hữu cơ giàu
cacbon. Sản phẩm sau quá trình phân hủy của chúng ngoài tác dụng cung cấp
dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng còn có khả năng làm cho đất tơi xốp, cải
thiện các đặc tính của đất, nhất là khả năng giữ nước.
Phế phụ phẩm nông nghiệp bao gồm các hợp chất hydratcacbon, protein,
lipit và một số các hợp chất hữu cơ khác, ngoài ra chúng còn chứa một số các
chất có giá trị dinh dưỡng đối với quá trình sinh trưởng và phát triển cuả cây
trồng. Theo phương thức sản xuất nông nghiệp truyền thống, lượng phế phụ
phẩm nông nghiệp sau khi thu hoạch được chuyển về nhà và được sử dụng như
một nguồn nguyên liệu chính để đun nấu trong các nông hộ… ngày nay thay hầu

hết các hộ nông dân đã sử dụng các nguồn nguyên liệu khác như than, gas,
điện cho việc nấu nướng nên phần lớn lượng phế phụ phẩm nông nghiệp sau
khi thu hoạch được người nông dân đốt ngay trên đồng ruộng việc đốt lượng
phế phụ phẩm nông nghiẹp trên đồng ruộng đang dần hình thành một thói quen
xấu, không những gây ảnh hưởng xấu tới môi trường sinh thái mà còn rất lãng
phí nguồn nguyên liệu có nguồn gốc thực vật này.
Sản xuất phân bón trong nước chỉ mới đáp ứng được 30% nhu cầu về phân
đạm, 65% nhu cầu phân lân của sản xuất nông nghiệp, còn lại phải nhập khẩu
phân bón từ nước ngoài, đặc biệt là phân kali phải nhập khẩu 100%. Trong giai
đoạn 2005-2010 dự tính hàng năm nhu cầu sản xuất cần 1.504.000 tấn N
Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
2

(3.269.000 tấn urê), 813.000 tấn P
2
O
5
(5.081.000 tấn phân lân), 598.000 tấn K
2
O
(997.000 tấn phân kali) [7]. Nếu hàng năm ta tận dụng mọi nguồn phụ phẩm để
giảm được 10-20% lượng phân khoáng, thì chúng ta đã tiết kiệm được
110.500.000-221.057.000 USD.
Trong phế phụ phẩm nông nghiệp, cellulose là thành phần hữu cơ chiếm tỷ
lệ cao và rất khó bị phân hủy bởi cấu trúc phức tạp của nó. Trên thế giới hiện
nay, người ta đã tiến hành xử lý phế phụ phẩm bằng một số phương pháp thủy
phân trong môi trường kiềm hoặc axit [1]. Tuy nhiên việc phân hủy cellulose
bằng phương pháp vật lý và hóa học rất phức tạp, tốn kém và gây độc hại cho
môi trường. Trong khi đó, việc xử lý các chất thải hữu cơ chứa cellulose bằng
công nghệ sinh học, đặc biệt sử dụng các enzyme cellulase ngoại bào từ vi sinh

vật sẽ có nhiều ưu điểm về cả mặt kỹ thuật, kinh tế và môi trường. Số lượng các
loài vi sinh vật tham gia sinh tổng hợp enzyme cellulase có trong điều kiện tự
nhiên rất phong phú. Chúng thuộc nấm sợi, xạ khuẩn, vi khuẩn và trong một số
trường hợp, các nhà khoa học còn thấy cả nấm men cũng tham gia qúa trình
phân giải này.
Việc xử lý và tận dụng phế thải trong sản xuất nông nghiệp với mục đích
phục vụ sản xuất nông nghiệp đang là một trong những hướng đi đúng đắn và
thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học. Xử lí phế thải nông nghiệp
bằng phương pháp sinh học đang là một trong những giải pháp hữu hiệu đang
được nhiều nhà khoa học quan tâm.
Tỉnh Yên Bái với lợi thế có nguồn than bùn (xã Phù Nham, huyện Trấn
Yên) và nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp sau thu hoạch tương đối lớn rất
thuận lợi để sản xuất phân HCVS tại chỗ [18]. Phân HCVS được tạo ra sẽ làm
giảm chi phí đầu tư cho cây chè, bên cạnh đó còn hạn chế được sự ô nhiễm môi
trường do việc đốt rơm rạ, phế phụ nông nghiệp gây ra.
Với hiện trạng của vùng chè Shan như ở các huyện Văn Chấn, Trấn Yên
tỉnh Yên Bái được hình thành từ lâu đời, nhờ sự phát tán hạt tự nhiên, thâm
canh theo kiểu chè rừng dẫn đến tình trạng đất ngày càng bị thoái hóa, năng
Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
3

suất và chất lượng chè ngày càng giảm . Muốn nâng cao năng suất, chất lượng
cây chè Shan thì đòi hỏi trước hết là thay đổi tập quán canh tác và phương thức
thâm canh. Tuy nhiên, một trong những đặc điểm tạo nên thương hiệu chè
Shan là cây chè Shan phải được trồng ở độ cao 1000 m trở lên so với mực
nước biển. Chính điều này đã gây hạn chế cho việc canh tác cụ thể là việc bón
phân cho cây chè . Cây chè Shan sinh trưởng và phát triển phụ thuộc chủ yếu
vào yếu tố tự nhiên như nước mưa, quá trình mùn hóa tự nhiên của đất. Do
vậy, muốn phát triển vùng chè Shan có hiệu quả, đồng thời giảm chi phí bón
phân cho chè cần giải quyết vấn đề phân bón tại chỗ cho cây chè Shan từ

nguồn nguyên liệu sẵn có tại địa phương.
Xuất phát từ những vấn đề trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên
cứu lựa chọn cơ chất hữ ản xuất phân hữu cơ vi sinh cho cây chè
Shan tại tỉnh Yên Bái”.
2. Mục đích và yêu cầu
- Lựa chọn được nguồn cơ chất hữu cơ thích hợ ản xuất phân hữu cơ
vi sinh cho cây chè Shan tại tỉnh Yên Bái
- Nguồn cơ chất hữu cơ lựa chọn được phải đảm bảo dễ kiếm, quy trình
xử lý dễ hiểu, dễ làm theo, sản phẩm sau xử lý đảm bảo các yêu cầu làm chất
mang cho sản xuất phân hữu cơ vi sinh.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tuyển chọn các chủng VSV phân giải cellulose để sản xuất
chế phẩm vi sinh.
- Xác định ảnh hưởng của các yếu tố môi trường (dinh dưỡng, nhiệt độ,
pH, oxy) đến sinh trưởng, phát triển và hoạt tính phân giải cellulose của các
chủng vi khuẩn tuyển chọn.
- Nghiên cứu xử lý nguyên liệu hữu cơ làm cơ chất hữ ản xuất phân
hữu cơ vi sinh (HCVS) cho cây chè Shan
- Nghiên cứu bổ sung dinh dưỡng (đa, trung, vi lượng) để nâng cao chất
lượng phân HCVS cho cây chè Shan.
Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
4

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1. Cở sở khoa học và thực tiễn của đề tài
1.1. Cơ sở khoa học
Trong quá trình ủ compost, các phụ phẩm nông nghiệp, phế thải chăn nuôi
và than bùn thông qua quá trình phân giải sinh học được chuyển hoá thành các
chất hữu cơ tự nhiên đơn giản hơn.
Vi sinh vật không thể trực tiếp phân huỷ các hợp chất có cấu trúc đại phân

tử không tan trong nước như cellulose. Hợp chất này chỉ có thể chuyển hoá
thành chất đơn giản như đường, amino acid, mỡ nhờ các enzyme ngoại bào
của vi sinh vật. Đây là phức hệ enzyme thủy phân cellulose tạo ra các đường
đủ nhỏ để đi qua tế bào vi sinh vật. Ở mỗi loại vi sinh vật, enzyme oxy hóa và
enzyme phân giải protein cũng tham gia vào quá trình phân hủy cellulose.
Các thành phần chính của rơm rạ là những hydratcacbon gồm: cellulose
37,4%; hemicellulose (44,9%); lignin 4,9% và hàm lượng tro (oxit silic) cao từ
9 đến 14%. Đó là điều gây cản trở việc xử dụng rơm rạ một cách kinh tế.
Thành phần licnocellulose trong rơm rạ khó phân hủy sinh học[7].
Quá trình ủ compost về cơ bản là quá trình phân hủy cellulose. Cơ chế
phân hủy cellulose có thể tóm tắt qua sơ đồ sau [6]:

Sơ đồ 1: Quá trình phân hủy cellulose tự nhiên
1.2. Cơ sở thực tiễn
Tận dụng nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp có sẵn tại địa phương để sản
xuất phân HCVS đem lại lợi ích kinh tế tương đối lớn do giải quyết được vấn
đề việc làm cho người dân, tận dụng nguồn phụ phẩm dư thừa sau thu hoạch
mà vẫn mang lại hiệu quả cho người trồng chè.
Cellulose
tự nhiên
Cellulose
vô định hình
C
1
C
x
Cellobiose
Glucose
β-Glucosidase
C

1
: Cellobiohydrolase
C
x
: Endoglucanase và Exo-glucanase
Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
5

Nguồn phụ phẩm nông nghiệp khi được dùng cho sản xuất phân HCVS sẽ
làm giảm ô nhiễm môi trường không khí do việc người dân đốt rơm rạ, giảm ô
nhiễm môi trường nước do việc vứt rơm rạ vào các nguồn nước, khe suối.
2. Tổng quan về quá trình ủ compost
2.1. Khái niệm
Ủ compost là phương pháp xử lý phế thải hoặc các chất dư thừa, mà ở đó
các chất hữu cơ thông qua quá trình phân huỷ sinh học được kiểm soát trở
thành các hợp chất đơn giản hơn có thể sử dụng như một nguồn hữu cơ cung
cấp cho đất và cây trồng.
Compost : là sản phẩm của quá trình chế biến Compost, đã được ổn định
như chất mùn, không chứa các mầm bệnh, không lôi kéo các côn trùng, có thể
được lưu trữ an toàn và có lợi cho sự phát triển của cây trồng.
Quá trình làm Compost có thể phân ra làm các giai đoạn khác nhau dựa
theo sự biến thiên nhiệt độ :
- Pha thích nghi : là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi
trường mới.
- Pha tăng trưởng : đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá trình phân
hủy sinh học đến ngưỡng nhiệt mesophilic.
- Pha ưa nhiệt : là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất. Đây là giai đoạn ổn
định
hóa chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất.
- ành : là giai đoạn giảm nhiệt độ đến mức mesophilic và cuối

cùng bằng nhiệt độ môi trường. Quá trình lên men lần thứ hai chậm và thích
hợp cho sự hình thành keo mùn (là quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ thành
mùn và các khoáng chất sắt, canxi, nitơ …) và cuối cùng thành mùn.
Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
6

Đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu nhằm đẩy nhanh tốc độ phân
huỷ, tuy nhiên việc áp dụng các kết quả nghiên cứu chỉ dừng ở mức độ hạn chế
do ủ compost ở ngoài thực tế chủ yếu dựa theo kinh nghiệm.
2.2. Các yếu tố tham gia vào quá trình ủ compost
a. Nguồn cơ chất hữu cơ
Nguồn cơ chất hữu cơ được xử lý bằng quá trình ủ compost rất đa dạng,
nó có thể là: phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm rạ, thân lá ngô, lạc, đậu tương,
mía,…), phế thải chăn nuôi (phân gia súc, gia cầm,…), sản phẩm thải của công
nghệ chế biến (vỏ cà phê, bã sắn, bã giấy,…), rác thải (rác thải đô thị, bùn,…).
Thành phần chính của các phế phụ phẩm nông nghiệp, chất thải chăn nuôi
và chất thải của công nghệ chế biến bao gồm:
Hợp chất cácbon (Kitin, Lignin, Hemicellulose, Cellulose, Đường và Tinh
bột)
Hợp chất béo (mỡ, dầu các loại)
Hợp chất đạm (Protein)
b. Hệ vi sinh vật
Cơ chất hữu cơ thường được sử dụng làm chất mang trong sản xuất phân
bón vi sinh thường là các nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, thân
lá ngô, lạc đậu tương…Các nguồn phế phụ phẩm này đều có thành phần chính
gồm có các hydratcacbon có cấu tạo phức tạp và khó phân huỷ là cellulose,
hemicellulose và lignin. Trong đó, cellulose là thành phần chính, hàm lượng
của nó thường dao động từ 30-80% (hàm lượng chất khô). Do đó, để xử lý các
nguồn phế phụ phẩm này người ta thường sử dụng các loài vi sinh vật có khả
năng phân giải cellulose, trong tự nhiên các loài vi sinh vật có khả năng phân

giải vi sinh vật gồm:
Nhóm vi khuẩn: Nhóm vi khuẩn là nhóm vi sinh vật được nghiên cứu
nhiều nhất từ khoảng thế kỷ 19 đến nay. Các nhà khoa học đã phân lập được
Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
7

một số chủng vi sinh vật có khả năng phân giải cellulose từ phân và dạ cỏ của
động vật nhai lại. Đầu thế kỷ 20, người ta phân lập được các nhóm vi khuẩn
hiếu khí phân giải cellulose. Trong môi trường có độ ẩm cao thường làm tăng
khả năng phân giải cellulose và hemicellulose của các nhóm vi khuẩn, nhưng
chủ yếu là các nhóm vi khuẩn hiếu khí. Một số nhóm vi khuẩn có khả năng
phân giải cellulose: Pseudomonas, Bacillus, Cellulomonas, Vibrio, Cellvibro,
Rumicocus falvefeciens, R. albus,…
Trong thực tế, người ta thấy chi Pseudomonas và Bacillus thuộc nhóm
hiếu khí là các chi có tần suất phân lập được cao nhất. Ngoài ra, còn có các chi
kị khí phân lập được trong dạ cỏ của động vật nhai lại như Rumicocus
falvefecien, R.albus.
Nhóm xạ khuẩn: Xạ khuẩn là một nhóm vi khuẩn đặc biệt, Gram dương,
hiếu khí, tế bào đặc trưng bởi sự phân nhánh, hệ sợi chia thành khuẩn ty cơ
chất và khuẩn ty khí sinh, bào tử bắn, thường có mặt quanh năm trong các loại
đất. Xạ khuẩn phân giải cellulose thường được phân lập từ các mẫu đất, mùn
rác, mẫu mùn, ở những nơi có chứa cellulose. Một số nhóm xạ khuẩn phân
giải cellulose: Actinomyces, Streptomyces, Thermoactinomyces,
Micromonospora, Proactinomyces.
Xạ khuẩn được ứng dụng phổ biến hiện nay là Streptomyces. Các xạ
khuẩn này thuộc nhóm ưa nóng sinh trưởng phát triển tốt ở nhiệt độ 45-50
0
C
rất thích hợp cho các quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ.
Nhóm nấm: Có nhiều loài nấm có khả năng phân giải cellulose mạnh

nhưng phần lớn chúng thường phân hủy cellulose khi nhiệt độ ở vào khoảng 20
– 30
0
C, pH trong khoảng từ 3,5 - 6,6. Vì vậy, chúng thường phân hủy cellulose
ở giai đoạn cuối của bể ủ, khi nhiệt độ bể ủ lạnh đi. Một số nhóm nấm có khả
năng phân giải cellulose: Trichoderma viride, Penicillium pinophinum, T.
Reesei, Fusarium solani

Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
8

2.3. Cơ sở lý, hóa học của quá trình ủ compost
Vi sinh vật không thể trực tiếp phân huỷ các hợp chất có cấu trúc đại phân
tử không tan trong nước. Hợp chất này chỉ có thể chuyển hoá thành chất đơn
giản như đường, amino acid, mỡ nhờ các enzym ngoại bào của vi sinh vật.
Quá trình phân giải có thể được thông qua 3 con đường sau:
- Hợp chất cácbon tự nhiên thành đường đơn thông qua phân huỷ hoàn toàn
- Mỡ thành đường đơn và axit béo
- Protein thành amôn hoặc nitrat
Trong quá trình phân giải hiếu khí sản phẩm tạo ra sẽ là CO
2
, nước và
muối, được vi sinh vật sử dụng chuyển hoá thành sinh khối vi sinh vật và hình
thành hợp chất humate. Tuy nhiên quá trình ủ compost không bao giờ xảy ra
trong điều kiện hiếu khí hoàn toàn mà luôn kèm theo quá trình phân giải trong
điều kiện yếm khí. Khi đó sản phẩm tạo ra sẽ là các axit hữu cơ mạch ngắn,
H
2
S và rượu. Đây chính là các tác nhân gây mùi khó chịu trong quá trình ủ
compost.

Quá trình ủ compost là quá trình chuyển hoá của các chất có nhiệt năng
cao thành các chất có nhiệt năng thấp, và như vậy luôn luôn gắn liền với việc
thải năng lượng ra môi trường. Do ủ compost là quá trình oxy hoá không hoàn
toàn nên nhiệt năng sinh ra trong quá trình này thấp hơn nhiều so với nhiệt
năng được tạo thành do đốt nguyên liệu. Nhiệt năng sinh ra trong quá trình ủ
compost có tác dụng làm bay hơi nước của khối ủ và làm tăng nhiệt độ môi
trường.
Kết quả nghiên cứu sự biến động nhịêt độ trong quá trình ủ compost từ
một số nguồn nguyên liệu được tập hợp trong bảng 1.


Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
9

Bảng 1: Động thái nhiệt độ trong quá trình ủ compost với một số phế phụ
phẩm nông nghiệp, chế biến (
o
C)
Thời gian
Nguồn cơ chất
Bã bùn mía
Bã dong riềng
Phân gà
Phân trâu, bò
0 giờ
32,5
26,5
32,7
29,8
1 tuần

65,0
64,7
75,3
69,5
2 tuần
55,7
56,2
35,2
34,7
3 tuần
47,5
46,1
32,0
29,0
4 tuần
32,5
26,0
32,0
29,0

Trong qúa trình ủ compost vi khuẩn đóng vai trò chủ đạo bên cạnh xạ
khuẩn và nấm mốc. Vi khuẩn có mặt ở hầu hết các giai đoạn phân giải và tham
gia phân giải tới 90% nguyên liệu. Xạ khuẩn xâm nhiễm vào nguyên liệu
compost chậm hơn vi khuẩn và phát huy tác dụng chủ yếu trong phạm vi nhiệt
độ cao (thermophil phase) đối với các nguyên liệu khó phân giải. Nấm mốc tồn
tại trong điều kiện độ ẩm nguyên liệu thấp và phân giải các nguyên liệu có cấu
trúc phức tạp.
Chế biến compost là quá trình đồng bộ phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố
khác nhau, bao gồm: Thành phần và hàm lượng các chất hữu cơ; Độ ẩm, cấu
trúc nguyên liệu; Hàm lượng các chất dinh dưỡng và khoáng chất; Độ pH;

Nồng độ oxy; Tiềm năng phân giải của vi sinh vật;…
Khả năng có thể phân giải được của một số nguồn nguyên liệu compost
được tổng hợp trong bảng 2
Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
10


Bảng 2: Mức độ phân giải tối đa của một số nguyên liệu compost
Nguyên liệu
Độ phân giải tối đa (%)
Nguyên liệu tự nhiên:
- Xenlulo sau khi xử lý hoá chất
- Xenlulo sau khi xử lý cơ học
- Hemixenlulo
- Lignin
- Mỡ
- Protein

90
50
70
0
40-50
50
Cây trồng
- Cỏ
- Cây thân gỗ lá nhọn
- Cây thân gỗ lá to

60,7

37,5
43,0
Rau, quả
- Táo
- Khoai tây

65,3
63,4
2.4. Điều khiển quá trình ủ compost
a. Độ ẩm:
Vi sinh vật chỉ có thể phát triển trong đống ủ ở điều kiện có có nước, vì
vậy đơn vị nguyên liệu ủ phải được bao bọc bởi nước. Lượng nước tối thiểu
trong nguyên liệu phụ thuộc vào nhu cầu của vi sinh vật, trong khi đó nếu quá
nhiều nước sẽ dẫn đến tình trạng cạnh tranh giữa nước và không khí trong các
kẽ hở của đống ủ. Lượng nước tối thiểu cần thiết cho quá trình ủ khoảng 20%.
Đối với vi sinh vật yếu tố độ hoạt động của nước (giá trị Aw ) có vai trò quyết
định. Trị giá Aw tối thiểu được xác định là 0,94 tương đương với 27% độ ẩm
của giấy báo xé nhỏ. Lượng nước phù hợp nhất của khối ủ khi bắt đầu khoảng
40-60%.
b. Cấu trúc nguyên liệu, nồng độ oxy và quá trình sục khí
Oxy rất cần thiết cho các vi sinh vật hiếu khí. Để đảm bảo oxy cung cấp
cho vi sinh vật thể tích khí trong đống ủ phải đạt khoảng 20-30%. Điều này
phụ thuộc vào tính chất vật lý của nguồn nguyên liệu, khoảng cách giữa các
đơn vị nguyên liêụ với nhau và áp suất khí trao đổi. Nguyên liệu được nghiền
nhỏ có tác dụng làm tăng khả năng phân giải của vi sinh vật song lại làm hạn
Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
11

chế lưu lượng khí trao đổi, vì vậy phải cân đối sao cho hai yếu tố này không
đối nghịch nhau. Thổi khí (sục khí) trong quá trình ủ có tác dụng ổn định nhiệt

độ khối ủ và làm khô nguyên liệu đồng thời tăng cường oxy c
1
gam nguyên liệu khô.
c. Nhiệt độ
Quá trình ủ compost luôn gắn với việc giải phóng năng lượng. Nhiệt độ
đống ủ tăng nhanh hay chậm phụ thuộc vào số lượng và chủng loại nguyên
liệu. Nhiệt độ phù hợp nhất cho quá trình ủ được nhiều nghiên cứu xác định
khoảng 55
o
C. Nhiệt độ tăng lên quá 60
o
C quần thể vi sinh vật trong đống ủ sẽ
giảm mạnh. Với nhiệt độ trên 70
o
C độ hoạt động của vi sinh vật sẽ giảm 10-
15% so với nhiệt độ 60
o
C. Ở nhiệt độ 75-82
o
C người ta không còn xác định
được hoạt động nào của vi sinh vật. Đối với nguyên liệu chứa nhiều xenlulo
nhiệt độ tối ưu được xác định là dưới 55
o
C.
d. Thành phần dinh dưỡng của nguyên liệu
Số liệu trong bảng 1 cho thấy hàm lượng đạm trong các nguồn nguyên liệu
rất khác nhau. Đảm bảo cho quá trình ủ xảy ra tốt nhất cần điều chỉnh tỉ lệ C/N
phù hợp cho nguồn nguyên liệu ủ. Tỷ lệ này được xác định khoảng 20:1 đến
30:1. Đối với nguyên liệu nguồn gốc từ gỗ tỷ lệ C/N có thể cao hơn khoảng
35:1 đến 40:1. Thông thường người ta bổ sung vào nguyên liệu ủ các chất hữu

cơ tự nhiên giàu nitơ như thân cây họ đậu, bột máu Cùng với nitơ photpho
cũng là yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật. Tỷ lệ C/P phù hợp trong
quá trình phân giải được xác định là 200:1. Photpho được bổ sung vào đống ủ
tốt nhất dưới dạng photphat hữu cơ, ngoài ra cũng có thể sử dụng bột quặng
hoặc phân lân hoá học.



Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
12

e. Vi sinh vật khởi động và vi sinh vật làm giàu dinh dưỡng
Nguyên liệu chế biến compost luôn chứa sẵn quần thể vi sinh vật có khả
năng chuyển hoá hợp chất hữu cơ. Đã có nhiều ý kiến cho rằng không cần thiết
phải bổ sung vi sinh vật phân giải chất hữu cơ vào khối ủ, song thực tế nghiên
cứu và triển khai gần đây cho thấy, quá trình ủ compost sẽ xảy ra nhanh hơn
khi được bổ sung vi sinh vật. Người ta thường bổ sung hỗn hợp vi khuẩn, xạ
khuẩn và nấm mốc vào khối ủ sao cho mật độ vi sinh vật đạt khoảng 10
6
-10
7

VSV/g cơ chất. Ngoài ra để làm tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm tạo ra
người ta cũng bổ sung vào khối ủ sinh khối vi sinh vật cố định nitơ tự do và vi
sinh vật chuyển hoá photphat khó tan. Việc bổ sung các loại vi sinh vật có khả
năng phân huỷ xenlulo cao cùng các nguyên tố dinh dưỡng như đạm dạng hữu
cơ, lân dạng quặng photphorit và một số điều kiện môi t
- .
Các vi sinh vật bổ sung trong quá trình sản xuất nhanh phân hữu cơ từ nguồn
phế thải giàu xenlulo là Aspergillus, Trichoderma, Penicillium., Pseudomonas,

Bacillus và Azotobacter
2.5. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng compost
Chất lượng Compost được đánh giá dựa trên 4 yếu tố sau:
- Mức độ lẫn tạp chất (thủy tinh, plastic, đá, kim loại nặng, chất thải hóa
học, thuốc trừ sâu …)
- Nồng độ các chất dinh dưỡng (dinh dưỡng đa lượng N, P, K; dinh
dưỡng trung lượng Ca, Mg, S; dinh dưỡng vi lượng Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co,
Bo …)
- Mật độ vi sinh vật gây bệnh (thấp ở mức không ảnh hưởng có hại tới cây
trồng).
- Độ ổn định (độ chín, hoai) và hàm lượng chất hữu cơ.


Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
13

2.6. Những lợi ích và hạn chế của quá trình ủ compost
a. Lợi ích
Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh: Nhiệt của chất thải sinh ra từ
quá trình phân hủy sinh học có thể đạt khoảng 60
0
C, đủ để làm mất hoạt tính
của vi khuẩn gây bệnh, virus và trứng giun sán nếu như nhiệt độ này được duy
trì ít nhất một ngày. Các sản phẩm của quá trình chế biến Compost có thể thải
bỏ an toàn trên đất hoặc sử dụng làm chất bổ sung dinh dưỡng cho đất.
Thu hồi dinh dưỡng và cải tạo đất: Các chất dinh dưỡng (N, P, K) có trong
chất thải thường ở dạng hữu cơ phức tạp, cây trồng khó hấp thụ. Sau quá trình
làm phân Compost, các chất này được chuyển hóa thành các chất vô cơ như
NO
3

thích hợp cho cây trồng. Sử dụng sản phẩm của quá trình chế biến
Compost bổ sung dinh dưỡng cho đất có khả năng làm giảm thất thoát dinh
dưỡng do rò rỉ vì các chất dinh dưỡng vô cơ tồn tại chủ yếu dưới dạng không
tan. Thêm vào đó, lớp đất trồng cũng được cả ên giúp rễ cây phát triển
tốt hơn.
: Phân người, phân động vật và bùn chứa khoảng 80
– 95% nước, do đó chi phí thu gom vận chuyển và thải bỏ
ủ phân Compost là phương pháp lợi dụng nhiệt của
chất thải sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học làm bay hơi nước chứ
.
Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng: Khi bón phân vi sinh với hàm
lượng dinh dưỡng cao, dễ hấp thụ và chủng loại vi sinh vật đa dạng không
những làm tăng năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu bệnh cho cây trồng hơn
so với các loại phân hóa học khác.
b. Hạn chế
Hàm lượng chất dinh dưỡng trong Compost không thoả mãn yêu cầu.
Do đặc tính của chất thải hữu cơ có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào
thờigian, khí hậu và phương pháp chế biến phân, dẫn đến tính chất của sản
Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
14

phẩm cũng khác nhau. Bản chất của vật liệu làm Compost thường làm cho sự
phân bố nhiệt độ trong khối phân không đồng đều, do đó đôi khi khả năng làm
mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh trong sản phẩm Compost cũng không
hoàn toàn.
Hầu hế nông dân vẫn thích sử dụng phân hóa học vì không quá đắt
tiền,dễ sử dụng và tăng năng suất cây trồng một cách rõ ràng.
3. Những nghiên cứu nƣớc ngoài về xử lý cơ chất hữu cơ
Đã có nhiều biện pháp xử lý rác thải nông nghiệp như đốt, chôn lấp, ủ
phân compost. Ở Australia, Pháp, Indonesia, Malaysia, Miến Điện, Philippine,

Tây Ban Nha và Thái Lan, rơm rạ và vỏ trấu thường được đem đốt. Các nước
Mỹ, Đức, Italia đã xử lý bằng cách chôn vùi chiếm 60-80% rác thải nông
nghiệp [1]. Nhiều nghiên cứu cho thấy vùi rơm rạ vào đất trồng lúa đã làm
năng suất lúa tăng 5-7% so với công thức đốt rơm rạ thành tro bón [11]. Thái
Lan và Indonesia là những quốc gia ở khu vực Đông Nam Á sớm nghiên cứu
đưa rơm rạ vào sản xuất điện (theo Báo điện tử thông tin thương mại Việt Nam
ngày 18/6/2008).
Bên cạnh việc sử dụng nguồn rác thải nông nghiệp để làm nhiên liệu (bao
gồm cả việc đốt trực tiếp lấy nhiệt, đốt lấy nhiệt để chạy các tuôcbin phát điện
hay để nuôi nấm mốc sản sinh etanol, sản xuất nhựa sinh học), để nuôi trồng
thủy sản (trộn vào cùng thức ăn nuôi cá), để làm các vật liệu của công nghiệp
sản xuất đồ gốm, sản xuất các vật liệu hấp phụ dùng trong xử lý nước thải, sản
xuất silic công nghiệp, đa số lượng rác thải còn lại bị đốt bỏ không sử dụng.
Xử lý các phế phụ phẩm nông nghiệp bằng biện pháp hóa học, sử dụng
ammonia (urê) đã được quan tâm nghiên cứu từ lâu, ở Bangladesh (1981) và
các nước Đông Nam Á trong những năm gần đây. Phương pháp này có thể áp
dụng cho các nông trại nhỏ. Tuy nhiên sự ủng hộ từ nông dân đã không được
như mong đợi. Gần đây công nghệ này cũng đã được áp dụng ở Trung Quốc
[27].
Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
15

Trung Quốc là nước sản xuất gạo lớn và tạo ra 230 triệu tấn rơm/rạ mỗi
năm, gồm thân, lá sau khi thu hoạch. Rơm thường được sử dụng làm nguồn
thức ăn cho gia súc, sưởi ấm nhà ở, sản xuất giấy. Tuy nhiên, phần lớn trong số
rơm rạ lại bị tiêu hủy, gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường sinh thái. Các
chuyên gia nghiên cứu thuộc trường Đại học Công nghệ Hóa học Bắc Kinh
đang thử nghiệm phương pháp xử lý rơm bằng NaOH, mội loại dung dịch phổ
biến giống như một loại kiềm ăn da. Tác động của NaOH sẽ phá hủy một số
mắt xích trong hợp chất sinh học khó phá vỡ của rơm/rạ, cho phép hợp chất

trên dễ dàng bị tiêu hủy bởi vi khuẩn. Toàn bộ quá trình sản xuất gas sinh học
sau xử lý bằng NaOH sẽ tăng từ 27-64,5%, nhờ phương pháp này người nông
dân có thêm thu nhập từ sản xuất khí sinh học và điều này đã khuyến khích họ
không đốt rơm/rạ ngoài cánh đồng nữa. Đặc biệt Trung Quốc vừa xây dựng 3
trạm xử lý rơm thí nghiệm và bắt đầu xây dựng nhà máy điện chạy bằng rơm
đầu tiên tại hạt Shanxian, phía đông tỉnh Sơn Đông. Nhiều công nghệ đã được
áp dụng thành công trong xử lý rơm rạ bao gồm xử lý vật lý, hóa học và vi sinh
[27, 30] .
Vì vậy nghiên cứu xử lý rơm rạ thành nguồn thức ăn cho gia súc, nuôi
trồng nấm đã được đầu tư từ lâu, và bởi vì sử dụng phụ phẩm nông nghiệp để
cung cấp thức ăn cho gia súc, phân gia súc sau đó lại được sử dụng làm phân
hữu cơ bón ruộng, đất đai được cải thiện dinh dưỡng, do đó mà năng suất cây
trồng cũng tăng lên, đem lại lợi nhuận cho người nông dân, cũng như trong
việc bảo vệ môi trường.
Ở nhiều nước như Nhật, Pháp, Hà Lan, Trung Quốc nuôi trồng nấm từ phế
thải của ngành nông nghiệp như rơm rạ, mùn cưa, bông phế thải, bã mía, thân
lá ngô đã được chú trọng từ lâu bởi hiệu quả kinh tế từ nghề nuôi trồng nấm
đem lại, nguồn nguyên liệu ít bị cạnh tranh với các ngành sản xuất khác, đồng
thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nguồn bã thải nuôi trồng nấm sau đó lại
được sử dụng để sản xuất phân bón hữu cơ. Hà Lan và Đài Loan là hai nước đã
chế biến và xuất khẩu phân hữu cơ từ bã nấm. Trồng nấm đã trở thành một
Luận văn Thạc sỹ Sinh học Nguyễn Thị Yên
16

ngành công nghiệp thực phẩm lớn được cơ giới hóa toàn bộ từ khâu xử lý
nguyên liệu đến thu hái nên năng suất và sản lượng rất cao [28]. Ở Mỹ đã có
các dự án xây nhà, trường học, thậm chí công sở với các bức tường bằng rơm
rạ vừa không bị thấm nước, chống cháy, bảo toàn được năng lượng bên trong,
vừa có thể chống giông bão, hữu ích cho môi trường.
Theo Chaisit [26] đất ở các khu vực nhiệt đới chứa ít vật chất hữu cơ hơn

đất ở các khu vực ôn đới bởi vì nhiệt độ và ẩm độ cao ở khu vực nhiệt đới sẽ
làm gia tăng quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ. Để giải quyết vấn đề này,
nông dân ở các khu vực nhiệt đới được khuyến cáo nên sử dụng bón phân hữu
cơ hoặc vùi các phụ phẩm nông nghiệp vào đất. Điều này không chỉ làm tăng
lượng hữu cơ trong đất mà còn đảm bảo ổn định năng suất và duy trì dinh
dưỡng đất trong một thời gian dài.
Qua 3 năm các tác giả nghiên cứu trên vùng trồng lúa ở Califonia (Mỹ) đã
cho thấy rằng hạt lúa lấy đi khoảng 45 kg K
2
O/ ha/ năm (1 vụ/ năm), trong khi
rơm rạ lấy đi khoảng gần 160 kg. Khi cả rơm rạ và hạt lúa được lấy đi khỏi
ruộng thì lượng kali mất đi khoảng 210kg K
2
O/ ha/ vụ. Với lượng lớn kali bị
lấy đi như thế này thì dù có bón liều lượng kali thật cao (ví dụ 150kg K
2
O/ ha)
thì cũng chưa bù đắp được cho cây lúa có một nền dinh dưỡng kali bền vững
để có thể đạt được năng suất cao ở các vụ sau. Vì vậy, nếu trả lại rơm rạ cho
ruộng lúa thì lượng bón kali hàng vụ có thể đủ để cân bằng dinh dưỡng kali
cho cây lúa. Ngoài ra nhiều nguyên tố dinh dưỡng khác cũng được trả lại đất
cùng rơm rạ, góp phần làm bền vững và cân bằng dinh dưỡng trong đất lúa
[13]
Hiện nay nguồn rác thải trong nông nghiệp thường được xử lý bằng
phương pháp sinh học, sử dụng công nghệ vi sinh có điều khiển, giảm đáng kể
sự ô nhiễm môi trường do nguồn rác thải này gây ra và đáp ứng nhu cầu về
phân bón hữu cơ vi sinh. Xử lý rác thải nông nghiệp bằng công nghệ lên men
vi sinh vật là nhờ vi sinh vật có sẵn trong rác thải và vi sinh vật thuần chủng bổ
sung trong quá trình xử lý mà rác thải phân hủy thành những phần nhỏ hơn,