Phân lập tuyển chọn vi sinh vật có khả năng phân giải mạnh xenluloza từ phế phụ phẩm nông nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI






NGUYỄN VĂN BÌNH



PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG
PHÂN GIẢI MẠNH XENLULOZA TỪ PHẾ PHỤ PHẨM
NÔNG NGHIỆP




LUẬN VĂN THẠC SĨ






HÀ NỘI, NĂM 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI




NGUYỄN VĂN BÌNH





PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG
PHÂN GIẢI MẠNH XENLULOZA TỪ PHẾ PHỤ PHẨM
NÔNG NGHIỆP



CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 60.44.03.01


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. ðINH HỒNG DUYÊN



HÀ NỘI, NĂM 2014

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của bản thân, ñược xuất phát
từ yêu cầu phát sinh trong công việc ñể hình thành hướng nghiên cứu. Các số liệu
có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ ñúng nguyên tắc và kết quả trình bày trong luận văn
ñược thu thập ñược trong quá trình nghiên cứu là trung thực chưa từng ñược ai công
bố trước ñây.

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Tác giả luận văn



Nguyễn Văn Bình

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ii

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này ñược thực hiện tại phòng thí nghiệm Sinh Học ðất – Khoa
Môi Trường - Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội. ðể hoàn thành ñược luận
văn này tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự ñộng viên, giúp ñỡ của nhiều cá nhân và
tập thể.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến TS. ðinh Hồng Duyên ñã
tận tình hướng dẫn cho tôi trong thời gian thực hiện luận văn.
Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo ñã truyền ñạt lại cho
tôi những kiến thức quý báu trong những năm học vừa qua.
Cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Ban quản lý ðào tạo,
trường ðại học nông nghiệp Hà Nội ñã tạo ñiều kiện cho tôi trong quá trình học tập.
Sau cùng tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc ñến gia ñình ñã luôn tạo ñiều kiện tốt
nhất cho tôi trong suốt quá trình học cũng như thực hiện luận văn.
Do thời gian có hạn và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chưa nhiều nên
luận văn còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận ñược ý kiến góp ý của Thầy/Cô trong
và ngoài trường.
Hà Nội, ngày tháng năm 2014
Tác giả luận văn



Nguyễn Văn Bình

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iii


MỤC LỤC
LỜI CAM ðOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

MỞ ðẦU 1
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Khối lượng và thành phần phế phụ phẩm nông nghiệp 3
1.1.1. Khái niệm phế phụ phẩm nông nghiệp 3
1.2. Các biện pháp xử lí phế phụ phẩm nông nghiệp 7
1.2.1. ðốt 7
1.2.2. Ủ làm phân 7
1.2.3. Biện pháp vùi trực tiếp vào ñất, trên ruộng 8
1.2.4. Sử dụng làm thức ăn chăn nuôi 9
1.3. Cơ sở khoa học của quá trình phân giải chất thải rắn hữu cơ bằng con
ñường sinh học 10

1.3.1. Cấu trúc phân tử và khả năng bền vững của xenluloza 10
1.3.2. Cơ chế phân giải xenlulaza 11
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng ñến sự sinh trưởng, phát triển và sinh enzym
của vi sinh vật 15
1.4. Nghiên cứu về ứng dụng vi sinh vật trong xử lý phế phụ phẩm nông
nghiệp trên thế giới và ở Việt Nam 18
1.4.1. Nghiên cứu trên thế giới 18
1.4.2. Nghiên cứu ở Việt Nam 20

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iv


Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
2.1. ðối tượng nghiên cứu 24
2.2. Phạm vi nghiên cứu 24
2.3. ðịa ñiểm nghiên cứu 24
2.4. Nội dung nghiên cứu 24
2.4.1. Phân lập, tuyển chọn các chủng giống vi sinh vật từ các mẫu
nghiên cứu. 24
2.4.2. ðánh giá ñặc tính sinh học của các chủng vi sinh vật. 24
2.4.3. Sản xuất và ñánh giá chất lượng chế phẩm. 24
2.4.4. ðánh giá khả năng phân hủy rơm rạ của chế phẩm VSV qua kết quả thử
nghiệm ở chậu vại và quy mô nhỏ trên ñồng ruộng trong 35 ngày. 24
2.5. Phương pháp nghiên cứu 24
2.5.1. Vật liệu nghiên cứu 24
2.5.2. Phương pháp lấy mẫu 27
2.5.3. Phân lập vi sinh vật từ các mẫu phế thải 27
2.5.4. ðánh giá ñặc tính sinh học của các chủng vi sinh vật 28
2.5.5. Sản xuất chế phẩm vi sinh vật 30

2.5.6. ðánh giá hiệu quả của chế phẩm vi sinh vật 32
2.5.7. Phương pháp xử lý số liệu 33
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34
3.1. Phân lập, tuyển chọn vi sinh vật từ các mẫu nghiên cứu 34
3.1.1. Phân lập VSV có khả năng phân giải Xenluloza 34
3.1.2. ðánh giá hoạt tính enzym ngoại bào của 57 chủng vi sinh vật 35
3.2. ðánh giá ñặc tính sinh học của V5, T1, X10 và N21 39
3.2.1. Hình thái, kích thước của V5, T1, X10 và N21 39
3.2.2. Lựa chọn môi trường nuôi cấy thích hợp 42

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page v

3.2.3. ðánh giá khả năng thích ứng pH của V5, T1, X10 và N21 45
3.2.4. ðánh giá khả năng thích ứng nhiệt ñộ của V5, T1, X10 và N21 46
3.2.5. ðánh giá khả năng kháng kháng sinh của V5, T1, X10 và N21 48
3.3. Sản xuất chế phẩm vi sinh vật. 51
3.3.1. ðánh giá tính ñối kháng của V5, T1, X10 và N21. 51
3.3.2. Sản xuất và ñánh giá chất lượng chế phẩm vi sinh vật 52
3.4. Xử lý rơm rạ bằng chế phẩm vi sinh vật 57
3.4.1. Kết quả thí nghiệm chậu vại 57
3.4.2. Kết quả xử lý rơm rạ quy mô ñống ủ lớn 58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67
1. Kết luận 67
2. Kiến nghị 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO 69
PHỤ LỤC 75

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Ước tính khối lượng các nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp chính
ở Việt Nam 4

Bảng 2.1. ðịa ñiểm lấy mẫu phân lập vi sinh vật xử lý phế phụ phẩm
nông nghiệp 27

Bảng 3.1. Số lượng chủng vi sinh vật phân lập ñược ở các mẫu nghiên cứu 34

Bảng 3.2. Hoạt tính enzym của 57 chủng vi sinh vật 36

Bảng 3.3. Ảnh hưởng của các môi trường nuôi cấy ñến sinh trưởng và sinh
enzym ngoại bào của các chủng V5, T1, X10, N21. 43

Bảng 3.4. Ảnh hưởng của pH ñến sinh trưởng và sinh enzyme ngoại bào của
4 chủng V5, T1, X10, T1 45

Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến sinh trưởng và sinh enzym ngoại bào
của 4 chủng V5, T1, X10, N21. 47

Bảng 3.6. Khả năng kháng kháng sinh của các chủng N21, V5, X10 và T1 49

Bảng 3.7. Chất lượng của chế phẩm vi sinh vật sau sản xuất 55

Bảng 3.8. Chất lượng chế phẩm Emina 56

Bảng 3.9. Kết quả phân tích các chậu vại sau 35 ngày 57

Bảng 3.10. Diễn biến nhiệt ñộ ñống ủ 60

Bảng 3.11. Kết quả phân tích các ñống ủ sau 35 ngày 62

Bảng 3.12. Khối lượng phân hữu cơ sau khi ủ ở các công thức thí nghiệm 63

Bảng 3.13. Chi phí ñể xử lý 1 tấn rơm rạ 64

Bảng 3.14. Lượng khí thải vào môi trường do ñốt rơm rạ ngoài ñồng ruộng 65


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Lượng rơm rạ trung bình thải ra hàng năm của các nước thuộc khu vực
ðông Nam Á 5
Hình 1.2. Ước tính lượng rơm rạ ngoài ñồng ruộng ở một số tỉnh vùng ñồng bằng
Sông Hồng (ðặng Kim Chi, 2011) 5
Hình 1.3. Quá trình phân hủy xenluloza (Klyosov, 1995) 13
Hình 2.1. Mô hình cấy vạch nghiên cứu tính ñối kháng 30
Hình 3.1. Sự phân bố của VSV trong các nguồn phế thải 35
Hình 3.2. Hoạt tính xenlulaza của V5, T1, X10 và N21 39
Hình 3.3. Khuẩn lạc và hình thái vi khuẩn V5 40
Hình 3.4. Khuẩn lạc và hình thái vi khuẩn T1 40
Hình 3.5. Khuẩn lạc và hình thái sợi xạ khuẩn X10 41

Hình 3.6. Khuẩn lạc và hình thái của chủng nấm N21 42
Hình 3.7. Khả năng gây bệnh lên thực vật của V5, T1, X10 và N21 50
Hình 3.8. Tính ñối kháng của các chủng VSV 52
Hình 3.9. Quy trình sản xuất chế phẩm dạng dịch từ V5, T1 53
Hình 3.10. Quy trình sản xuất chế phẩm dạng bột từ X10 và N21 54
Hình 3.11. Thiết kế ñổng ủ rơm rạ với khối lượng 50kg 59
Hình 3.12. Diễn biến nhiệt ñộ trong ñống ủ 61



Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BVMT : Bảo vệ môi trường
CMC : Cacboxyl methyl cellulose
Cs : Cộng sự
ðBSCL : ðồng bằng sông Cửu Long
ðC : ðối chứng
ðtg : ðồng tác giả
Emina : Effective Microorganisms of Institute of Agrobiology
IRRI
: International Rice Research Institute
MT : Môi trường
MTNC : Môi trường nuôi cấy
N : Nấm
NXB : Nhà xuất bản
PDA : Potato Doxtrose Agar
RA : Ratinaculiapert

RWC : Rice-wheat consortium


RF : Rectusflexibilis
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
TD và MNPB

: Trung du và miền núi phía Bắc
VK : Vi khuẩn
VSV : Vi sinh vật
XK : Xạ khuẩn
SP : Species
S : Spira


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 1

MỞ ðẦU

Hiện nay phế thải là một vấn nạn ảnh hưởng trực tiếp ñến ñời sống con
người, các hoạt ñộng xã hội, quá trình sản xuất, chế biến nông công nghiệp. Phế thải
không chỉ gây ô nhiễm môi trường, gây ñộc hại cho sức khỏe con người, vật nuôi, cây
trồng mà còn làm mất ñi cảnh quan văn hóa ñô thị và nông nghiệp – nông thôn. Phế
thải có nhiều nguồn khác nhau: rác thải sinh hoạt, rác thải ñô thị, phế thải sau thu
hoạch, phế thải từ các nhà máy công nghiệp
Việt Nam là một nước nông nghiệp với khoảng 74% dân số làm nghề nông,
do ñó lượng phế phụ phẩm sau thu hoạch rất lớn và ña dạng. Hàng năm trên ñồng
ruộng ñể lại hàng triệu tấn phế phụ phẩm, bao gồm: rơm rạ, lõi ngô, rễ cây, thân, lá
thực vật… Những phế thải này phần lớn bị ñốt gây ô nhiễm môi trường không khí,

một phần ñổ xuống các mương rãnh làm ô nhiễm nguồn nước, một phần ñể lại trên
ñồng ruộng là ổ sâu bệnh hại cây trồng phát triển. Trong khi ñó ñất ñai canh tác lâu
năm bị thiếu chất dinh dưỡng trầm trọng, có nguy cơ bị thoái hóa rất cao…
Xu thế hiện nay là phát triển nền nông nghiệp bền vững - nền nông nghiệp
hữu cơ. Việc ñó vừa giúp làm sạch, bảo vệ môi trường mà còn tạo ra nguồn phân
hữu cơ cung cấp tại chỗ cho cây trồng, giải quyết sự thiếu hụt về phân hữu cơ; ñồng
thời giảm chi phí phân bón cho người dân. Tuy nhiên, phế phụ phẩm nông nghiệp
có chứa hàm lượng xenluloza cao nên thời gian phân hủy tự nhiên lâu làm mất diện
tích ñồng ruộng gây ảnh hưởng ñến môi trường sinh thái và cảnh quan.
ðịnh hướng hiện nay là dùng các chế phẩm vi sinh vật trong xử lý phế phụ
phẩm nông nghiệp. ðể có ñược chế phẩm vi sinh vật rút ngắn thời gian ủ phế phụ
phẩm ñồng ruộng thì việc phân lập, tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả năng sản
sinh ra enzym ngoại bào xenlulaza, proteaza, amylaza ñể chuyển hóa các chất xơ
sợi thành mùn hữu cơ là việc làm rất quan trọng cần thiết hiện nay. Xuất phát từ
những vấn ñề nêu trên, tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài: “Phân lập, tuyển chọn vi
sinh vật có khả năng phân giải mạnh xenluloza từ phế phụ phẩm nông nghiệp”.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 2




 Mục ñích nghiên cứu
- Phân lập và tuyển chọn ñược ñược một số chủng vi sinh có khả năng phân
giải mạnh xenluloza, protein, tinh bột.
- Sản xuất chế phẩm vi sinh vật ñể xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp.


 Yêu cầu của ñề tài

- Lấy mẫu phế phụ phẩm ñã hoai mục ñể phân lập.
- Các thí nghiệm phải lặp lại, ghi chép rõ ràng, cẩn thận số liệu và thường
xuyên chụp ảnh ghi lại quá trình thực hiện ñề tài ñể làm minh họa.
- ðánh giá các ñặc tính sinh học ñể lựa chọn ñược các chủng VSV có khả
năng phân giải mạnh xenluloza, protein, tinh bột ñể sản xuất chế phẩm.
- Thử nghiệm hiệu quả của chế phẩm VSV sản xuất và so sánh với ñối chứng
và chế phẩm khác thông qua theo dõi các chỉ tiêu ñống ủ.









Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 3

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Khối lượng và thành phần phế phụ phẩm nông nghiệp
1.1.1. Khái niệm phế phụ phẩm nông nghiệp
Phế phụ phẩm nông nghiệp là những sản phẩm phụ thu ñược từ cây trồng sau
khi thu hoạch như: Rơm rạ, thân ngô, thân lạc, ngọn mía, bã mía, cỏ khô, bã sắn,
các loại lá rau…
ðây là loại phế thải có khả năng phân hủy sinh học do nó chứa thành
phần hữu cơ, vi sinh vật có thể phân hủy sử dụng làm dinh dưỡng trong quá
trình sinh trưởng và phát triển của mình. Các chất thải có khả năng phân hủy
sinh học tốt như cỏ dại, lá cây…, các chất có khả năng phân hủy sinh học kém

như: rơm, rạ, thân cây…
Nguồn gốc phát sinh phế phụ phẩm nông nghiệp từ quá trình chế biến các
loại cây công nghiệp, cây lương thực, sản xuất hoa quả, thực phẩm… ðây là nguồn
nguyên liệu khổng lồ luôn luôn tồn tại và ngày càng gia tăng.
1.1.2. Khối lượng và thành phần phế phụ phẩm nông nghiệp
Hiện nay, phế phụ phẩm nông nghiệp chủ yếu ở nước ta bao gồm các loại
như rơm rạ, vỏ trấu, lõi ngô, bã mía, vỏ dừa với tổng lượng lên ñến hàng chục
triệu tấn mỗi năm.
Việt Nam là nước nông nghiệp có nguồn gốc phế thải sau thu hoạch rất lớn
và ña dạng, ñó là: rơm rạ, thân cây ngô, cây ñậu… Trước ñây nguồn phế phụ phẩm
ñược tận dụng triệt ñể như: ủ làm phân, ñun nấu, làm ñộn chuồng hoặc làm thức ăn
gia súc. Ngày nay ñời sống nông thôn ñược cải thiện sức ép ñun nấu không còn gay
gắt, do ñó nguồn phế phụ phẩm sau thu hoạch chủ yếu bị ñốt ngoài ñồng ruộng. ðây
là việc làm gây ô nhiễm môi trường trầm trọng và lãng phí bởi vì trong tro chỉ chứa
chất khoáng.
Nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp ở nước ta ñược ước tính dựa trên khảo sát
khối lượng thực thực tế của từng loại phế phụ phẩm trên 1 ñơn vị diện tích, sau ñó
dựa vào số liệu thống kê về diện tích gieo trồng hàng năm ñể tính ra tổng khối
lượng cho toàn quốc. Khối lượng này ñược quy ñổi ra chất khô ñể tiện cho việc so
sánh, ñánh giá ở bảng sau:

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 4

Bảng 1.1. Ước tính khối lượng các nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp
chính ở Việt Nam
Tên phế phụ phẩm
Diện tích gieo trồng
(Triệu ha/ năm)
Khối lượng phế phụ phẩm

(Triệu tấn chất khô/ năm)
Rơm lúa 8,7 42,6
Cây ngô (ñã thu bắp) 1,15 4,5
Dây lạc 0,76 1,32
Dây lang 0,13 0,15
Ngọn, lá sắn 0,54 0,72
Lá mía 0,30 0,54
Tổng cộng 10,54 49,83
Nguồn: Tổng cục thống kê, 2012
Như vậy, tổng cộng lượng phế phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam cực kỳ lớn,
ñạt ñến 49,83 triệu tấn chất khô/năm, trong ñó rơm lúa chiếm ñến 85,49% tương
ñương với 42,6 triệu chất khô/năm.
Vì vậy việc sử dụng các chủng VSV có khả năng phân giải các chất xơ sợi ñể
phân huỷ rơm rạ, phế thải rau, quả thành mùn và tái chế thành phân hữu cơ sẽ nâng
cao hiệu quả sử dụng rơm rạ, không gây lãng phí ñồng thời trả lại nguồn dinh
dưỡng mất ñi hàng năm cho ñất trồng.
a. Rơm rạ
Theo số liệu thống kê ở Việt Nam, 70% dân số làm nông nghiệp và lúa là
cây trồng chính, do vậy lượng rơm rạ sau thu hoạch là rất lớn, ước khoảng gần
26,9 triệu tấn/ năm ñứng thứ 2 sau Indonesia (so với các nước thuộc khu vực
ðông Nam Á).

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 5


Hình 1.1. Lượng rơm rạ trung bình thải ra hàng năm của các nước thuộc khu vực
ðông Nam Á

Hình 1.2. Ước tính lượng rơm rạ ngoài ñồng ruộng ở một số tỉnh vùng ñồng bằng

Sông Hồng (ðặng Kim Chi, 2011)


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 6

Theo Nguyễn Xuân Thành và cs. (2003) thành phần chính của rơm rạ là
xenluloza. Nếu tính theo sản lượng khô thì trong rơm có: 3 – 4,5% chất ñạm; 1,2 –
2% chất béo; 30% các dẫn xuất không chứa ñạm; 35 – 36% xenluloza; 14 – 15%
chất khoáng.
Như vậy, rơm rạ là nhóm phế phụ phẩm giàu chất xơ và nghèo chất ñạm, do
ñó rất khó phân hủy tự nhiên và có giá trị dinh dưỡng thấp. Vì vậy, việc sử dụng các
chủng vi sinh vật có khả năng phân giải các chất xơ sợi ñể phân hủy rơm rạ thành
mùn và tái chế thành phân hữu cơ bón trả lại cho cây trồng sẽ nâng cao hiệu quả sử
dụng rơm rạ.
b. Thân, lá cây ngô
Quá trình chế biến nông sản ñã thải ra môi trường khoảng 1 triệu tấn lõi ngô
mỗi năm. Mặt khác theo một nghiên cứu gần ñây cho thấy cây ngô sau thu hoạch có
thành phần chính gồm xenluloza (37,2%); hemi-xenluloza (24,1%) và lignin
(17,8%) chứng tỏ khả năng khó phân giải của loại phế phụ phẩm này. Hiện nay, lõi
ngô mới ñược người dân sử dụng một phần làm chất ñốt, một phần rất nhỏ ñược
dùng ñể trồng nấm, còn lại chủ yếu thải bỏ ra ngoài vệ ñường, dòng suối hoặc ñốt
lấy tro nên tất yếu gây ô nhiễm môi trường.
c. Lá và ngọn mía
Lá mía và ngọn mía là phế thải chính của các vùng ñất trồng mía. Lá mía và
ngọn mía chiếm một khối lượng lớn từ 25-30% tổng sản lượng của cây mía, và ñây là
một chất thải ñầu tiên thu ñược từ cây mía.
Trong thời kỳ sinh trưởng phồn thịnh của mía, diện tích lá gấp 6 – 7 lần diện
tích ñất trồng. Thành phần lá mía: hàm lượng C: 46 – 47 %; hàm lượng H: 7 – 7,3 %;
hàm lượng O: 40 – 41 %.

Ngọn mía là phần trên của cây mía ñược chặt bỏ lại trên ñồng ruộng sau khi thu
hoạch cây mía. Ngọn mía bao gồm 3 phần khác nhau: phần lá xanh trên cây, phần bẹ
lá và phần lõi ngọn cây non. Năng suất ngọn mía thay ñổi ñáng kể tùy theo giống mía,
thời gian thu hoạch, ñiều kiện trồng và chăm sóc. Thông thường ngọn mía chiếm
khoảng 10 – 18% tổng sinh khối trên mặt ñất của cây mía. Theo lý thuyết thì lượng
ngọn mía thu ñược từ mỗi ha mía (khoảng 21 tấn) ñủ ñể làm nguồn thức ăn xanh cả

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 7

năm cho 2 con bò hay trong 4 tháng thiếu cỏ của vụ ñông xuân/mùa khô cho 6 con bò.
Trong lá mía, ngọn mía thì xenluloza, hemixenluloza, lignin là 3 thành phần chính.
1.2. Các biện pháp xử lí phế phụ phẩm nông nghiệp
1.2.1. ðốt
ðây là biện pháp khá phổ biến ở nước ta. Quá trình ñốt diễn ra nhanh, dễ làm
và xử lí ñược cùng lúc một lượng lớn chất thải rắn hữu cơ nhưng bù lại nó làm mất
gần như hoàn toàn lượng N. Lượng P mất ñi khoảng 25%, K mất ñi khoảng 20% và
S mất từ 5 – 60%. Lượng dinh dưỡng mất mát lại tuỳ thuộc vào cách thức ñốt.
Nguyễn Xuân Thành và cs., (2000); Lê Văn Nhương và Nguyễn Lan Hương,
(2001) cho rằng biện pháp ñốt gây ra nhiều vấn ñề về môi trường như khói, bụi. ðặc
biệt việc ñốt phế phụ phẩm thường chỉ tập trung vào mùa thu hoạch nên việc ñốt tàn
dư thực vật ñại trà trên diện rộng còn gây ra rất nhiều khó khăn phiền toái cho giao
thông nông thôn. Mặt khác ñốt tàn dư trên ñồng ruộng ñã phá hủy khu hệ vi sinh vật
ñất làm nhiệt ñộ mặt ñất tăng cao gấp nhiều lần bình thường.
Torigue và cs., (2000); Chen, Kang-Shin và cs., (2008) cho rằng biện pháp
ñốt rơm rạ là biện pháp ñơn giản, dễ làm, giảm giá thành, và giảm thiểu sâu bệnh
hại nên nông dân vẫn thường xuyên áp dụng. Nhưng ñây cũng là biện pháp gây mất
mát một lượng lớn chất dinh dưỡng, và gây ô nhiễm môi trường không khí nghiêm
trọng, ảnh hưởng ñến sức khỏe của con người. Vì vậy hiện nay một số nước ñã ban
hành luật cấm ñốt phế thải nông nghiệp trên ñồng ruộng, ví dụ ở Mỹ, Ấn ðộ

1.2.2. Ủ làm phân
Roger (1993) nêu rõ “ủ phân (composting) là quá trình phân huỷ hợp chất
hữu cơ tự nhiên (chủ yếu là ligno – xenluloza) bởi quần thể vi sinh vật (vi khuẩn,
nấm, xạ khuẩn, ñộng vật nguyên sinh…) dưới tác ñộng của ñộ ẩm, nhiệt ñộ không
khí tạo nên sản phẩm cuối cùng là hợp chất mùn và chất dinh dưỡng mà cây trồng
có thể hấp thụ ñược”.
Từ rất xa xưa, con người ñã biết ủ lá cây, phân gia súc thành phân hữu cơ ñể
bón cho cây trồng, mang lại hiệu quả kinh tế cao, ghi nhận tại Ai Cập từ 3.000 năm
trước Công nguyên như là một quá trình xử lý chất thải nông nghiệp ñầu tiên trên

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 8

thế giới. Người Trung Quốc ñã ủ chất thải từ cách ñây 4.000 năm, người Nhật ñã sử
dụng compost làm phân bón từ nhiều thế kỷ. Nhưng việc sản xuất và sử dụng phân
ủ chỉ theo những kinh nghiệm dân gian, chưa có những nghiên cứu ñầy ñủ về
phương pháp này.
Năm 1943, quá trình ủ compost ñược nghiên cứu một cách khoa học và báo
cáo bởi giáo sư người Anh, Howard thực hiện tại Ấn ðộ. Howard ñã ñưa ra
“phương pháp hữu cơ” tức là trộn xác hữu cơ với phân gia súc theo tỉ lệ 3:1 có ñảo
trộn thường xuyên. Ông ñã phát triển phương pháp ủ trên những loại nguyên liệu
khác nhau theo từng lớp và có ñảo trộn ñể tạo ñiều kiện hiếu khí. ðây là phương
pháp Indore, phương pháp mang tên nơi mà Howarf ñang làm việc.
Từ năm 1926 ñến năm 1941, Warksman và cộng tác viên nghiên cứu sự phân
hủy hiếu khí bã thực vật, ñộng vật. Ông ñã kết luận nhiệt ñộ và vi sinh vật có ảnh
hưởng ñến sự phân hủy chất thải hữu cơ.
Năm 1980, Haug ñã ñưa ra kết luận về việc làm phân ủ như sau: ủ chất thải
là quá trình phân giải sinh học các chất hữu cơ dẫn tới sự ổn ñịnh khối ủ trong tồn
trữ và sử dụng như một dạng phân hữu cơ.
Tuy nhiên, Nguyễn Xuân Thành và cs. (2000) cho rằng sử dụng phương pháp

này rất mất thời gian vì có thể khu hệ vi sinh vật có sẵn trong ñống ủ cần một thời
gian nhất ñịnh ñể nhân nhanh sinh khối. Do ñó, nếu phân lập các chủng vi sinh vật
phù hợp, sau ñó tuyển chọn ñánh giá ñặc tính sinh học và nhân sinh khối rồi bổ
sung vào ñống ủ, sẽ rút ngắn thời gian ủ và làm tăng dinh dưỡng của ñống ủ.
Nhìn về tổng thể, quá trình ủ là quá trình phân hủy sinh học các hợp chất
hữu cơ xảy ra do nhóm vi sinh vật dị dưỡng như: vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn và
ñộng vật nguyên sinh, trong ñó vai trò của hệ sinh vật phân giải xenluloza và
ligin là rất quan trọng.
1.2.3. Biện pháp vùi trực tiếp vào ñất, trên ruộng
Danutawat và Nguyễn Thị Kim Oanh (2007) thì phế phụ phẩm sau thu
hoạch ñược vùi trực tiếp vào ñất, sau ñó các vi sinh vật bản ñịa tiến hành nhân sinh
khối, phân huỷ chúng ñể cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng vụ sau, cải thiện các

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 9

ñặc tính lý hoá, sinh học của ñất, nâng cao ñộ phì nhiêu của ñất ñể sản xuất ổn ñịnh
lâu dài. ðây là việc làm không những trả lại cho ñất hầu hết các nguyên tố dinh
dưỡng cây trồng ñã lấy ñi từ ñất, mà còn kiểm soát ñược sâu bệnh và mầm mống
của nó còn sót lại trên những phế thải này.
ðề tài KN 01-10-08, “ Sử dụng hợp lý sản phẩm phụ nông nghiệp nhằm tăng
năng suất cây trồng và ổn ñịnh ñộ phì nhiêu của ñất bạc màu” do ðỗ Thị Xô,
Nguyễn Văn ðại thực hiện ñã chứng minh: vùi phế phụ phẩm nông nghiệp ñã làm
tăng năng suất cây trồng từ 4-21% so với ñối chứng; các công thức vùi phế phụ
phẩm cả 3 vụ cho năng suất cao hơn các công thức ñược vùi phế phụ phẩm 1 vụ;
vùi phế phụ phẩm có thể tiết kiệm ñược phân khoáng.
Việc vùi rơm rạ vào ñất mặc dù tác dụng lên năng suất lúa vụ kế tiếp là
không lớn so với việc lấy rơm rạ ra khỏi ñồng ruộng, nhưng về lâu dài thì ảnh
hưởng này là thấy rõ. Nếu kết hợp song song việc bón phân hàng vụ cho lúa cùng
với việc vùi rơm rạ vào ñất sẽ ñảm bảo ñược dinh dưỡng N, P, K và S cho lúa, và

nhiều khi còn làm tăng ñược dự trữ dinh dưỡng cho ñồng ruộng. Việc vùi rơm rạ
vào ñất ướt , sẽ gây ra tình trạng cố ñịnh tạm thời của ñạm (N) và làm tăng lượng
metan (CH
4
) phóng thích trong ñất, gây ra tình trạng tích lũy khí nhà kính.
Bên cạnh những lợi ích thì việc vùi rơm rạ vào ñất có một số nhược ñiểm
như: tốn thêm chi phí, có thể gây ra một số bệnh lúa, có thể làm chậm sự sinh
trưởng và làm giảm năng suất lúa.
1.2.4. Sử dụng làm thức ăn chăn nuôi
Nguyễn Xuân Trạch (2004) khẳng ñịnh phương pháp sử dụng phế phụ phẩm
làm thức ăn chăn nuôi ñược cho là phương pháp thay thế vững chắc hơn so với
phương pháp ñốt và vùi phế thải hữu cơ vào ñất, ñặc biệt ở những nơi mà thức ăn
gia súc khan hiếm, tuy vậy phạm vi áp dụng của phương pháp cũng chỉ bó hẹp ở các
loại tàn dư thực vật. Phương pháp chế biến rơm rạ, thân cây bắp, ngọn mía, lá
mía… bằng cách xử lý urê – vôi và dùng làm thức ăn cho gia súc có sừng (trâu, bò,
dê, cừu) ñã giúp cho năng suất sữa của bò tăng thêm 10 – 15%, bò thịt tăng trọng
lượng hàng tháng từ 12 – 15kg.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 10

Trước ñây chăn nuôi ở quy mô hộ gia ñình rất phổ biến thì phế thải trong
trồng trọt phần lớn ñược sử dụng làm thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm. Ở miền
núi, do phế phụ phẩm sau thu hoạch ngô thường rất phổ biến nên ở một số nơi
người dẫn vẫn tận dụng thân, lá ñể cho trâu bò ăn thay vì rơm rạ như ở khu vực
ñồng bằng. ðây là biện pháp tận dụng triệt ñể sản phẩm phụ trong trồng trọt ñể tạo
ra năng suất thứ cấp, góp phần thu nhập cho nông dân. Tuy nhiên, việc tận dụng
triệt ñể này lại là một trong những nguyên nhân gây thiếu dinh dưỡng cho ñất trồng.
Hiện nay, do chăn nuôi phát triển theo hướng công nghiệp, thực vật không
ñược sử dụng làm thức ăn mà ñược bỏ lại trên ñồng ruộng khá nhiều. Nhược ñiểm

lớn nhất có thể kể ñến của phương pháp là không áp dụng ñược cho phế thải ngành
gỗ và cụ thể là mùn cưa.
1.3. Cơ sở khoa học của quá trình phân giải chất thải rắn hữu cơ bằng con
ñường sinh học
Do bản chất của phế phẩm nông nghiệp chủ yếu là xenluloza nên việc nghiên
cứu cơ sở khoa học của quá trình phân giải chất thải rắn hữu cơ bằng con ñường
sinh học là một ñiều cần thiết.
1.3.1. Cấu trúc phân tử và khả năng bền vững của xenluloza
Theo Weinberg (1973),

xenluloza là thành phần chính của tế bào thực vật
chiếm khoảng 20% trong một số loài cỏ, 45% trên gỗ và trên 90% trên sợi bông.
Xenluloza kết hợp với hemixenluloza và lignin tạo nên ñộ cứng cho thành tế bào.
Xenluloza là polysacarit mạch thẳng gồm 1.400 ñến 12.000 gốc β – D
glucopyranoza liên kết với nhau bằng liên kết β – 1,4 glucozit thành dạng chuỗi, có
công thức cấu tạo là (C
6
H
10
O
5
)n hay [C
6
H
7
O
2
(OH)
3
]n. Xenluloza có cấu tạo sợi và

các sợi liên kết với nhau bằng các liên kết hydro và các liên kết Vandervan tạo
thành các bó nhỏ gọi là micro fibrin và tạo nên cấu trúc mixen của xenluloza. Các
sợi micro fibrin có chiều rộng từ 100 – 300Å và có chiều dài từ 40 – 100Å.
Theo Coughlan và Folan (1979), trong tự nhiên xenluloza là một trong những
hợp chất khá bền vững, chúng không tan trong nước mà chỉ bị trương lên do hấp thụ
nước. Xenluloza là một chất tương ñối phức tạp chỉ bị thủy phân khi ñun nóng với
axit hoặc kiềm ở nồng ñộ cao, bị thủy phân ở nhiệt ñộ 40 – 50
0
C bởi enzym

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 11

xenlulaza tuy vậy lại bị thủy phân ở ñiều kiện bình thường bởi phức hệ xenlulaza
của vi sinh vật (VSV).
Nguyễn Thị Phương Chi và cs., 2001 cho rằng hàng năm thảm thực vật trên trái
ñất tổng hợp ñược một khối lượng lớn hydrocacbon. Trong ñó tinh bột là thức ăn cho con
người và ñộng vật. Phần còn lại chủ yếu là xenluloza (chiếm tới 50% trên tổng số
hydratcacbon), ít hơn là các thành phần con người và ñộng vật không sử dụng ñược như
lignin, hemixenluloza, vì thế chúng bị ứ ñọng và gây ô nhiễm môi trường.
1.3.2. Cơ chế phân giải xenlulaza
 Sinh tổng hợp xenluloza của vi sinh vật
Reese và cs., 1950 khẳng ñịnh phân giải xenluloza tự nhiên là một quá trình
phức tạp ñòi hỏi sự tham gia phối hợp của phức hệ enzym xenlulaza. Sự ñiều hòa
sinh tổng hợp xenlulaza ñược thực hiện nhờ cơ chế cảm ứng, kìm hãm xenluloza tự
nhiên và các dẫn xuất của chúng là những tác nhân cảm ứng ñặc hiệu với các thành
phần trong phức hệ xenluloza. Quá trình tổng hợp xenlulaza chịu sự ñiều khiển của
bộ máy di truyền và các quá trình sinh hóa. Nhiều tác giả khẳng ñịnh xenlulaza là
enzym cảm ứng và chất cảm ứng tốt nhất là xenluloza và lactoza. Lê Văn Nhương
và Nguyễn Lan Hương (2001) cho rằng thực tế VSV tổng hợp xenlulaza mạnh nhất

trên môi trường có hàm lượng xenluloza cao nhất hay có chất cảm ứng thích hợp.
Vì vậy, có thể coi sự tổng hợp xenlulaza là có tính cảm ứng không chặt chẽ vì
xenluloza là cơ chất không hòa tan, phân tử lớn, bản thân không thể thâm nhập vào
tế bào ñể gây ra các phản ứng sinh hóa. Vì vậy ñể thu ñược nguồn enzym cao người
ta thường sử dụng cơ chất không thể thủy phân như: Bã mía, rơm rạ, giấy loại hoặc
có thể nuôi cấy kết hợp với VSV ñồng hóa tốt xenlobioza.
Agrios, G.N (1997) nhận ñịnh rằng sự kìm hãm tổng hợp xenlulaza xảy ra rất
mạnh mẽ trong môi trường có chứa hydratcacbon dễ tiêu, ñặc biệt là glucoza. Khi
ñó, quá trình sinh tổng hợp xenlulaza chưa bắt ñầu. Thậm chí khi tế bào ñang tổng
hợp xenlulaza người ta bổ sung glucoza thì cường ñộ tổng hợp xenlulaza bị giảm
ngay lập tức.
Nhiều sản phẩm của chu trình Kerbs (axit nitric, succinic…) là chất ức chế
quá trình sinh tổng hợp xenlulaza. Nguồn nitơ hữu cơ tác ñộng rõ rệt tới quá trình

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 12

tổng hợp xenlulaza, khi nuôi Thermoactinomyces trên môi trường có avicel nếu bổ
sung nước chiết nấm men hay pepton thì khả năng sinh C1, C2 sẽ tăng lên.
 Cơ chế phân giải xenluloza
Quá trình phân giải xenluloza của VSV ñược thực hiện bởi phức hệ enzym
xenlulaza. Phức hệ này gồm 3 enzym chủ yếu sau ñây:
- Endoglucanaza hay CMCaza có khả năng cắt ñứt các liên kết bên trong
phân tử xenluloza làm giảm nhanh chiều dài chuỗi, làm tăng chậm các nhóm khử,
thủy phân liên kết β – 1,4 glucozit một cách tùy tiện và giải phóng xenlodextrin,
xenlobioza và glucoza. Enzym này phân giải mạnh mẽ các xenluloza hòa tan nhất là
dạng xenluloza vô ñịnh hình nhưng hoạt ñộng rất yếu ở vùng kết tinh.
- Exoglucanaza có khả năng tấn công chuỗi xenluloza từ ñầu không khử và
giải phóng xenlobioza và glucoza. Enzym này không phân giải xenluloza kết tinh
cũng như các xenluloza hòa tan, tác dụng yếu lên CMC nhưng hoạt ñộng mạnh lên

xenluloza vô ñịnh hình.
Theo Nguyễn Xuân Thành và cs. (2000); Coughlan và Folan (1979); Lafferty
và Maier (1982) nhận ñịnh rằng:
- β – 1,4 glucozidaza hay xenlobiaza có khả năng thủy phân xenobioza hay
xenlo – oligosacazit (xenlodextrin) hòa tan trong nước giải phóng glucoza. Enzym
này có hoạt tính cực ñại trên xenlobioza và hoạt ñộng giảm dần theo chiều dài của
chuỗi xenlodextrin. Chức năng của β – 1,4 glucozidaza chỉ là ñiều chỉnh sự tích lũy
chất cảm ứng của enzym xenlulaza.
Về ñộng học phản ứng của các enzym này, Reese và các cộng sự lần ñầu ñưa
ra cơ chế phân giải vào năm 1950.
Reese Elwyn và cs., (1950) nói rằng enzym C1 tương ứng với endo –
glucanaza là “tiền nhân tố thủy phân” hay enzym không ñặc biệt làm biến dạng
xenluloza tự nhiên thành các chuỗi xenluloza hoạt ñộng có mạch ngắn hơn, sau ñó
enzym Cx tương ứng với exo – glucanaza tiếp tục phân cắt, giải phóng các ñường
hòa tan và cuối cùng tạo thành glucozo dưới tác dụng của xenlobioza.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 13

Năm 1988, Klyosov và các cộng sự lại cho rằng quá trình chuyển hóa
xenluloza có thể xảy ra do nhiều phức hệ enzym xenlulaza, sơ ñồ sau thể hiện
những bước chính của quá trình thủy phân xenluloza:


Hình 1.3. Quá trình phân hủy xenluloza (Klyosov, 1995)
Với E
1
: Endoglucanaza E
3
: Xenlobioza

E
2
: Xenlobiohydrolaza E
4
: Exoglucozidaza
Con ñường (4) E
4
là enzym xúc tác, nhưng trong trường hợp còn có cả E
1

hay E
2
có khi cả hai enzym này cùng xúc tác với E
4.

Con ñường (5) ngoài E
1
còn có cả E
2
cùng xúc tác.
Klyosov (1995) khẳng ñịnh các thành phần trên ñi theo con ñường nào phụ
thuộc vào cấu trúc phân tử cơ chất và mức ñộ polime hóa, ñiều kiện thủy phân,
thành phần phức hợp xenlulaza và một số yếu tố khác.
 Vi sinh vật phân giải xenluloza:
Trong tự nhiên, khu hệ VSV có khả năng phân giải xenluloza rất ña dạng và
phong phú ngoài nấm mũ lớn (Mushrooms) còn bao gồm cả vi khuẩn, nấm, xạ
khuẩn. ðể phân giải xenluloza tự nhiên ñòi hỏi sự tham gia phối hợp của phức hệ
enzym xenlulaza rất phức tạp. Các VSV thường không có khả năng tạo ra ñược một
tỉ lệ các enzym cân ñối. Vì thế trong quá trình phân giải xenluloza cần có sự hiệp
ñồng ñể tạo ra phức hệ enzym xenlulaza hoàn chỉnh.

+ Nấm sợi
Sin (1951) nấm sợi là nhóm có khả năng tiết ra ngoài môi trường một lượng
lớn các thành phần enzym có trong phức hệ xenlulaza nên khả năng phân giải
xenluloza của nấm là rất mạnh. Loài nấm tiêu biểu là: Trichoderma với ñại diện là
Xenluloza ba
n
ban ñầu
E
(1)
Xenlubigosaccori t
E
(2)
Xenlobioza
E
3
(3)
Glucoza
E
4
(4)
E
(5)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 14

Trichoderma reesei, Trichoderma viride, tiếp ñến là Aspergillus niger, Fusarium
solani, Penicillim pinophinum, Sporotrichum pulverulentum.
Các loài nấm khác nhau có khả năng phân giải xenluloza khác nhau. Mandels
và các cộng sự nhận thấy rõ ảnh hưởng của nguồn cacbon ñối với nấm Trichoderma

viride. Nguồn cacbon thích hợp cho tổng hợp xenlulaza ở Aspergillus fumigatus ưa
ấm và ưa nhiệt là giấy lọc hay rơm nghiền. Ở Aspergillus tereus là giấy lọc còn ở
Trichoderma viride là hỗn hợp cám và củ cải ñường. Bổ sung các chất dễ ñồng hóa
như gluco xenlobioza vào môi trường nuôi cấy chứa xenluloza có thể làm pH của
môi trường giảm ñi cùng sự giảm hoạt tính xenlulaza của các chủng nấm
Trichoderma.
Các loài nấm phân giải xenluloza thường gặp trong ñống ủ như: Alternaria,
Aspergillus, Chaetominum, Copprinus, Fomes, Fusarium, Myrotheccium, Penicillium,
Polypones, Rhizoctonia, Rhizopus, Trichoderma, Verticilli …
+ Jacob (1908) ñã nhận ñịnh về Vi khuẩn (VK) như sau: ðã có rất nhiều công
trình nghiên cứu về VK phân giải xenluloza. Năm 1785 lần ñầu tiên L.Popov ñã phát
hiện ra rằng các VK kỵ khí tham gia vào quá trình lên men xenluloza. Thế kỷ 19 các
nhà khoa học ñã phân lập ñược một số VSV kỵ khí có khả năng phân giải xenluloza
từ phân và dạ cỏ của ñộng vật nhai lại.
Sin (1951) cho rằng vi khuẩn cũng có khả năng phân giải xenluloza nhưng
cường ñộ không mạnh bằng nấm sợi. Do vậy ñể phân giải xenluloza tự nhiên, các
loài VK khác nhau phải phối hợp với nhau ñể cùng phân giải trong mối quan hệ hỗ
sinh. Các VK hiếu khí có khả năng phân giải xenluloza khá mạnh như
Cellulomonas, Vibrio, Archomobacter. Một số niêm vi khuẩn có khả năng này thì
ñáng chú ý là Cytophara, Sporocytophara, Soragium…
+ Xạ khuẩn (XK): Bên cạnh nấm và VK, XK cũng có khả năng phân giải
xenluloza, ñáng chú ý là Streptomyces, Actinomyces, Nocardia, Mycromonospora.
Sin (1951) nhận ñịnh XK phân giải xenluloza ñược phân lập từ các mẫu ñất,
mùn rác, mẫu bùn, những nơi có chứa xenluloza. Người ta thường sử dụng XK ñặc
biệt là Streptomyces trong việc phân hủy rác sinh hoạt. Những XK này thường

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 15

thuộc nhóm ưa nhiệt, sinh trưởng, phát triển tốt ở nhiệt ñộ 45

0
– 50
0
C, rất thích hợp
với quá trình ủ rác thải.
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng ñến sự sinh trưởng, phát triển và sinh enzym của vi
sinh vật
a) ðộ ẩm
Eliot (1997); Ken-Ichiro và cs., (1999) ñã cho rằng ñộ ẩm của ñống ủ là yếu
tố rất quan trọng ảnh hưởng ñến số lượng, thành phần và hoạt ñộng của vi sinh vật,
vì vậy ñộ ẩm ảnh hưởng ñến nhiệt ñộ và thời gian kết thúc quá trình ủ. Trong quá
trình ủ phân, vi sinh vật cần ñộ ẩm ñể phân huỷ chuyển hoá các chất dinh dưỡng
thành các chất mới, mặt khác khi hoạt ñộng vi sinh vật cũng tạo ra nước.
Eliot (1997); Waskman and Gerretsen (1931) khẳng ñịnh rằng ñộ ẩm cao quá
65% sẽ ngăn cản dòng khí thổi vào ñống ủ do nguyên liệu quá ướt, các khe hổng sẽ bị
lấp ñầy nước làm giảm diện tích tiếp xúc của phế thải với không khí, các vi sinh vật
hiếu khí không phát triển ñược, quá trình yếm khí xảy ra gây khó chịu, ñồng thời kéo
dài thời gian ủ. Nếu ñộ ẩm quá thấp ở dưới mức 40% sẽ không ñủ nước cho các hoạt
ñộng trao ñổi chất của các vi sinh vật, do ñó quá trình ủ sẽ chậm lại. Còn nếu ñộ ẩm ở
dưới mức 20% thì chỉ còn rất ít vi sinh vật hoạt ñộng. ðộ ẩm thích hợp nhất cho quá
trình ủ là 40 – 60%.
b) pH
Theo Roger (1993); Jan Beyea and cs., (1995), pH ban ñầu của nguyên liệu
dùng làm phân ủ cần dao ñộng trong khoảng 5-7. Giai ñoạn ñầu của quá trình ủ
thường pH bằng 6, sau 2-4 ngày pH giảm xuống 5 do axit hữu cơ ñược sinh ra, tại
thời ñiểm này các loại nấm chịu axit ñóng vai trò cực kỳ quan trọng trong ñống ủ.
Tuy nhiên, trong quá trình ủ khi nhiệt ñộ tăng cao, các vi sinh vật nhanh chóng
phân huỷ các axit hữu cơ này, do ñó pH dần dần tăng lên ñến mức trung tính thậm
chí hơi kiềm (pH 7,5-8,5)
Theo Jan Beyea và cs. (1995), việc khống chế pH trong ủ hiếu khí là không

quan trọng lắm, nhưng nếu xảy ra quá trình yếm khí sẽ sinh ra nhiều axit hữu cơ do ñó
làm giảm pH của ñống ủ. Cho cacbonat, vôi và các chất có tính kiềm khác vào trong