Nghiên cứu xử lý rơm rạ trên đồng ruộng bằng một số chế phẩm sinh học

TÓM TẮT
Đề tài “Xử lý rơm rạ trên đồng ruộng bằng một số chế phẩm sinh học”
được thực hiện với mục tiêu (i) Khảo sát sự phân hủy rơm rạ thông qua sự
thay đổi trọng lượng rơm và tỉ số C/N; (ii) Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế
phẩm sinh học đến quá trình xử lý rơm rạ trên đồng ruộng; (iii) Khảo sát thành
phần hóa học đất nhằm đánh giá vai trò của chế phẩm sinh học trong điều kiện
cày vùi rơm rạ.
Thí nghiệm được bố trí vào mùa xuân hè trên đất ruộng nông dân xã Hậu
Mỹ Trinh huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 5
nghiệm thức và 3 lần lặp lại: 1) đốt rơm theo phương thức người dân; 2) cày
vùi rơm vào đất; 3) cày vùi rơm + chế phẩm Biomix vào đất; 4) cày vùi rơm +
chế phẩm Trichomix-DT vào đất; 5) cày vùi rơm + chế phẩm AT vào đất.
Kết quả thí nghiệm cho thấy:
(i) Sau khi kết thúc thí nghiệm, trọng lượng rơm còn lại ở các nghiệm
thức vùi rơm với chế phẩm (26,89% – 27,99%) không khác biệt về thống kê
và thấp hơn nghiệm thức vùi rơm không chế phẩm (34,39%). Tỉ số C/N của
rơm khi vùi với Trichomix-DT thấp nhất (40,27) và khác biệt có ý nghĩa thống
kê so với các biện pháp xử lý khác.
(ii) Vùi rơm với chế phẩm có thời gian phân hủy rơm rạ ngắn hơn so với
không sử dụng chế phẩm. Cụ thể là thời gian phân hủy rơm rạ khi xử lý với
Biomix là 50 ngày, Trichomix-DT và AT là 60 ngày, khi không dùng chế
phẩm là 70 ngày.
(iii) Hàm lượng Ndễ tiêu, Pdễ tiêu trong đất ở các nghiệm thức vùi rơm có
chế phẩm cao hơn nghiệm thức vùi rơm không chế phẩm và đốt rơm. Sau khi
thí nghiệm kết thúc, vùi rơm với Trichomix-DT có hàm lượng Ndễ tiêu cao nhất
(23,70 mg/kg). Hàm lượng Pdễ tiêu không khác biệt về thống kê ở các nghiệm
thức sử dụng chế phẩm (19,64 mg/kg– 20,45 mg/kg). Tỉ số C/N trong đất ở
các nghiệm thức vùi rơm với chế phẩm tương đương nhau (14,63 – 15,52) và
thấp hơn khi vùi rơm không có chế phẩm (18,57) và đốt rơm (19,61).
Chế phẩm Biomix có triển vọng nhất trong ứng dụng xử lý rơm rạ do cho
thời gian phân hủy rơm rạ ngắn nhất (50 ngày), khả năng bổ sung chất dinh

dưỡng (đạm, lân), cải thiện C/N cho đất tương đương với chế phẩm
Trichomix-DT và AT.
Từ khóa: chế phẩm sinh học, vùi rơm, chất hữu cơ, xử lý rơm rạ, phân hủy

ii


ABSTRACT
The research entitled “Treated rice straw in the field by probiotics” was
carried out to target (i) study the effects of probiotics in rice straw treatment
on the field and (ii) Survey soil chemical components to assess the role of
probiotics when rice straw was disposed by different conditions.
The experiment was designed in the farmer’s field in the Spring Summer crop at Hau My Trinh village Cai Be dwastrict, Tien Giang province.
Randomized complete block method was used to design the experiment with 5
treatments and 3 replications : 1) rice straw was burned by local farmer’s
method; 2) Rice straw was buried in soil; 3) Rice straw +Biomix probiotics
was buried in soil; 4) Rice straw+Trichomix-DT probiotics was buried in soil;
5) Rice straw+AT Compost probiotics was buried in soil.
Experimental result shows that:
i) After the end of the experiment, straw weight remaining in rice straw
was buried with probiotics treatments (26,89% – 27,99%) wasn’t statistical
significant, but it’s lower than rice straw was buried without probiotics
treatment (34,39%). Rice straw C/N ratio which was disposed by TrichomixDT was lowest (40,27) and was statistical significant difference from the
others.
ii) Using probiotics rice straw decomposition was faster than without
use. Namely, rice straw was disposed by Biomix have decomposing time about
50 days; Trichomix-DT and AT about 60 days; without probiotics about 70
days.
iii) Soil Navailable and Pavailable content in the buried rice straw with
probiotics treatments was higher than the others. After the end of the

experiment, soil Navailable content of rice straw was buried with Trichomix-DT
treatment was highest (23,70 mg/kg); soil Pavailable content of rice straw was
buried with probiotics treatment wasn’t statistical significant (19,64 mg/kg–
20,45 mg/kg). Soil C/N ratio of rice straw was buried with probiotics
treatments was from 14,63 to 15,52 (not statistical significant). It’s lower than
rice straw was buried without probiotics treatment (18,57) and burned rice
straw (19,61).
With three kinds of probiotics, Biomix may be the best choice to aplicate
for rice treatment. Because of its short decomposing time (50 days), its ability
to add soil nutrients (nitrogen, phosphorus) and improve soil C/N ratio as well
as the others (Trichomix-DT, AT).
Key words: Probiotics, buried rice straw, organic, decomposition, rice straw
treatment

iii


MỤC LỤC
Chương 1: Giới thiệu ..........................................................................................1
Chương 2: Lược khảo tài liệu ............................................................................3
2.1. Tình hình sản xuất lúa của tình Tiền Giang ...................................................3
2.1.1 Hiện trạng canh tác ......................................................................................3
2.1.2 Tham canh lúa nước và môi trường đất .......................................................4
2.2 Các hình thức quản lý rơm rạ ở Việt Nam......................................................5
2.2.1 Sử dụng rơm tại ruộng .................................................................................6
2.2.2 Các hình thức mang rơm ra khỏi ruộng .......................................................7
2.3 Sự phân bố dưỡng chất trong rơm rạ ..............................................................9
2.3.1 Khối lượng rơm rạ .....................................................................................10
2.3.2 Thành phần rơm rạ .....................................................................................10
2.3.3 Ảnh hưởng của việc vùi, đốt rơm rạ lên phì nhiêu đất và năng suất lúa ...11

2.4 Tổng quan về chất hữu cơ .............................................................................12
2.4.1 Sự chuyển hóa chất hữu cơ trong đất.........................................................12
2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phân giải chất hữu cơ trong đất............13
2.4.3 Vai trò của chất hữu cơ đối với sự tăng trưởng của cây trồng ..................14
2.4.4 Vai trò chất hữu cơ trong canh tác nông nghiệp ........................................14
2.5 Sự phân hủy cellulose và lignin trong rơm rạ ...............................................15
2.5.1 Vi sinh vật phân giải cellulose ...................................................................15
2.5.2 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phân giải cellulose ...................16
2.5.3 Sự phân giải lignin của vi sinh vật.............................................................18
2.6 Môi trường đất lúa ........................................................................................19
2.7 Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa...................................................................21
2.7.1 Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa .......................................................21
2.7.2 Điều kiện đất đai ........................................................................................22
2.8 Chế phẩm sinh học phân hủy trực tiếp rơm rạ trên đồng ruộng ...................23
2.8.1 Chế phẩm Biomix ......................................................................................23
2.8.2 Chế phẩm Trichomix – DT ........................................................................23
2.8.3 Chế phẩm Bio – decomposer .....................................................................24
2.9 Các công trình nghiên cứu về biện pháp xử lý rơm rạ .................................25

iv


Chương 3: Phương pháp nghiên cứu ..............................................................27
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ................................................................27
3.2 Phương tiện nghiên cứu ................................................................................27
3.3 Phương pháp thực hiện .................................................................................27
3.3.1 Bố trí thí nghiệm ........................................................................................27
3.3.2 Các bước tiến hành thí nghiệm ..................................................................29
3.3.3 Phương pháp thu mẫu và phân tích mẫu....................................................31
3..4 Phương pháp xử lý số liệu ...........................................................................34

Chương 4: Kết quả và thảo luận .....................................................................35
4.1 Khảo sát sự phân hủy rơm rạ ........................................................................35
4.1.1 Sự thay đổi trọng lượng khô của rơm rạ trong túi lưới..............................35
4.1.2 Diễn biến tỉ số C/N của rơm trong túi lưới ................................................37
4.1.3 Thời gian kết thúc quá trình phân hủy rơm rạ ...........................................39
4.2 Ảnh hưởng của các biện pháp xử lý rơm rạ trên đồng ruộng đến
tính chất đất và năng suất lúa ........................................................................39
4.2.1 Sự thay đổi dung trọng đất trước và sau thí nghiệm ..................................39
4.2.2 Diễn biến pH đất ........................................................................................40
4.2.3 Độ dẫn điện (EC) trong đất ........................................................................43
4.2.4 Diễn biến hàm lượng cacbon trong đất ......................................................45
4.2.5 Diễn biến hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất ..............................................46
4.2.6 Diễn biến hàm lượng đạm tổng số trong đất .............................................48
4.2.7 Diễn biến hàm lượng lân dễ tiêu trong đất ................................................50
4.2.8 Diễn biến tỉ số C/N của đất ........................................................................53
4.2. 9 Năng suất lúa trong từng nghiệm thức......................................................55
4.3 Hiệu quả xử lý rơm rạ của các chế phẩm sinh học .......................................56
4.3.1 Hiệu quả phân hủy rơm rạ .........................................................................56
4.3.2 Hiệu quả cải thiện tính chất đất và năng suất lúa ......................................56
Chương 5: Kết luận và kiến nghị ....................................................................58
5.1 Kết luận .........................................................................................................58
5.2 Kiến nghị.......................................................................................................58
Tài liệu tham khảo ............................................................................................59
v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng diện tích trồng lúa phân theo huyện (ha) ....................................3
Bảng 2.2: Bảng sản lượng lúa phân theo huyện (tấn) ...........................................4
Bảng 2.3. Thành phần hóa học của rơm rạ .........................................................10

Bảng 4.1: Tỉ số C/N trong rơm theo nghiệm thức và thời gian ..........................37
Bảng 4.2: Thời gian kết thúc sự phân hủy của rơm rạ ở các nghiệm thức .........39
Bảng 4.3: Hàm lượng cacbon (%) theo nghiệm thức và thời gian .....................45
Bảng 4.4: Hàm lượng đạm tổng số (%N) theo nghiệm thức và thời gian ..........49
Bảng 4.5: Hàm lượng lân dễ tiêu (mg/kg) theo nghiệm thức và thời gian .........51
Bảng 4.6: Tỉ số C/N của đất theo nghiệm thức và thời gian...............................53
Bảng 4.7: Hiệu quả phân hủy rơm rạ của các chế phẩm sinh học ......................56
Bảng 4.8: Các chỉ tiêu hóa – lý đất và năng suất lúa khi kết thúc thí nghiệm ....57

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ chuyển hóa chất hữu cơ ............................................................13
Hình 2.2: Cấu trúc phân tử cellulose ..................................................................15
Hình 2.3: Một số loài vi sinh vật có khả năng phân giải Cellulose ....................16
Hình 2.4: Các đơn vị cơ bản của lignin ..............................................................18
Hình 2.5: Một số loại sinh vật phân giải lignin ..................................................19
Hình 2.6 : Chế phẩm Trichomix-DT ..................................................................24
Hình 2.7: Chế phẩm AT sử dụng trong thí nghiệm ............................................25
Hình 3.1: Sơ đồ minh họa cách bố tr th nghiệm ...............................................28
Hình 3.2: Bố trí thí nghiệm trên đồng ruộng ......................................................29
Hình 3.3: Bố tr các túi lưới chứa rơm trong th nghiệm ....................................31
Hình 4.1: Diễn biến trọng lượng khô của rơm còn lại (%) theo thời gian..........35
Hình 4.2: Sự giảm trọng lượng rơm sau khi kết thúc thí nghiệm .......................36
Hình 4.3: Tương quan giữa C/N và trọng lượng rơm ở
nghiệm thức vùi rơm .................................................................... 38
Hình 4.4: Dung trọng đất trước và sau thí nghiệm .............................................40
Hình 4.5: Diễn biến pH đất ở các biện pháp xử lý rơm rạ khác nhau ................41
Hình 4.6: Diễn biến pH đất ở các nghiệm thức xử lý rơm rạ bằng CPSH .........42

Hình 4.7: Diễn biến EC trong đất ở các biện pháp xử lý rơm rạ khác nhau.......43
Hình 4.8: Sự thay đổi EC đất ở các điều kiện xử lý ...........................................44
Hình 4.9: Diễn biến đạm dễ tiêu trong đất theo thời gian ..................................47
Hình 4.10: Hàm lượng đạm dễ tiêu ở các điều kiện xử lý ..................................48
Hình 4.11: Hàm lượng lân dễ tiêu ở các điều kiện xử lý ....................................52
Hình 4.12: Sự thay đổi C/N ở các điều kiện xử lý..............................................54
Hình 4.13: Năng suất lúa (tấn/ha) ở các điều kiện xử lý ....................................55

vii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
EC: Độ dẫn điện
CEC: Khả năng trao đổi Cation
CHC: Chất hữu cơ
NT: Nghiệm thức
ĐC: Đối chứng
C/N: tỉ số Cacbon/Nitơ
N: Nitơ
P: Phospho

viii


CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU
Đồng bằng sông Cửu Long có diện tích trồng lúa lớn nhất nước khoảng 3,86
triệu ha (Tổng cục Thống kê Việt Nam, 2009). Nông dân có tập quán canh tác lúa từ
hai vụ đến ba vụ trong năm và lượng rơm rạ còn lại sau thu hoạch lúa Đông Xuân
trung bình là 4,5 tấn/ha (Nguyễn Thành Hối, 2008). Ước tính có khoảng 17,4 triệu

tấn rơm rạ trong năm được thải ra.
Hiện nay, vấn đề xử lý rơm rạ sau mỗi vụ thu hoạch trên thực tế chưa có biện
pháp hữu hiệu. Hầu hết rơm rạ sau thu hoạch được đốt hoặc chuyển đi nơi khác mà
không được hoàn trả lại cho đất vì vậy đất ngày càng bị suy giảm độ phì nhiêu
(Moorman, 1989). Việc lấy đi rơm rạ khỏi đồng ruộng đã làm giảm carbon hữu cơ
một cách đáng kể. Nếu hàm lượng hữu cơ ban đầu là 3,56% và rơm rạ sau thu
hoạch được lấy ra khỏi ruộng thì sau 10 năm canh tác 2 vụ lúa/năm hàm lượng
carbon hữu cơ chỉ còn 3,03%, sau 50 năm là 1,59% (Theo Trần Quang Tuyến, 2001
được trích bởi Trần Thị Ng c Sơn et al., 2011). Do đó, rơm rạ sau thu hoạch cần
được trả lại cho đất. Hiện tượng đốt đồng hàng loạt ở bất kể thời gian nào, gây ô
nhiễm môi trường không khí nghiêm tr ng, là một trong những hậu quả dẫn đến
biến đổi khí hậu. Theo ước tính nếu đốt 1 tấn rơm thì sẽ thải ra 36,32 kg khí CO;
4,54 kg Hydrocarbon và 3,18 kg bụi tro và 56,00 kg CO2 (Jefferey Jacobs et al.,
1997; trích bởi Lưu Hồng Mẫn, 2010). Các thành phần này góp phần gây hiệu ứng
nhà kính, ô nhiễm môi trường không khí và ảnh hưởng không nhỏ tới sức khỏe
người dân. Bên cạnh đó, xử lý rơm rạ không tốt, sẽ gây mùi hôi thối khi rơm rạ
phân hủy, và sản sinh ra nhiều độc tố như H2S, CH4, C2H4...Các acid hữu cơ có thể
gây ngộ độc cho rễ lúa, làm cản trở quá trình sinh trưởng và phát triển, tỷ lệ nhánh
hữu hiệu thấp, tỷ lệ lép cao dẫn đến giảm năng suất lúa (Mai văn Quyền, 2001).
Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rơm rạ sau khi thu hoạch có thể là nguồn phân
bón hữu cơ rất tốt sau khi phân hủy, giúp hoàn trả lại chất dinh dưỡng cho đất, cải
thiện độ phì của đất. Mặt khác, hiện nay công tác thu hoạch lúa chủ yếu được tiến
hành bằng các phương tiện cơ giới (máy gặt đập liên hợp) nên việc phân hủy rơm rạ
ngay trên đồng ruộng rất thuận tiện và giúp giảm lao động vận chuyển rơm rạ ra
khỏi ruộng. Điều này giúp người nông dân giảm chi phí sử dụng phân bón, chi phí
sản xuất và giảm các tác động gây ô nhiễm môi trường. Do rơm rạ có tỉ số C/N cao
nên thời gian phân hủy tự nhiên sẽ rất dài trong điều kiện ngập nước (Nguyễn
Thành Hối, 2008). Hiện nay các nhà nghiên cứu đã cho ra đời nhiều loại chế phẩm
sinh h cnhằm thúc đẩy quá trình phân hủy của rơm rạ.Thời gian và hiệu quả xử lý
của các chế phẩm sinh h c này sẽ thay đổi tùy thuộc vào điều kiện canh tác và môi

1


trường tại địa phương, nên cần có loại chế phẩm sinh h c và cách thức xử lý phù
hợp để đạt được hiệu quả xử lý rơm rạ cao.
Từ những vấn đề trên, đề tài:“Xử lý rơm rạ trên đồng ruộng bằng một số
chế phẩm sinh học” được thực hiện nhằm các mục tiêu sau:
Mục tiêu tổng quát:
Góp phần tìm ra giải pháp xử lý rơm rạ hiệu quả, hạn chế việc đốt đồng và
hoàn trả dinh dưỡng, cải thiện độ phì cho đất.
Mục tiêu cụ thể:
+ Đánh giá sự thay đổi tr ng lượng rơm, tỉ số C/N trong rơm theo thời gian
nhằm khảo sát sự phân hủy rơm rạ.
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế phẩm sinh h c đến quá trình xử lý rơm
rạ trên đồng ruộng.
+ Khảo sát thành phần hóa h c đất nhằm đánh giá vai trò của chế phẩm sinh
h c trong điều kiện cày vùi rơm rạ.

2


CHƢƠNG 2
LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Tình hình sản xuất lúa của tỉnh Tiền Giang
2.1.1. Hiện trạng canh tác
Trong khu vực đồng bằng sông Cửu Long, Tiền Giang là một tỉnh sản xuất lúa
lớn bao gồm 10 đơn vị hành chính, bao gồm 01 thành phố, 01 thị xã và 08 huyện
với diện tích 2.508 km2. Dân số tỉnh Tiền Giang là 1.682.601 người.
Diện tích đất tự nhiên 250.830,34 ha, đất nông nghiệp 191.390,54 ha trong

trong đó đất trồng lúa 86.597,88 ha. Phần lớn các huyện đều sản xuất lúa ba vụ,
trong đó huyện Cái Bè và huyện Cai Lậy là hai huyện sản xuất lúa ba vụ liên tục
trong năm và có diện tích lúa lớn nhất trong tỉnh.
Bảng 2.1: Bảng diện tích trồng lúa phân theo huyện (ha)
Đơn vị
Đ.Xuân

2006
H.Thu
sớm

Đ.Xuân

-

H.Thu
chính
vụ
571

2010
H.Thu
Sớm

Đ.Xuân

-

H.Thu
chính

vụ
626

2011
H.Thu
Sớm

623

-

H.Thu
chính
vụ
609

Mỹ Tho

572

635

TX Gò Công

1.661

-

1.657

4.828

-

4.829

4.753

-

4.815

Tân Phước

5.391

2.085

3.974

5.788

3.333

4.445

6.002

3.931

4.710

Cái Bè

18.713

18.193

18.536

17.622

17.306

17.466

17.495

17.212

17.457

Cai Lậy

16.529

16.413

16.874

16.282

16.374

16.302

16.100

15.662

15.693

Châu Thành

598

3.149

3.491

5.177

2.768

4.647

5.140

2.822

4.614

Chợ Gạo

9871

-

9.863

8.737

-

8.581

8.530

-

8.158

G.Công Tây

11.947

-

11.928

11.207

-

10.856

11.087

-

10.549

G.Công Đông

13.277

-

14.127

11.262

-

10.491

11.159

Tân Phú
Đông

-

-

-

351

-

2.248

334

11.200
-

2.347

(Nguồn: Cục thống kê Tiền Giang. Niên giám thống kê, 2011.)
Bảng 2.1 cho thấy hàng năm sảm lượng lúa ở Tiền Giang nói chung và
huyện Cái Bè nói riêng là rất lớn. Sản xuất lúa liên tục 3 vụ/năm, để chuẩn bị vụ
mới nông dân đốt đồng nhằm tận dụng thời gian và chi phí cho vụ mới. Tuy nhiên
đốt đồng sẽ mất đi lượng lớn chất hữu cơ và ảnh hưởng môi trường (Gadde et al,
2009). Nguyễn Thành Hối (2008) nghiên cứu cho thấy rằng tỉ lệ rơm và sản lượng
lúa là 1:1 nên lượng rơm sinh ra cũng rất lớn.

3

Bảng 2.2: Bảng sản lượng lúa phân theo huyện (tấn)
Đơn vị
Đ.Xuân

2006
H.Thu
sớm

2010
H.Thu
Sớm

Mỹ Tho

3.130

H.Thu Đ.Xuân
chính
vụ
2.402
3.637

Gò Công

8.427

-

6.701

26.549

-

22.146

26.752

-

22.088

32.417

8.080

13.115

36.694

15.472

20.200

38.772

18.183

21.470

Cái Bè

118.730

89.691

76.336 122.470

96.948

79.429 126.690

98.848

83.026

Cai Lậy

112.631

79.844

67283 114.299

91.652

74.468 113.036

88.038

76.299

Châu Thành

36.731

14.402

21.657

34.792

15.142

20.115

35.091

14.227

20.216

Chợ Gạo

59.631

-

51.483

60.638

-

45.821

59.353

-

43.613

6.210

-

53.438

70.683

-

49.548

71.256

-

49.823

G.Công
Đông

67.978

-

58.798

65.994

-

45.111

69.287

-

52.574

Tân Phú
Đông

-

-

-

1.430

-

9.255

570

-

9733

Tân Phước

G.Công Tây

H.Thu Đ.Xuân
chính
vụ
2.901
3.667

2011
H.Thu
Sớm

H.Thu
chính
vụ

2.834

(Nguồn: Cục thống kê Tiền Giang. Niên giám thống kê, 2011)
Bảng 2.2 cho thấy riêng huyện Cái Bè sản lượng lúa trong hàng năm 2010 và
2011 khoảng 300.000 tấn/năm điều đó có nghĩa lượng rơm sinh ra trong sản xuất
khoảng 300.000 tấn/năm.
2.1.2 Thâm canh lúa nƣớc và môi trƣờng đất
Tỉnh tiền Giang nói chung và huyện Cái Bè nói riêng là khu vực có sự thâm
canh lúa cao. Một năm có thể có tới 3 vụ lúa, thậm chí là 7 vụ/2 năm. Do đó, vấn đề
thâm canh ít nhiều cũng ảnh hưởng đến sự thay đổi tính chất đất, hàm lượng chất
dinh dưỡng có trong đất sẽ cạn kiệt nếu như không có biện pháp hợp lý để hoàn trả
lại chất dinh dưỡng cho đất.
Nhiều vụ lúa nước được canh tác trong năm và thâm canh lúa nước là giải
pháp hiệu quả đáp ứng nhu cầu lương thực trước áp lực gia tăng dân số thế giới
(Olk et al., 2004). Tuy nhiên, sự suy giảm năng suất lúa hiện nay trong nhiều thí
nghiệm thâm canh dài hại từ 20 – 30 năm qua đã đặt ra sự nghi ngờ về tính bền
vững của hệ thống này (Cassman et al, 1995). Sự nghèo kiệt dinh dưỡng trong đất
là hậu quả của việc sử dụng đất không hợp lý như tăng vòng quay của đất nhưng
không có biện pháp bồi dưỡng hoặc cải tạo chất lượng đất,…Sự ngào kiệt dinh
dưỡng này là yếu tố quan tr ng ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây
trồng, cho dù được cung cấp một lượng lớn dinh dưỡng từ phân bón vô cơ nhưng
4


năng suất cây trồng vẫn thấp, không thể so sánh với năng suất cây trồng trên đất có
độ phì màu mỡ (Lê Văn Khoa,2004).
Trong điều kiện ngập nước liên tục của hệ thống canh tác lúa nước, sự phân
hủy yếm khí dư thừa thực vật làm hạn chế khả năng khoáng hóa đạm từ các thành
phần mùn của chất hữu cơ trong đất (Olk and Cassman, 2002). Thiếu oxy trong điều
kiện ngập nước thường xuyên làm hạn chế hoạt động của vi sinh vật đất, đưa đến

giảm sựphân hủy lignin, từ đó làm tích lũy các nhóm phenolic có nguồn gốc từ
lignin và thành phần mùn của đất (Olk and Cassman, 2002).
Một nghiên cứu khác về chất hữu cơ trong đất cho thấy, việc canh tác bất hợp
lý dẫn đến chất lượng chất hữu cơ trong đất ngày càng suy giảm, ảnh hưởng đến
năng suất, chất lượng của cây trồng. Dù có bón phân hóa h c, cây trồng vẫn lấy đi
khoảng 50% đến 80% đạm từ đất. Do đó, cần phải tăng cường khả năng cung cấp
đạm từ đất bằng các biện pháp: luân canh lúa với cây trồng cạn, bón phân hữu cơ
cho đất, cần có thời gian để khô đất giữa 2 vụ lúa bằng cách phơi ải đất từ 2 đến 4
tuần...(Trần Thị Anh Thư, 2010)
Ngoài luân canh cây trồng, các nhà khoa h c đề xuất một số biện pháp kỹ
thuật khác để cải thiện và phục hồi độ phì nhiêu của đất. Đó làcải thiện chất hữu cơ
trong đất bằng cách bón phân hữu cơ hoặc phân rơm đã được ủ cho hoai. Sử dụng
các loài nấm và vi khuẩn phân hủy rơm trả lại dinh dưỡng cho đất.
2.2 Các hình thức quản lý rơm rạ ở Việt Nam
Ở Việt Nam, các hình thức sử dụng rơm chủ yếu là: Cày vùi, đốt đồng, chất
nấm, ủ phân compost, làm thức ăn chăn nuôi,.. Do tập quán làm lúa 2 – 3 vụ/năm,
đất không có thời nghỉ, người dân thường cày vùi, hoặc đốt đồng để xử lý nhanh
lượng rơm ra, chuẩn bị cho vụ tới. Hậu quả là phát thải một lượng khí độc vào
không khí, gây suy thoái đất, ô nhiễm môi trường , ảnh hưởng tới sức khỏe con
người và góp phần tăng khí hiệu ứng nhà kính. Việc cày vùi còn có thể gây ngộ độc
hữu cơ. Ảnh hưởng đến năng suất lúa ( />Theo Viện Nghiên Cứu Lúa Thế Giới (IRRI, 2003) cho biết năng suất rơm
dao động từ 2 tấn/ha đến hơn 8 tấn/ha tuy thuộc vào giống lúa, năng suất lúa và
phương pháp thu hoạch (cắt gần gốc sẽ cho nhiều rơm hơn). Tổng lượng rơm sau
thu hoạch có tỷ lệ tượng ứng với năng suất lúa. Tỷ lệ rơm : lúa thường nằm trong
khoảng 0.8:1 – 1:1
Theo IRRI (2003) chia các hình thức sử dụng rơm như sau:
- Sử dụng rơm tại ruộng: vùi gốc rạ, phủ rơm, ủ phân rơm, đốt đồng
- Mang rơm ra khỏi ruộng: làm thức ăn chăn nuôi, chất đốt, khí hóa, biogas,
làm chất đốt dạng lỏng, vật liệu xây dựng, sản xuất giấy, chống sạt lở, trồng nấm,…
5

2.2.1. Sử dụng rơm rạ tại ruộng
Vùi gốc rạ
Rơm bị mục nát và phân hủy khi có sự có mặt của độ ẩm và oxy. Rơm sẽ phân
hủy nhanh hơn khi được vùi trong đất có độ ẩm khoảng 60% và nhiệt độ trên 250C.
Trong điều kiện hiếu khí (aerobic), vi khuẩn phân hủy rơm thành chất hữu cơ,
khoáng và CO2.
Rơm vẫn có khả năng phân hủy trong điều kiện yếm khí (anaerobic). Tuy
nhiên, quá trình phân hủy xảy ra chậm hơn và sản phẩm thu được là CH4, H2S và
các acid hữu cơ. Các loại vi khuẩn khác nhau làm việc trong môi trường yếm khí
và hiếu khí. Băm nhỏ rơm và vùi trong đất sẽ làm tăng quá trình phân hủy. Nếu bỏ
rơm trên mặt ruộng, rơm cân rải mỏng và băm nhỏ (1 – 10 cm) giúp rơm phân hủy
nhanh và dễ canh tác. Nếu canh tác lúa 2 vụ/năm, sẽ không đủ thời gian và độ ẩm
để rơm phân hủy tự nhiên mà rơm cần được băm nhỏ và rải đều trên khắp mặt
ruộng.
Phủ rơm:
Rơm có thể dùng để phủ cho lúa hoặc các loại cây trồng khác. Việc phủ rơm
có thể làm giảm bốc hơi nước từ đất, làm tăng lượng nước thấm vào đất (giữ nước )
và bảo vệ đất không bị xói mòn (đặc biệt ở vùng đất dốc). Lớp rơm có tác dụng làm
giảm bốc hơi nước nhiều hơn làm xói mòn đất.
Ủ phân rơm:
Bón phân rơm làm tăng việc tái sử dụng chất dinh dưỡng có trong rơm, cung
cấp lại cho đồng ruộng. Khi rơm rạ được ủ và bón trở lại cho ruộng. Lượng dinh
dưỡng của phân cung cấp cho đất không cao, chủ yếu là Kali. Với 1 tấn rơm (tr ng
lượng khô) trả lại cho đất, có khoảng 5 – 8 kg N; 0.5 – 1 kg P; 13 – 20 kg K; 0.5 – 1
kg S; 0.3 – 1.7 kg Ca và 1.5 – 1.6 kg Mg. Rõ rang, lượng K trong phân rơm rất đáng
kể. Như vậy, khi một tấn rơm với lượng rơm khoảng 4 tấn có khả năng cung cấp lại
cho đất: 20 – 32 kg N; 2 – 4 kg P; 52 – 80 kg K; 2 – 4 kg S;1.2 – 6.8 kg Ca và 6 –
7.2 kg Mg. (IRRI,2003)

Tuy vậy, việc sử dụng phân rơm gặp nhiều trở ngại là thời gian để rơm phân
hủy tự nhiên chậm. Nếu để rơm tự phân hủy, thời gian để rơm hoai mục có thể kéo
dài từ 2 – 3 tháng (trường hợp bỏ rơm trên mặt ruộng. Vì vậy để rút ngắn thời gian
ủ phân bón lại cho đất, nhiều nghiên cứu về ủ rơm có sự trợ giúp của nấm
Trichoderma sp đang được nghiên cứu và áp dụng tại Philippines, Ấn Độ và Việt
Nam (Nguyễn Ng c Đệ et al, 2001; Phạm Thị Phấn et al, 2003). Với cách ủ này,
thời gian ủ để rơm hoai mục rút ngắn còn 30 – 36 ngày.
6


Sử dụng phân rơm bón lại cho lúa đã có tác dụng tích cực đến năng suất lúa ở
ngay vụ đầu tiên (Nguyễn Ng c Đệ et al, 2001). Sử dụng phân hữu cơ từ rơm rạ hay
phân rơm có thể làm giảm lượng phân bón hóa h c, thuốc trừ sâu (Nguyễn Ng c Đệ
et al, 2001;Trần Quang Tuyến, 2001 ; Mendoza và Samson, 1999)
Đốt đồng
Đốt đồng được nông dân xem là biện pháp hiệu quả và ít chi phí nhất trong
các hình thức quản lý rơm. Trong khi tập quán đốt rơm còn rất phổ biến, ngày càng
có nhiều nơi không chấp nhận hình thức đốt rơm vì lý do môi trường và sức khỏe.
Khi đốt rơm, nhiều khí thải phát sinh làm ô nhiễm môi trường không khí như bụi,
CO, CH4, H2, HCl, poly aromatic hydrocacbons (PAH), NO và sợi silica (biogenic
silica fibres ) kéo dài thời gian phát thải các khí trên không khí có thể gây nguy
hiểm đến sức khỏe cộng đồng.
Việt Nam với 26.100.160 ha đất nông nghiêp, trong đó hơn 4 triệu ha diện tích
trồng lúa (2011) canh tác 3 vụ mỗi năm, lượng rơm rạ thải ra hàng năm lên đến 76
triệu tấn Để chuẩn bị cho vụ lúa kế tiếp, người dân thường ch n cách cày vùi hoặc
đốt bỏ rơm rạ. Theo các nhà khoa h c việc đốt bỏ đã gây ô nhiễm môi trường, thay
đổi cấu truc đất, suy thoái đất,,..
2.2.2 Các hình thức mang rơm ra khỏi ruộng
Thức ăn chăn nuôi
Sử dụng rơm làm thức ăn chăn nuôi có giá trị dinh dưỡng không cao do rơm

chứa lượng protein thấp, tro và silica cao. Có thể sử dụng rơm làm thức ăn chăn
nuôi theo 2 cách: thả gia súc ăn rơm trên đồng trong khoảng thời gian đồng trống
hay trữ rơm lại cho gia súc ăn dần. Rơm trữ sử dụng chăn nuôi gia súc nên được
đánh thành cây rơm để nơi cao ráo với độ ẩm thấp (10 – 12 %) để hạn chế nấm độc
phát triển.
Bổ sung mật đường và ure trong rơm cho gia súc ăn làm tăng khả năng tiêu
hóa rơm. Tỷ lệ khuyến cáo là 5kg mật đường/ure cho 100kg rơm khô.
Một số biện pháp làm tăng chất lượng thức ăn từ rơm cho gia súc như bổ sung
nitrogen và loại bỏ bớt tro/silicat. Lượng silica trong rơm cao làm cho gia súc phải
nhai quá nhiều.
Chất đốt
Rơm có thể sử dụng như nguồn chất đốt của hệ thống lò sưởi, hệ thống làm
nóng nước tạo hơi hay tạo điện. Hiệu quả chuyển đổi năng lượng của hầu hết các hệ
thống đốt cháy từ 20 – 25 %. Mỗi kg rơm hay trấu có chứa 14 MJ năng lượng và 1,2

7


kg rơm có thể tạo ra 1 kW-giờ điện. Hiệu quả đốt tùy thuộc vào nhà máy điện (bao
nhiêu lượng năng lượng bị hấp thu bởi nhà máy phát điện ) và độ ẩm của rơm.
Ước tính ở Việt Nam hàng năm, các hoạt động nông nghiệp hàng năm tạo ra
hơn 50 triệu tấn sinh khối (). Hiện có khoảng 30
– 40 % lượng sinh khối được chuyển thành năng lượng, chủ yếu là chất đốt hộ gia
đình và 150 MW điện được chuyển đổi từ 42 lò đường. Năm 2000, phần trăm năng
lượng tiêu thụ từ sinh khối chiếm khoảng 54% tổng lượng năng lượng tiêu thụ cả
nước. Trong đó rơm chủ yếu sử dụng để nấu nướng (13,92% tổng năng lượng từ
sinh khối)
Khí hóa
Hình thức khí hóa bằng cách đốt sinh khối trong điều kiện thiếu không khí để
chuyển sinh khối thành gas. Gas này có thể dùng để đốt động cơ, lò sưởi hoặc nấu

ăn thay cho dầu diesel hay xăng. Vấn đề là đốt sinh khối trong điều kiện này thường
phát sinh nhiều khí CO. Rơm có thể chuyển thành khí trong điều kiện đốt trong lò
khí hóa ở nhiệt độ 400 – 5000C. Thành phần gas gồm hỗn hợp khí CH4, H2 và CO2.
Sản phẩm phụ của quá trình khí hóa là than và cần phải lấy than ra khỏi hệ thống lò
đốt khí định kỳ.
Chất đốt dạng lỏng
Khoảng 60% thành phần của rơm là Hemi-cellulose và cellulose, là thành
phần có thể chuyển thành ethanol. Một tấn rơm có thể có thể sản xuất 300 lit
ethanol. Những năm gần đây, các công ty thượng mại ngành năng lượng đã từng
bước nghiên cứu và phát triển sản xuất ethanol từ sinh khối có chứa lingo-cellulose
như rơm. Tuy nhiên trong nhà máy nào được đưa vào sản xuất sau giai đoạn thử
nghiệm. Hiện tại có 2 nhà máy đang được đề nghị sản xuất ethanol từ rơm ở
California.
Vật liệu xây dựng
Rơm có thể sử dụng làm vật liệu làm tường trong xây nhà hoặc sản xuất ván
ép. Ưu thế của rơm là rơm có đặc tính cách nhiệt. Với 300 m3 nhà cần 5 – 600 kiện
rơm hay 1.2 tấn rơm đã được nén lại để xây tường. Hiện tại, rơm sử dụng làm vật
liệu xây dựng có thị trường rất nhỏ.
Rơm có thể được sử dụng làm ván ép trong xây dựng nhà và làm vật dụng. có
rất nhiều nhà máy sản xuất ván ép ở Mỹ nhưng h không dùng rơm làm nguyên
liệu. Dù ván ép được làm từ rơm rất được khuyến khích nhưng hiện tại, ván ép từ
rơm chưa thể cạnh tranh lại ván ép từ gỗ. Nhược điểm của việc sản xuất ván ép từ
rơm là chi phí nghiền rơm rơm thành bột rất cao và sử dụng rơm đòi hỏi diện tích
trữ rơm rất lớn.
8


Sản xuất giấy
Rơm có thể là nguồn nguyên liệu quan tr ng cho việc sản xuất giấy. Rơm của
các loại ngũ cốc, đặc biệt là lúa mì là nguồn chính để sản xuất giấy ở Trung Quốc

và các nước Châu Á khác. Lượng silica (9 - 14%) gây ra trở lại cho việc sử dụng
rơm làm giấy. Silica gây ra trỏ ngại trong việc phục hồi các hóa chất trong quá
trình sản xuất bột giấy. Với rơm lúa, hiện tại chưa có giải pháp mang tính thương
mại để giải quyết vấn đề này. Vấn đề khó khăn khác trong việc sử dụng rơm để sản
xuất giấy là khả năng giữ nước của rơm cao (năng suất rơm sản xuất bột giấy là
45% trong khi đó năng suất của gỗ là 55% ) và khả năng nén rơm thấp.
Chất nấm
Sử dụng rơm chất nấm là một hình thức tăng thêm thu nhập cho người dân
đặc biệt là các hộ có nguồn thu nhập thấp và lúa là nguồn thu nhập chính. Hàng năm
Viêt Nam sản xuất khoảng 100.000 tấn nấm rơm với doanh thu khoảng 100 triệu
USD (40% xuất khẩu). Trong đó cung cấp 60% sản lượng (Vietnamnet,2004). Như
vậy, nấm rơm không chỉ là nguồn thu nhập hỗ trợ cho người nghèo mà nấm rơm
còn sản phẩm mang lợi ích đáng kể cho quốc gia thông qua xuất khẩu (IRRI, 2003).
Ở đồng bằng sông Cửu Long địa danh sản xuất nấm rơm nổi tiếng là huyện
Lai Vung tỉnh Đồng Tháp. Ở đây hoạt động chất nấm, mua bán, chế biến nấm và
các dịch vụ hỗ trợ hoạt động chất nấm là hoạt động chuyên nghiệp, không còn là
hình thức cải thiện thu nhập. Ngoài Lai Vung, còn có Thơm Rơm, huyện Thốt Nốt
tỉnh Cần Thơ.
2.3Sự phân bố dƣỡng chất trong rơm rạ
Xét về góc độ sản xuất nông nghiệp thì việc đốt rơm rạ hàng năm gây tổn
thất một lượng chất hữu cơ rất lớn. Theo Đào Thế Tuấn(1970) thìc 90-95% chất
khô là do cây quang hợp tạo ra và đây là nguồn dinh dưỡng cấn thiết phải trả lại
cho đất để đảm bảo nền nông nghiệp phát triển bền vững.
Rơm rạ là nguồn chất hữu cơ khổng lồ, chiếm phần lớn tr ng lượng của cây
lúa. Bảng 2.3 cho thấy thành phần hóa h c của rơm rạ được tính theo khối lượng
và theo nguyên tố:

9

Bảng 2.3. Thành phần hóa h c của rơm rạ
T nh theo khối lƣợng
Th nh ph n

T nh theo ngu n tố

T lệ

Th nh ph n

T lệ

Cellulose

60

C

44

Lignin

14

H

5

Đạm hữu cơ

3,4

O

49

Chất béo

1,9

N

0,92

P, S, K

Rất nhỏ

(Nguồn: Nguy n

u Ch , 2012)

Nếu tính theo khối lượng thì cellulose và lignin chiếm tỉ lệ rất cao trong tổng
khối lượng rơm rạ. Điều này cho thấy sự phân hủy rơm rạ có hiệu quả hay không
phụ thuộc vào khả năng phân hủy cellulose và lignin. Do đó, cần phải hiểu rõ các
yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân hủy của chúng để điều chỉnh cho phù hợp.
Sự phân bố dưỡng chất trong rơm còn tùy thuộc vào khối lượng và thành phần
rơm rạ, quản lý rơm rạ và chế độ nước trong đất.
2.3.1. Khối lƣợng rơm rạ
Khối lượng rơm, rạ được sản xuất ra tùy thuộc vào chế độ nước, mùa vụ, cây

trồng, phân bón trong đất và tỷ lệ lúa trên rơm. Nếu tỷ lệ lúa tên rơm của đất khô và
đất ngập nước đều như nhau thì trung bình khối lượng rơm trên mỗi hecta của lúa
nước sẽ cao gấp 2 lần so với lúa ở đất khô. Còn đối với đất cạn kiệt dinh dưỡng, đất
không sử dụng phân bón thì năng suất rơm gần 2 tấn/ha. Cho nên, tùy vào nguồn
đất và chất dinh dưỡng mà năng suất rơm có tính chất khác nhau trên từng loại đất
(Bùi Huy Đáp, 1980).
2.3.2. Thành phần rơm rạ
Rơm rạ chứa khoảng 0,6% N và là nguồn cung cấp đạm quant r ng cho đất
khi phân hủy. Hàm lượng khoáng dinh dưỡng chứa trong rơm sau khi thu hoạch tùy
thuộc vào đất, chất lượng nước tưới, số lượng phân bón đưa vào, cây trồng và mùa
vụ. Cho nên, hàm lượng dưỡng chất chứa trong rơm khi thu hoạch có thể ít hơn.
Ở những nước nhiệt đới thì 1 tấn lúa khô sẽ thu gần 1,5 tấn rơm và nó chứa
gần 9 kg N, 2 kg P và S, 25 kg K, 70kg Si, 6kg Ca, 2kg Mg. Đồng thời nó còn chứa
hợp chất C – N cung cấp cho các vi khuẩn biến dưỡng bao gồm: đường, tinh bột,
cellulose, hemicellulose, pectin, lignin và protein. Khi ở trạng thái khô thì rơm chứa
khoảng 40% C, vì vậy khi vùi rơm sẽ kích thích sự hoạt động của sinh vật dị dưỡng
10


và quang dưỡng để cố định đạm trong đất khi ngập lũ (Đỗ Thị Thanh Ren et al.,
1999).
2.3.3 Ảnh hƣởng việc vùi đốt rơm rạ l n phì nhi u đất và năng suất lúa
Rơm rạ chứa khoảng 0,6% N là nguồn cung cấp đạm quan tr ng nếu trả lại
cho đất, giả sử tỉ lệ hạt trên rơm rạ là 2/3 thì tổng lượng rơm rạ là trên 6 triệu tấn.
Khi đó, rơm rạ này chứa khoảng 3,6 triệu tấn P2O5 và 9,6 K2O (Ponnamperuma,
1984). Đốt rơm là một giải pháp dễ thực hiện và để diệt trừ các dịch bệnh có thể gây
hại. Tuy nhiên, có nhiều nghiên cứu cho rằng việc đốt rơm này đã làm cho môi
trường sinh thái mất cân bằng và mất đi một số lượng đáng kể N, P và trên đồng
ruộng, tăng lượng CO2 gây ô nhiễm môi trường. Đốt rơm nhiệt độ lên đến 7000C, ở
nhiệt độ này tất cả cacbon và đạm, 25% P, 21% K và phần lớn lưu huỳnh bị mất đi.

Với 1 vụ mùa có hàm lượng rơm là 5 tấn/ha thì sẽ bị mất vào khoảng 45 kg N, 2 kg
P, 25 kg K và khoảng 2 kg S khi đốt. Thêm vào đó, việc đốt rơm làm cho silica trở
nên ít hòa tan hơn khi bón rơm rạ tươi (Ponnamperuma, 1984). Theo nghiên cứu
của Võ Thị Gương et al. (2008) cho thấy đốt rơm làm giảm chất hữu cơ trong đất
nhưng lại tăng hàm lượng lân hữu dụng trong đất. Theo hội khoa h c đất Việt Nam
(2000), khi đốt rơm sẽ cung cấp cho đất khoảng 8 – 12 kg P2O5/ha ở mỗi vụ canh
tác.
Vùi rơm ở đất ngập lũ kéo dài đưa đến các tiến trình sinh hóa trong đất như:
thay đổi điện hóa h c và làm giảm sự liên kết trong đất, sự cố định đạm và bất động
đạm, sản xuất ra nhiều acid hữu cơ đồng thời phóng thích ra các khí như: CO2, H2S,
CH4, NH3 (Shouichi Yoshida, 1985). Đồng thời trở ngại lớn nhất của việc phân hủy
là lignin là một trong những thành phần ngăn cản sự phân hủy của vi sinh vật trong
điều kiện yếm khí, trong đó hàm lượng rơm lúa chứa khoảng 15% lignin (Nguyễn
Đỗ Châu Giang, 2001). Chính các quá trình này ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp
đến sự hấp thu dưỡng chất của lúa. Theo Olk et al. (1996) sự tích lũy phenolic là
một đặc trưng của điều kiện phân hủy yếm khí hay gần yếm khí và thường xảy ra
trong giai đoạn đầu của sự mùn hóa chất hữu cơ trong điều kiện ngập liên tục của
lúa nước. Thiếu oxy trong điều kiện ngập nước thường xuyên làm hạn chế sự hoạt
động của vi sinh vật đất, đưa đến sự suy giảm hoạt động phân hủy lignin vào thành
phần mùn của đất (Olk and Cassman, 2002), kết hợp N làm giữ chặt N trong đất nên
cây trồng không hấp thu được. Các nhóm chất này sẽ kết hợp với các dưỡng chất
đặc biệt là N, làm giảm khả năng khoáng hóa cung cấp N từ đất và ảnh hưởng đến
năng suất lúa (Olk et al., 2006).
Trong điều kiện ngập nước thì nguồn cung cấp đạm khá tốt là vật chất hữu
cơ (Tanaka, 1978). Lợi ích của hàm lượng hữu cơ đất cao làm tăng khả năng trao
đổi cation, hoàn trả lân và sắt ở dạng dễ tiêu cho cây. Nhưng khi hàm lượng chất
11


hữu cơ quá cao sẽ làm giảm sự hữu dụng của kẽm. Vì vậy việc vùi rơm sẽ làm tăng

cacbon trong đất và sẽ ảnh hưởng nhiều đến sự sinh trưởng của cây lúa.
Việc chôn vùi rơm rạ khi chưa được phân hủy cũng ảnh hưởng đến cây trồng
như gây ngộ độc hữu cơ cho bộ rễ, làm giảm hiệu quả hấp thu dinh dưỡng, giảm sự
sinh trưởng và năng suất lúa (Nguyễn Thành Hối, 2008). Kết quả sử dụng phân rơm
hữu cơ và phân sinh h c kết hợp nitơ hóa h c ở mức 25 kg/ha cho cây lúa ở An
Giang, Cần Thơ, Long An cho thấy năng suất gia tăng, giảm lượng phân hóa h c,
các vi sinh vật có lợi trong đất tăng chất mùn...(Trần Thị Ng c Sơn et al., 2009).
Nghiên cứu của Kumada (1987); được trích bởi Trần Thị Anh Thư (2010)
cho thấy rằng số lượng và chất lượng chất hữu cơ trong đất đều có ảnh hưởng đến
tiến trình phân hủy nhanh hay chậm. Số lượng chất hữu cơ càng nhiều thì sự phân
hủy trong điều kiện yếm khí xảy ra càng chậm. Nghiên cứu về phân hữu cơ trên đất
lúa của Phan Thị Công (2005) cho biết khi bón rơm rạ ở mức trung bình có thể có
lợi cho năng suất lúa nếu thời điểm bón không gây cạnh tranh dinh dưỡng đạm với
cây lúa. Khi bón lượng rơm rạ 12 tấn/ha, sự sinh trưởng của cây lúa bị đình trệ,
nguyên nhân chủ yếu là do bị ngộ độc hữu cơ và thiếu đạm ở giai đoạn đầu sinh
trưởng cây lúa do bị vi sinh vật cố định đạm.
Vì vậy, nếu sau khi thu hoạch lúa, phần rơm rạ được giữ lại và có biện pháp
xử lý thích hợp thì lượng dinh dưỡng từ rơm rạ sẽ góp phần cung cấp thêm chất
dinh dưỡng cho đất từ 22,8 – 33,5 kg N/ha; 10 – 11,8 kg P2O5/ha và 38,5 – 49,3 kg
K2O/ha (Huỳnh Đào Nguyên, 2008).
2.4Tổng quan về chất hữu cơ
Đối với đất trồng lúa, rơm trạ là một nguồn chất hữu cơ chủ yếu có thể hoàn
trả lại chất dinh dưỡng cho đất nếu biết sử dụng chất hữu cơ này một cách hợp lý.
Để có biện pháp xử lý rơm rạ hiệu quả, cần tìm hiểu quá trình chuyển hóa chất hữu
cơ trong đất và các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển hóa này.
2.4.1 Sự chu ển hóa chất hữu cơ trong đất
Các chất hữu cơ giữ vai trò rất quan tr ng trong quá trình hình thành và thay
đổi độ phì đất. Sự biến đổi và chuyển hóa các xác hữu cơ trong đất là một quá trình
sinh hóa phức tạp. Được thực hiện với sự tham gia trực tiếp của vi sinh vật, oxy,
không khí và nước. Nhờ hoạt động của sinh vật đất, chất hữu cơ được phân giải tạo

điều kiện cho cây trồng sinh trưởng và phát triển. Sự chuyển hóa chất hữu cơ được
tiến hành theo 2 hướng chủ yếu:
-

Quá trình khoáng hóa

-

Quá trình mùn hóa
12


Xác hữu cơ
Mùn hóa

Các hợp chất mùn

Khoáng hóa
nhanh
Khoáng hóa từ từ
Các hợp chất khoáng

Hình 2.1: Sơ đồ chuyển hóa chất hữu cơ
(Nguồn: Nguy n Thế Đặng et al ., 1999)
Xác sinh vật tồn tại trên mặt đất hoặc trong các tầng đất, trong quá trình phân
giải chúng mất cấu tạo hình dạng, còn các hợp chất cấu tạo nên xác sinh vật thì bị
chuyển đổi thành những hợp chất linh hoạt hơn, dễ tan hơn. Một phần hợp chất này
được khoáng hóa hoàn toàn để tạo ra sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O. Trong quá
trình khoáng hóa một số hợp chất trung gian đơn giản là dinh dưỡng cho vi sinh vật,
động vật và thực vật. Một phần sản phẩm của quá trình khoáng hóa được vi sinh vật

dùng để tổng hợp protit, lipit, gluxit và một loạt hợp chất mới. Xây dựng cơ thể
chúng và khi chết đi được phân hủy tiếp tục. Phần thứ ba của quá trình chuyển hóa
chất hữu cơ là tạo thành những hợp chất cao phân tử có cấu tạo phức đó là axit mùn.
Những hợp chất mùn này có thể tiếp tục bị khoáng hóa để giải phóng dinh dưỡng
cho cây trồng (Nguyễn Thế Đặng et al., 1999).
Quá trình vô cơ hóa (khoáng hóa) mạnh và thích đáng sẽ đảm bảo cung cấp
đầy đủ và kịp thời chất dinh dưỡng cho cây trồng. Nhưng nếu sự phân giải diễn ra
quá mạnh, cây trồng đồng hóa không hết thì chất dinh dưỡng hoặc bị rữa trôi, hoặc
tăng nồng độ không có lợi cho cây. Bên cạnh quá trình vô cơ hóa, trong phân giải
còn xảy ra quá trình mùn hóa. Quá trình này làm cho hàm lượng mùn cao, là một
điều kiện rất quan tr ng để tăng độ phì cho đất. Vô cơ hóa và mùn hóa xác hữu cơ
trong đất đều do các sinh vật đất tiến hành. Nghiên cứu quy luật tác động của sinh
vật đất, tạo điều kiện để chúng hoạt động tốt có ý nghĩa quan tr ng trong hoạt động
sản xuất nông nghiệp. Thành phần và tính chất hóa h c của chất hữu cơ khác nhau
nên sinh vật đất phân giải, chuyển hóa chúng cũng khác nhau (Nguyễn Xuân Thành
et al., 2009).
2.4.2. Các

u tố ảnh hƣởng đ n tốc độ phân giải chất hữu cơ trong đất

Theo Phạm Văn Kim, 2007 các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phân giải chất
hữu cơ gồm:
- Nhiệt đ : Ở khoảng 50C sự phân giải chất hữu cơ vẫn xảy ra nhưng rất
chậm. Nhiệt độ thích hợp cho sự phân giải vào khoảng 30 – 400C. Tốc độ phân giải
sẽ chậm khi vượt quá 400C.
13


- pH: Tùy theo loài vi sinh vật và hàm lượng các chất hữu cơ trong đất , pH
tối hảo có thể khác nhau. Tuy nhiên, một cách tổng quát đất trung tính (pH  7)

thích hợp cho sự phân giải chất hữu cơ nhất. Trong điều kiện acid hoạt tính của vi
khuẩn bị hạn chế trong khi đó vai trò của nấm trở thành ưu thế.
- m đ : Tốc độ phân giải cao nhất của đất có độ ẩm khoảng 55 – 80% so
với độ bão hòa nước của đất.
- Điều kiện về chất dinh d ng: Sự tăng trưởng của vi sinh vật trong quá
trình phân giải chất hữu cơ bị hạn chế nên thành phần chất hữu cơ bị thiếu một phần
nào đó. Nhiều chất hữu cơ thực vật có hàm lượng nitơrất ít, nếu thêm nitơ vào thì
tốc độ phân giải sẽ nhanh lên. Do đó trong quá trình ủ hoặc phân hủy chất hữu cơ
cần bổ sung thêm nitơ để thúc đẩy quá trình phân giải được nhanh hơn.
2.4.3 Vai trò của chất hữu cơ đối với sự tăng trƣởng của câ trồng
Chất hữu cơ có chứa các nguyên tố như: N, P, K, Mg và các nguyên tố vi
lượng cần thiết cho cây trồng. Cây có thể hút một lượng nhỏ chất đạm hữu cơ dưới
dạng amino acid như: Alanine, Glycine; còn thông thường cây hút dinh dưỡng dưới
dạng muối khoáng có được từ sự khoáng hóa chất hữu cơ. Ví dụ: cây lúa hút 80%
chất đạm từ sự khoáng hóa hữu cơ trong đất ngay cả khi đất được bón phân
(Ponnamperuma,1984). Bón kết hợp thích đáng giữa phân hóa h c và phân hữu cơ
sẽ có tác dụng tăng năng suất cây trồng.
2.4.4 Vai trò chất hữu cơ trong canh tác nông nghiệp
Tác dụng cải tạo và bảo vệ đất: giúp đất ít bị rửa trôi, chất hữu cơ có tác dụng
như keo giữ lại các hạt đất nhỏ, nếu chất mùn trong đất cao thì các chất dinh dưỡng
cho cây ít bị rửa trôi hay bay hơi. Ngoài ra, nhờ vào đặc tính keo của chất mùn mà
chất hữu cơ làm tăng tính đệm cho đất. Thông qua hoạt động của vi sinh vật, chất
hữu cơ bị phân hủy thành mùn và mùn có khả năng liên kết các hạt đất phân tán làm
cho đất có cấu trúc tốt, thoáng khí, dễ cày bừa, giữ nước và giữ phân tốt hơn (Đỗ
Thị Thanh Ren, 1998).
Ảnh hưởng đến tiến trình hóa h c đất: Hầu hết các loại đất nếu bón phân đạm
lâu ngày sẽ có xu hướng giảm pH đất. Chất hữu cơ sẽ có tác dụng đệm. Nếu độ
chua của đất do nhôm có thể điều chỉnh bằng cách tạo hợp chất hữu cơ với nhôm.
Chất hữu cơ có thể tạo thành phức chất với Fe, Al từ Phosphate của chúng, và sự
tạo thành CO2 từ sự phân hủy chất hữu cơ có thể làm xuất hiện dạng lân liên kết với

Ca (Đỗ Thị Thanh Ren ,1999; trích bởi Huỳnh Duy Khang, 2007). Sự hiện diện của
các ligand hữu cơ trong các chuỗi polymer của mùn sẽ tạo ra một số cation đặc biệt
là các kim loại chuyển tiếp. Việc tạo phức theo cách này không giống như việc hấp
thụ các ion trên màng kép, các cation trong phức thì không trao đổi với các cation
14


khác. Sự hiện diện của các cation trong phức sẽ làm giảm CEC của chất hữu cơ
trong đất. Chất hữu cơ là nguồn cung cấp các nguyên tố vi lượng cho đất nhưng
chúng cũng có thể làm giảm độ hữu dụng của một số nguyên tố vi lượng, chẳng hạn
như sự cố định Cu trong đất than bùn vì những phức chất tạo ra từ ion Cu2+ và chất
hữu cơ thì ổn định trong khoảng pH rất rộng (Lê Anh Tuấn, 2003).
2.5 Sự phân hủ cellulose và lignin trong rơm rạ
2.5.1 Vi sinh vật phân giải cellulose

Hình 2.2: Cấu trúc phân tử cellulose
(Nguồn: Nguy n Đức L ợng, 2004)
Quá trình oxy hóa xảy ra bắt đầu bằng sự thủy phân phân tử cellulose nhờ hệ
enzym cellulase. Sau đó tiếp tục chuyển hóa thành CO2 và H2O. Sự phân giải này
xảy ra rất nhiều trong tự nhiên và có ý nghĩa vô cùng to lớn. Nó vô cơ hoá các xác
bã thực vật có trong tự nhiên. Những sản phẩm trung gian trong quá trình này là
nguồn cacbon tốt nhất, có vi khuẩn cố định nitơ, thích hợp để làm phân bón hữu cơ
sinh h c (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Trong thiên nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân huỷ cellulose
nhờ có hệ enzym cellulase ngoại bào. Trong đó vi nấm là nhóm có khả năng phân
giải mạnh vì nó tiết ra môi trường một lượng lớn enzym có đầy đủ các thành phần.
Nấm mốc có hoạt tính phân giải cellulose, đáng chú ý là Trichoderma. Hầu hết các
loài thuộc chi Tricoderma sống hoại sinh trong đất, rác và có khả năng phân huỷ
cellulose. Trong nhóm vi nấm ngoài Tricoderma còn có rất nhiều vi sinh vật khác
có khả năng phân giải cellulose như Cytophaga, Cellulomonas, giống Bacillus,

giống Clostridium, Aspergillus, Penicillium …(Lê Xuân Phương, 2008).

15


Hình 2.3: Một số loài vi sinh vật có khả năng phân giải Cellulose
(Nguồn: Lê uân Ph ơng, 2008)
Nhiều loài vi khuẩn cũng có khả năng phân huỷ cellulose, tuy nhiên cường
độ không mạnh bằng vi nấm. Nguyên nhân là do số lượng enzym tiết ra môi trường
của vi khuẩn thường nhỏ hơn, thành phần các loại enzym không đầy đủ. Thường ở
trong đống ủ rác có ít loài vi khuẩn có khả năng tiết ra đầy đủ bốn loại enzym trong
hệ enzym cellulase. Nhóm này tiết ra một loại enzym, nhóm khác tiết ra loại khác,
chúng phối hợp với nhau để phân giải cơ chất trong mối quan hệ hỗ sinh. Nhóm vi
khuẩn hiếu khí bao gồm: Clostridium và đặc biệt là nhóm vi khuẩn sống trong dạ cỏ
của động vật nhai lại. Chính nhờ nhóm vi khuẩn này mà trâu bò có thể sử dụng
được cellulose trong cỏ, rơm rạ làm thức ăn. Đó là những cầu khuẩn thuộc chi
Ruminococcus có khả năng phân huỷ cellulose thành đường và các axit hữu cơ (Đỗ
Hồng Lan Chi và Lâm Minh Triết, 2004).
2.5.2 Các

u tố môi trƣờng ảnh hƣởng đ n sự phân giải Cellulose

Theo Nguyễn Xuân Thành et al.(2009) quá trình phân giải cellulose chịu ảnh
hưởng bởi các yếu tố môi trường sau:
a. Đ ẩm
Độ ẩm chi phối hoạt động sinh h c trong đất nói chung và của vi sinh vật phân
giải cellulose nói riêng. Trong môi trường độ ẩm nhỏ hơn 50 – 60% độ giữ nước
16

của đất, hay là những khoảng thời gian xen kẽ giữa khô và ẩm thì nấm mốc phát
triển tốt. Độ ẩm 20% có một số xạ khuẩn phân giải cellulose.
b. Oxy h a khử
Độ oxy hóa rH  19 người ta gặp được vi khuẩn hiếu khí phân giải cellulose.
Khi rH  9,3 thì chỉ có Clostridium yếm khí. Các loại nấm có khả năng hoạt động ở
rH rất rộng (từ 1 – 3v). Vi khuẩn phân giải cellulose hoạt động mạnh ở tầng mặt đất.
c. pH
Vi khuẩn yếm khí chịu độ pH thay đổi lớn hơn vi khuẩn hiếu khí.
Cellulomonas thích hợp với pH từ 6 – 7, xạ khuẩn thích hợp ở pH trung tính. Nhìn
chung, cellulose bị vi sinh vật phân giải ở khoảng pH từ 4,6 – 9.
Nói chung pH có ảnh hưởng lớn đến sự phân bố và hoạt động của vi sinh vật
phân giải cellulose.
d. Nhiệt đ
Quá trình phân giải cellulose trong tự nhiên bắt đầu khi nhiệt độ khoảng 50 –
65 C. Ở nhiệt độ trên 650C thì chỉ có vi sinh vật ưa nhiệt hoạt động. Đa số vi sinh
vật phân hủy cellulose trong khoảng nhiệt độ từ 25 - 450C. Vi sinh vật phân giải
cellulose đại đa số là loài ưa ấm và enzyme cellulaza hoạt tính thích hợp nhất ở
khoảng 30 - 450C (Riviere và Roux 1961; trích bởi Nguyễn Xuân Thành et al.,
2009).
0

e. Nitrogen (N)
Để phân giải được cellulose, để hoạt động sống tiến hành bình thường thì sinh
vật cần có nitrogen. Nếu môi trường chứa cellulose nhiều, N ít làm chỉ số C/N cao
thì ở giai đoạn đầu của quá trình phân giải vi sinh vật sẽ lấy N trong môi trường.
Điều này dẫn đến sự cạnh tranh về N giưa vi sinh vật và cây trồng. Ngược lại, nếu
C/N thấp, thì vi sinh vật có điều kiện tốt để tham gia hoạt động phân giải cellulose.
f. Cacbon
Ngoài cellulose vi sinh vật còn sử dụng C từ những nguồn khác. Tuy nhiên,
mỗi loài vi sinh vật có yêu cầu về nguồn cacbon khác nhau ngoài cellulose. Nếu

trong môi trường vừa có các đường thông thường dễ tiêu và cellulose thì trong quá
trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật, nó sẽ đồng hóa đầu tiên các dạng
đường sau đó mới đến cellulose.
g. Biện pháp canh tác
Các biện pháp canh tác tăng cường hoạt động của vi sinh vật. Nếu cùng loại
đất thì trên đất có tròng tr t lượng vi sinh vật nhiều hơn đất không trồng tr t, và như
vậy quá trình phân hủy chuyển hóa cellulose sẽ mạnh hơn.
17


Biện pháp canh tác như làm đất, luân canh, tưới tiêu, bón phân,...ảnh hưởng
rất lớn đến vi sinh vật đất, từ đó ảnh hưởng đến quá trình phân hủy và chuyển hóa
cellulose trong đất.
2.5.3. Sự phân giải Lignin của vi sinh vật

Hình 2.4: các đơn vị cơ bản của lignin
(Nguồn:L ơng Bảo Uyên v Phạm Th

nh ồng, 2010)

Lignin là một phức hợp chất hóa h c phổ biến được tìm thấy trong hệ mạch
thực vật, chủ yếu là giữa các tế bào, trong thành tế bào thực vật. Lignin là một trong
các polymer hữu cơ phổ biến nhất trên trái đất. Lignin có cấu trúc không gian 3
chiều, phức tạp, vô định hình, chiếm 17% đến 33% thành phần của gỗ.Thực vật
càng già, lượng lignin tích tụ càng lớn (Lương Bảo Uyên và Phạm Thị Ánh Hồng,
2010).
Lignin (mô tế bào gỗ) rất bền vững trong quá trình phân giải vi sinh. Trong
điều kiện đủ ôxy, đất chua do nấm Basidiomycetes phân hủy lignin là chủ yếu. Một
số nhà khoa h c không loại trừ khả năng phân giải lignin của vi khuẩn giống
Pseudomonas.Trong sản phẩm phân giải của lignin có các hợp chất mùn màu tối,

chua, nghèo đạm, dễ hòa tan. Ở điều kiện thiếu ôxy các hợp chất này ít bị phân hủy
và được tích lũy khá nhiều (Phạm Văn Kim, 2007).
Nấm đảm có thể phân hủy lignin theo nhiều kiểu. Một kiểu phân hủy được
xem là sự phân hủy lignin có ch n l c , trong đó một hàm lượng lớn lignin được
phân hủy mà không làm giảm hàm lượng cellulose. Nấm đảm trắng (Phanerochaete
chrysosporium) là nấm phân hủy đồng thời cellulose và lignin, trong đó có vài loài
có khả năng làm giảm một lượng lớn lignin nhưng chỉ phân hủy một lượng rất ít
cellulose và hemicellulose. Một kiểu phân hủy khác được tìm thấy ở một vài loài
nấm gây mục trắng, lúc đầu chúng phân hủy lignin nhưng sau đó lại phân hủy
cellulose. Vì thế, sự ch n l c những loài nấm phân hủy lignin có thể thay đổi phụ
thuộc vào loại nấm phân hủy (Nguyễn Thị Thanh Kiều, 2004).

18