Nghiên cứu thu gom phế thải nông nghiệp (rơm rạ) tái sử dụng làm phân hữu cơ và than sinh học (Khóa luận tốt nghiệp)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
---------

NGUYỄN ĐÀO QUỲNH MAI

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU THU GOM PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP (RƠM
RẠ) TÁI SỬ DỤNG LÀM PHÂN HỮU CƠ VÀ THAN SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành

: Khoa học môi trường

Lớp

: K9 - KHMT

Khoa

: Môi trường

Khóa học

: 2013 – 2015

Giảng viên hướng dẫn

: ThS. Nguyễn Duy Hải.

Thái Nguyên, năm 2014


LỜI CẢM ƠN
Không có thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ
của mội người. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học
đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của Thầy, Cô, gia đình,
bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trường Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Môi trường đã tận tình giảng dạy trong
suốt quá trình học tập, rèn luyện tại trường. Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo
hướng dẫn ThS. Nguyễn Duy Hải đã tận tình, chu đáo hướng dẫn em thực hiện khóa
luận này một cách hoàn chỉnh nhất.
Đặc biệt em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới viện phó viện Môi Trường Nông
Nghiệp: TS Mai Văn Trịnh, trưởng Bộ môn Mô hình hóa và cơ sở dữ liệu Môi
trường - Viện Môi trường Nông nghiệp TS Bùi Thị Phương Loan. Em xin gửi lời
cảm ơn tới các anh chị đang công tác và làm việc tại Bộ môn Mô hình hóa và cơ sở
dữ liệu Môi trường, đặc biệt người hướng dẫn ThS Lê Quỳnh Liên người đã giúp đỡ
em rất nhiều trong thời gian e thực tập ở Viện Môi trường Nông Nghiệp.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè những người đã quan
tâm và động viên em hoàn thành tốt việc học tập và nghiên cứu của mình.
Bài khóa luận được thực hiện trong khoảng thời gian 3 tháng. Bước đầu đi
thực tế, tìm hiểu nhiều lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa học, kiến thức của
em còn hạn chế và nhiều bỡ ngỡ. Do vậy không tránh khỏi nhiều thiếu sót, em

mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học
để kiến thức của em trong lĩnh vực này hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đào Quỳnh Mai

1

năm


MỤC LỤC
PHẦN I MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề .................................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu chung ............................................................................................................ 2
1.3 Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................... 2
1.4 Ý nghĩa của của đề tài .................................................................................................. 2
PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU....................................................................................3
2.1 Cơ sở khoa học ............................................................................................................ 3
2.1.1 Cơ sở lý luận ............................................................................................................. 3
2.1.2 Cơ sở thực tiễn .......................................................................................................... 5
2.1.3 Ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu .................................................................. 6
2.2 Tổng quan tình hình sử dụng phế phụ phẩm trên Thế Giới và Việt Nam hiện nay ..... 8
2.2.1 Tình hình sử dụng phế phụ phẩm trên Thế Giới ....................................................... 8
2.2.2 Tình hình sử dụng phế phụ phẩm tại Việt Nam ...................................................... 10
2.2.3 Tình hình thu gom, xử lý rơm rạ trên địa bàn nghiên cứu ...................................... 12
2.3 Sử dụng phân bón bền vững trong sản xuất nông nghiệp .......................................... 13
2.3.1 Phân hữu cơ ............................................................................................................ 13

2.3.2 Than sinh học .......................................................................................................... 20
2.4 Xây dựng mô hình sản xuất và sử dụng phân bón tại nông hộ .................................. 23
PHẦN III ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............24
3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ............................................................. 24
3.1.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài ............................................................................. 24
3.1.2 Phạm vi nghiên cứu đề tài ...................................................................................... 24
3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu .............................................................................. 24
3.3 Nội dung nghiên cứu .................................................................................................. 24
3.4 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................... 24
3.5 Nghiên cứu hoàn thiện quy trình ủ phân hữu cơ, sản xuất than sinh học .................. 25
3.5.1 Sản xuất và chế biến phân hữu cơ .......................................................................... 25
3.5.2 Sản xuất và chế biến than sinh học ......................................................................... 28
PHẦN IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..............................................30
4.1 Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội vùng nghiên cứu ................................................... 30
4.1.1 Điều kiện tự nhiên Hải Dương ................................................................................ 30
4.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội Hải Dương ..................................................................... 31
4.1.3 Huyện Cẩm Giàng .................................................................................................. 31
4.2 Đánh giá tình hình thu gom, xử lý rơm rạ làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ và
than sinh học .................................................................................................................... 31
4.2.1 Thực trạng sử dụng nguyên liệu làm phân bón tại vùng nghiên cứu ...................... 31
4.2.2 Tình hình sử dụng phân bón hữu cơ, than sinh học. ............................................. 32
4.2.3 Nhận thức của người dân về chế phẩm sinh học và than sinh học ......................... 33
4.2.4 Nhận thức của người dân về việc đốt rơm rạ .......................................................... 34
4.2.5 những thách thức khó khăn của người dân khi thực hiện ủ phân hữu cơ và than
sinh học ............................................................................................................................ 34
4.3 Nghiên cứu hoàn thiện quy trình chế biến phân hữu cơ, than sinh học từ các phụ
phẩm nông nghiệp (rơm, rạ) ............................................................................................ 35
4.3.1 Nghiên cứu hoàn thiện quy trình chế biến phân hữu cơ từ rơm rạ ......................... 35
4.3.2 Nghiên cứu hoàn thiện quy trình chế biến than sinh học từ rơm rạ ....................... 39

4.3.3 Đánh giá chất lượng than sinh học qua cây trồng .................................................. 43
4.4 Đánh giá hiệu quả kinh tế, môi trường ...................................................................... 44
4.4.1 Hiệu quả kinh tế ...................................................................................................... 44
4.4.2 Hiệu quả môi trường ............................................................................................... 45
PHẦN V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................................47
5.1 Kết Luận .................................................................................................................... 47
5.2 Kiến nghị.................................................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................49


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Diện tích gieo trồng một số cây trồng chính tại Việt Nam .........................3
Bảng 2.2 Giá trị dinh dưỡng của một số phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam. ..........3
Bảng 2.3. Sản lượng một số cây trồng chính. .............................................................4
Bảng 2.4. Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp .............................................5
Bảng 2.5. Tỷ lệ chất thải rắn xử lý bằng phương pháp khác nhau ở một số nước trên
thế giới ..............................................................................................................10
Bảng 2.6 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí .........18
Bảng 2.7 Tỉ lệ tương đối một số thành phần trong TSH. ..........................................23
Bảng 4.1 Thực trạng sử dụng nguyên liệu làm phân bón tại Cẩm Giàng Hải Dương .......32
Bảng 4.2 Thành phần dinh dưỡng trong rơm rạ vùng nghiên cứu. ...........................32
Bảng 4.3 Tình hình sử dụng phân bón của vung nghiên cứu....................................33
Bảng 4.4 Nhận thức người dân vùng nghiên cứu về phân hữu cơ và than sinh học. .........34
Bảng 4.5 Diễn biến thay đổi màu sắc của đống ủ .....................................................36
Bảng 4.6 Hàm lượng các thành phần dinh dưỡng trong phân bón. ..........................38
Bảng 4.7 Năng suất của cây trồng áp dụng phân bón hữu từ rơm rạ trên địa bàn tỉnh
Hải Dương năm 2014 .......................................................................................39
Bảng 4.8 Tên chi tiết các bộ phận của hệ thống ......................................................40
Bảng 4.9 Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong than sinh học. ...............................43

Bảng 4.10 Năng suất cây trồng sử dụng TSH làm phân bón địa bàn Hải Dương ....43
Bảng 4.11 Hiệu quả kinh tế mô hình sử dụng phân hữu cơ. .....................................44
Bảng 4.12 Hiệu quả kinh tế mô hình sử dụng than hữu cơ. ......................................45


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Sơ đồ đồ chế biến rơm rạ thành phân hữu cơ. ..................................................... 19
Hình 4.1: Một số hình ảnh trong quá trình thực hiện mô hình sản xuất phân bón compost ........ 37
Hình 4.2. Mô hình nhiệt phân gián tiếp ............................................................................... 40
Hình 4.3: Một số hình ảnh từ quá trình làm than sinh học .................................................. 42


1

PHẦN I
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu đang là vấn đề được toàn Thế Giới
quan tâm. Biểu hiện của nó là sự thay đổi thành phần và chất lượng khí quyển, sự
dâng cao mực nước biển do băng tan gây ra sự ngập úng các vùng đất thấp, đảo
nhỏ; sự di chuyển các đới khí hậu tồn tại hàng nghìn năm trên các vùng đất khác
nhau dẫn tới nguy cơ đe dọa sự sống của muôn loài; cường độ hoạt động của quá
trình hoàn lưu khí quyển, chu trình tuần hoàn nước cũng như các chu trình sinh địa
hóa khác gây khó khẳn lớn cho đời sống của con người cũng như muôn loài trên
Trái Đất; năng xuất sinh học của các hệ sinh thái, chất lượng và thành phần thủy
quyển, sinh quyển và các địa quyển. Nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường và
biến đổi khí hậu là do hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp,quá trình khai
thác, phương tiện giao thông gây ra.
Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng lớn nhất của ô nhiễm môi
trường và biến đổi khí hậu. Sự thay đổi của môi trường và khí hậu có thể làm trầm trọng

thêm những nguy cơ sẵn có với vấn đề tài nguyên thiên nhiên, nông nghiệp, an ninh
lương thực, cơ sở hạ tầng và sức khỏe, đặt ra những mối đe dọa lớn cho phát triển kinh tế
và con người cũng như môi trường. Việt Nam được biết đến là một nước có nền nông
nghiệp lâu đời. Hiện nay, nền nông nghiệp của chúng ta vẫn đang phát triển, cùng với đó
thì vấn đề sử lý chất thải nông nghiệp ngày càng đáng lưu tâm hơn trong đó vấn đề xử lý
rơm rạ là vấn đề cần được quan tâm. Rơm rạ bao gồm phần thân và cành lá của cây lúa,
sau khi đã tuốt hạt lúa. Ở nước ta, thì rơm rạ chủ yếu phát sinh từ cây lúa nước. Đã có lúc
rơm rạ được coi là một loại sản phẩm phụ hữu ích được tận dụng làm nguyên liệu đốt, do
nhu cầu về lương thực mà sản lượng lúa ngày càng gia tăng, đời sống người dân thay đổi
họ đã sử dụng nguyên liều đốt khác như: than, khí gas; điều này đẫn tới nguồn rơm rạ
không thể tận dụng hết, và rơm rạ đã trở thành một nguồn phế thải khó xử lý trong nông
nghiệp. Việc đốt ngoài trời là cách xử lý phổ biến rơm rạ phổ biến nhất hiện nay. Điều
này đang gây ra các vấn đề môi trường, làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người và đồng
thời cũng là một sự thất thoát nguồn tài nguyên. Nếu nguồn phế thải này có thể tận dụng
để làm phân hữu cơ hay sản xuất nhiên liệu than sinh học thì chúng sẽ không còn là
nguồn phế thải nữa mà trở thành nguồn nguyên liệu mới.


2

Trong những năm gần đây trước thực trạng phân bón không đạt chất lượng
tốt, làm hỏng kết cấu thành phần cơ giới đất mà giá thành lại cao cùng với mong
muốn của người dân tìm loại phân bón tốt cho cây trồng.
Xuất phát từ thực tế trên và nguyện vọng của bản thân cùng với sự đồng ý của
Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Môi trường - Trường Đại học Nông
Lâm Thái Nguyên, dưới sự hướng dẫn trực tiếp của Thạc sĩ Nguyễn Duy Hải, em tiến
hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu thu gom phế thải nông nghiệp (rơm rạ) tái sử
dụng làm phân hữu cơ và than sinh học”
1.2 Mục tiêu chung
- Trên cơ sở thực tế của tình hình môi trường nông nghiệp, đưa ra các giải

pháp góp phần cải thiện môi trường, biến đổi khí hậu.
-Xây dựng và chuyển giao các quy trình sản xuất phân hữu cơ và than sinh
học để làm phân bón trong nông nghiệp.
1.3 Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá tình hình thu gom xử lý phế thải nông nghiệp (rơm rạ) tại vùng đặt
dự án. Nhận xét về tác hại của phương pháp xử lý rơm rạ thông thường tới môi
trường.
- Đánh giá tình hình sử dụng phân bón và điều tra nguồn sản xuất phân bón.
- Xây dựng mô hình sử lý rơm rạ thành phân hữu cơ và than sinh học theo
dõi, phân tích, đánh giá, tính hiệu quả của dự án.
- So sánh cách sử lý rơm rạ của người khu vực đặt dự án hay làm với mô
hình sử dụng rơm rạ để làm phân hữu cơ và than sinh học. Từ đó đưa ra khuyến cáo
cho người dân và nhân rộng mô hình.
1.4 Ý nghĩa của của đề tài
- Ý nghĩa học tập và nghiên cứu khoa học: thời gian làm đề tài tốt nghiệp là
dịp sinh viên tự khẳng định mình, biến những kiến thức đã học thành kiến thức của
mình. Cũng qua quá trình làm đề tài em học được cách làm việc nghiên cứu độc lập,
tính kỉ luật trong công việc, tiếp cận dần với công việc và rút ra kinh nghiệm thực tế
phục vụ cho công tác nghiên cứu sau này
- Ý nghĩa thực tiễn:
+ Đánh giá ảnh hưởng phế thải nông nghiệp tới môi trường.
+ Đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ và than sinh học trong công tác bảo
vệ môi trường.


3

PHẦN II
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Cơ sở khoa học

2.1.1 Cơ sở lý luận
Phế phụ phẩm nông nghiệp là những sản phẩm nông nghiệp không đạt tiêu
chuẩn về kích thước, phẩm chất,giá trị sử dụng…đã quy định cần loại bỏ nhằm đảm
bảo yêu cầu sử dụng hoặc chế biến. Phụ phẩm nông nghiệp đều là những chất hữu
cơ, còn non xanh, có thể xơ cứng hóa vì silic hóa như trấu hay ligin hóa như gỗ.
Chúng còn được xem như dạng tích trữ năng lượng nhờ quá trình quang tổng hợp
và các quá trình sinh học khác trong sản xuất nộng nghiệp.
Trong sản xuất nông nghiệp và chế biến nông sản bên cạnh các sản phẩm
chính luôn có các sản phẩm phụ: khi canh tác trồng các loại ngũ cốc thì phế
phẩm đó là rơm rạ, vỏ trấu, cám những phần này chiếm tới nửa hay một phần ba
khối lượng; chăn nuôi gia súc thì ngoài sản phẩm chính là thịt trứng sữa thì phụ
phẩm của nó là phân… Những phụ phẩm này là tài nguyên có giá trị, chúng có
thể được tận dụng với các mục đích khác nhau và có thể tạo thêm thu nhập cho
người dân. Tuy nhiên phế phụ phẩm trong nông nghiệp nếu không được xử lý có
thể gây lên ô nhiễm môi trường, phát sinh bệnh dịch.
Nước ta có nền nông nghiệp với nhiều loại cây trồng khác nhau lượng phế
phẩm hàng năm rất lớn, được ước tính dựa trên khảo sát khối lượng thực tế của từng
loại phụ phẩm tính trên một đơn vị diện tích, sau đó ước tính tổng khối lượng cho
toàn quốc dựa vào số liệu thống kê và diệc tích giao trồng hàng năm.
Bảng 2.1. Diện tích gieo trồng một số cây trồng chính tại Việt Nam
Cây trồng
Diện tích gieo trồng theo năm(nghìn ha)
2000
2005
2010
2015
2020
Lúa
7666.3
7324.8

7489.4
7030
7000
Ngô
730.2
1052.6
1125.7
1200
1200
Sắn
237.6
425.5
498.1
400
380
Lạc
244.9
269.6
210.3
300
350
Đậu tương
124.1
204.1
173.6
370
450
Mía
302.3
266.3

269.1
300
300
Khoai lang
254.3
185.3
150.8
175
175
Nguồn: Bộ NN và PTNT, 2008[6]
Bảng 2.2 Giá trị dinh dưỡng của một số phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam.


4

Tên phụ phẩm

Chất xơ

Chất
khô (%)

90,8
61,6
28,8
20,0
22,5
25,5

Rơm lúa

Cây ngô
Lá mía
Dây lang
Dây lạc
Ngọn, lá sắn

Protein

Tổng các
chất dinh
dưỡng tiêu
hóa - TDN

Tính % trong chất khô
34,3
5,1
445,9
31,5
7,6
54,1
42,9
8,2
49,3
24,5
11,0
59,5
27,7
14,1
63,5
22,7

16,9
67,5

Năng lượng
trao đổi ME (Kcal/
kg chất
khô)
1662
1958
1778
2160
2289
2549

Nguồn: Phạm Kim Cương và cs (2001)[4]
Từ bảng trên ta có thể thấy hàm lượng dinh dưỡng trong phế phụ phẩm nông
nghiệp là khá cao như tổng chất tiêu thụ được là thấp để có thể sử dụng các chất
dinh dưỡng này cần có qúa trình chế biến.
Với diện tích trồng trọt lớn, năm 2010 cả nước đã sản xuất được trên 39 triệu tấn
thóc, 5,2 triệu tấn ngô, 9 triệu tấn sắn, 575 ngàn tấn lạc, 351 ngàn tấn đậu tương, 19,5 triệu
tấn mía và 1,6 triệu tấn khoai lang. Sản lượng các cây trồng chính đóng vai trò quan trọng
đưa nước ta từ nước thiếu lương thực những thập niên 80 trở thành nước xuất khẩu gạo
hàng đầu thế giới. Trong đó, vùng đồng bằng sông Hồng là một trong hai vùng sản xuất
nông nghiệp quan trọng của cả nước, đặc biệt là các tỉnh Thái Bình, Nam Định, Hải
Dương và Hưng Yên.
Bảng 2.3. Sản lượng một số cây trồng chính.
TT
1
2
3

4
5
6
7

Cây trồng
Lúa
Ngô
Sắn
Lạc
Đậu tương
Mía
Khoai lang

Sản lượng (nghìn tấn) qua một số năm
2000
2005
2010
2015
2020
32529,5 35832,9 39185,0 39869,0 41300,0
2005,9
3787,1
5280,0
6480,0
7200,0
1986,3
6716,2
9000,0
9400,0 11400,0

355,3
489,3
575,0
720,0
980,0
149,3
292,7
351,9
740,0
1125,0
15044,0 14948,0 19500,0 23100,0 25500,0
1611,0
1443,0
1653,0
1600,0
1750,0
Nguồn: Bộ NN và PTNT, 2008[6]


5

Tuy nhiên, ngoài giá trị sản lượng đem lại, hoạt động sản xuất trồng trọt
cũng được đánh giá là ngành gây phát thải lớn chất thải và đang làm ô nhiễm môi
trường trầm trọng do công tác quản lý, sử dụng chất thải trồng trọt chưa hợp lý.
Theo đánh giá của Cục Trồng trọt và nhiều nghiên cứu, lượng chất thải từ lúa
chiếm tới 50% chất khô, nghĩa là cứ sản xuất ra 1 tấn thóc thì lượng phế phụ phẩm
từ lúa cũng tương đương là 1 tấn, khoảng 10-12 tấn phụ phấm/ha; sản xuất 1 tấn
ngô thì lượng phế phụ phẩm là 1,2 tấn thân ngô, sản xuất 1 hecta lạc phát thải 11 tấn
thân cây lạc, 1 hecta sắn phát thải 7 tấn ngọn và lá sắn tươi. Như vậy, với diện tích
trồng trọt hiện tại, kết quả ước tính lượng phế phụ phẩm từ trồng trọt của Viện Môi

trường Nông nghiệp (2010) đã cho thấy cả nước ta có khoảng 61,43 triệu tấn phế
phụ phẩm (gồm 39,9 triệu tấn rơm rạ, 7,99 triệu tấn trấu, 4,45 triệu tấn bã mía, 1,2
triệu tấn thân lá mía, 4,43 triệu tấn thân lõi ngô.
Bảng 2.4. Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp
Nguồn sinh khối nông nghiệp

Tiềm năng (triệu tấn)

Tỷ lệ (%)

Rơm rạ

39,98

65,1

Trấu

7,99

13,0

Bã mía

4,45

7,2

Ngô

4,43

7,2

Thân lá mía

1,20

1,95

Khác

3,37

5,55

Tổng

61,43

100,0

Nguồn: Viện Môi trường Nông nghiệp
Như vậy, có thể thấy rằng khả năng phát sinh phế phụ phẩm từ trồng trọt là
rất lớn sẽ có nguy cơ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường do quá trình
phân hủy, sử dụng sai mục đích hoặc đốt rơm rạ tràn lan khi vệ sinh đồng ruộng.
Trong thực tế cho thấy nguồn hữu cơ từ chất thải trồng trọt có thể tận dụng tái sử
dụng, xử lý trở thành nguồn hữu cơ có giá trị vừa đảm bảo vệ sinh môi trường và
mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường cho nông dân nông thôn.
2.1.2 Cơ sở thực tiễn

Trong sản xuất nông nghiệp để đạt được năng xuất cao cần nhiều yếu tố khác
nhau như lượng mưa, loại giống, và yếu tố không thể bỏ qua là phân bón. Phân bón
cần được sử dụng cân đối và hợp lý. Bón phân cân đối là cung cấp cho cây trồng


6

đúng các chất dinh dưỡng thiết yếu, đủ liều lượng thích hợp, thời gian bón hợp lý
cho từng đối tượng cây trồng, đất, mùa vụ cụ thể để đảm bảo năng suất cao, chất
lượng tốt và an toàn với môi trường sinh thái (Lê Văn Khoa và cs, 1998)[3].
Sử dụng phân bón hợp lý kết hợp hài hòa giữa phân hữu có và phân vô cơ,
bón cân đối không những chỉ quan tâm đến tỷ lệ mà còn phải cân đối với lượng hút
để bù lại lượng thiếu hụt do cây trồng lấy đi từ đất (Lê Quang Anh, 2002)[2] .
Trong nền sản xuất nông nghiệp hiện nay lượng phân bón hữu cơ đang bị
thiếu trầm trọng. Trước kia trong canh tác người dân chủ yếu sử dụng phân chuồng
là chủ yếu tuy nhiên lượng phân bón không đủ và nó tốn nhiều thời gian không đáp
ứng được cho việc mở rộng diện tích canh tác, thâm canh và sản xuất nông nghiệp.
Hiện nay trong quá trình trồng và thâm canh lúa nước thì sự có mặt tràn lan, mất
cân đối của phân hóa học, thuốc bảo vệ thực vật làm cho lượng nông sản giảm. Trong
những năm gần đây có nhiều nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ đã đạt được nhiều thành
công.
Phân hữu cơ có thể được sản xuất tại chỗ từ những nguyên liệu sẵn có tại địa
phương như rơm rạ, rác sinh hoạt. Nông dân có thể tự sản xuất loại phân bón này
vừa rẻ tiền nhưng vẫn có hiệu quả cao đối với môi trường.
Vì vậy, việc sử dụng phân hữu cơ sản xuất tại chỗ là biện pháp có hiệu quả
nhất hiện nay để bổ sung chất hữu cơ cho đất, cải tạo và bồi dưỡng đất, tiến tới nền
sản xuất nông nghiệp hữu cơ. Giảm ô nhiễm môi trường. Đảm bảo cho việc sản
xuất được bền vững trên đất trồng lúa.
2.1.3 Ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu
Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tao quan hệ

mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống , sản xuất, sự
tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên. Môi trường tự nhiên bao gồm các
nhân tố tự nhiên như vật lý, hóa học, sinh học tồn tại ngoài ý muốn của con người,
nhưng ít nhiều chịu tác động của con người.
Biến đổi khí hậu là “những ảnh hưởng có hại của biến đổi khí hậu”, là
những biến đổi trong môi trường vật lý hoặc sinh học gây ra những ảnh hưởng
có hại đáng kể đến thành phần, khả năng phục hồi hoặc sinh sản của các hệ sinh
thái tự nhiên và được quản lý hoặc đến hoạt động của các hệ thống kinh tế - xã
hội hoặc đến sức khỏe và phúc lợi của con người”. (Theo công ước chung của
LHQ về biến đổi khí hậu).


7

Ô nhiễm môi trường là sự làm thay đổi tính chất của môi trường, vi phạm
tiêu chuẩn môi trường. Trên thế giới, ô nhiễm môi trường là việc chuyển các chất
thải hoặc năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng gây hại đến sức khỏe
con người, đến sự phát triển của sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường
bị ô nhiễm bởi các chất hóa học, sinh học… gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người
và các cơ thể sống khác. Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường có thể do tự nhiên
hay do con người. Ở Việt Nam hiện nay ô nhiễm môi trường đang là vấn đề rất
được quan tâm, ô nhiễm môi trường làm thay đổi cuộc sống người dân nó gây ra
các vấn đề về sức khỏe, lương thực, y tế… Ô nhiếm môi trường ở Việt Nam do các
nguyên nhân chính như sản xuất công nghiệp, khai thác khoáng sản, giao thông và
sản xuất nông nghiệp.
Với nhịp độ tăng dân số và tốc độ đô thị hóa như hiện nay thì diện tích đất
canh tác ngày càng bị thu hẹp, chất lượng đất ngày càng giảm. Trong nông nghiệp ô
nhiễm đất xuất phát từ việc làm dụng phân bón hóa học và việc sử dụng phân bón
không dúng cách của người dân. Việc tăng dân số dẫn tới áp lực lương thực ngày
càng lớn và phải tăng cường khai thác độ phì nhiêu của đất làm cho đất bạc màu.

Ngoài ra, các chất bảo vệ thực vật thường là chất độc, khả năng tồn lưu lâu trong
đất, tác động vào môi trường đất, sau đó đến sản phẩm nông nghiệp, đến động vật
và con người, theo kiểu tích tụ, ăn sâu và bào mòn. Nitrat là yêu cầu cần thiết cho
sự sinh trưởng và phát triển của cây , tuy nhiên nó cũng là mối đe dọa cho sức khỏe
con người và độ trong sạch các nguồn nước tự nhiên. Khi bón phân đạm vào đất
thục vật chỉ hấp thu khoảng 50 - 60% còn lại đi vào các nguồn khác. Ion NO3- gần
như không bị hấp thụ mà luôn tồn tại ở trạng thái linh động dễ bị rửa trôi vào nguồn
nước Do việc sử dụng, bảo quản chưa đúng quy định nên đã gây ô nhiễm môi
trường đất, nước, không khí và nông sản gây nhiều hậu quả nghiêm trọng.
Hiện nay với sự ra tăng của sản lượng lúa gạo việc quản lý sản phẩm phụ
của cây lúa đang trở thành một vấn đề đang lưu tâm nhưng nó cũng có thể là một cơ
hội. Trong truyền thống người nông dân thường dung rơm rạ làm để đun nấu và làm
thức ăn cho gia súc. Tuy nhiên với sự phát triển kinh tế đời sống được nâng cao
người dân đã thay thế nguyên liệu đun nấu từ sử sung rơm rạ sang khí đốt hay
nguyên liệu hóa thạch, cùng với đó là ra tăng sản xuất lúa gạo như hiện nay làm
lượng phế thải của cây lúa là quá lớn không thể sử dụng hết được, đa số người dân
để rơm rạ tại đồng và đốt.


8

Theo Viện Môi trường nông nghiệp, lượng phát thảu từ hoạt động nông
nghiệp mỗi năm trương đương 65 triệu tấn CO2, chiếm trên 43% tổng lượng khí
nhà kính của cả nước. Nguồn phát thải này chủ yếu là từ canh tác lúa nước, đốt phế
phụ phẩm nông nghiệp và chất thải chăn nuôi. Ngoài ra, dự báo lượng khí thải đến
năm 2030 sẽ tiếp tục tăng lên gần 30%. Việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng là hoạt
động theo truyền thống nhằm chuẩn bị đất trồng cho mùa sau, loại trừ cỏ dại, cung
cấp chất dinh dưỡng cho mùa vụ sau. Tại thời điểm thu hoạch hàm lượng ẩm của
rơm rạ thường cao 60% tuy nhiên trong thời tiết khô rơm rạ khô nhanh thì độ ẩm
khoảng 10 -20%. Hàm lượng tro của rơm ra là trên 22% lượng protein thấp thành

phần lienoxenluloza 37,4%, hemicelluloses 44,9%, linhin 4,9%, lượng tro silica cao
9 - 14% . Việc đốt ngoài trời là một quá trình đốt không kiểm soát, trong đó khí
cacbon dioxit là sản phẩm chủ yếu được giải phóng vào khí quyển cùng với khí
cacbon monoxide, khí methane, các oxit nito và lượng nhỏ khí dioxit sunphua. Tại
châu Á dựa trên các công trình nghiên cứu cho thấy riêng lượng phát xạ từ việc đốt
phế thải cây trồng ước tính đạt 0,10 tg SO2, 0,96 Tg NOx, 379Tg CO2, 23 Tg CO
và 0,68 Tg CH4. Việc sử dụng rơm rạ làm nguyên liệu đun nấu hay đốt tại ruộng là
một thói quen đã có từ rất lâu của người nông dân với nhận thức của mình người
nông dân không thể hiểu được tách hại của việc đốt rơm rạ gây ra. Việc sử dụng
rơm rạ để đun nấu thải vào không khí một lượng chất gây ô nhiễm lớn, rơm rạ trên
đông ruộng nếu không được đốt hết hoàn toàn sẽ bị cày lấp làm phân bón cho vụ
sau. Tỷ lệ phân hủy kị khí của chúng phụ thuộc vào độ ẩm của đất, điều này ảnh
hưởng trực tiếp đến khối lượng CH4 được giải phóng từ quá trình này. Việc rơm
trộn vào đất có thể cung cấp một nguồn dinh dưỡng tốt cho đất nhưng cũng có thể
dẫn đến một số bệnh cho cây ảnh hưởng tới sản lượng do tác động bất lợi ngắn hạn
của sự bất ổn định nito.
2.2 Tổng quan tình hình sử dụng phế phụ phẩm trên Thế Giới và Việt Nam
hiện nay
2.2.1 Tình hình sử dụng phế phụ phẩm trên Thế Giới
Tại Phần Lan tâp đoàn Neste Oil, là ví dụ cho xu hướng ngày cang nhiều
doanh nghiệp chế biến các phế phẩm nông nghiệp như rơm rạ, cành cây … và chất
thải gia đình, nhựa tổng hợp thành nhiên liệu. Những thứ mà trước kia bị phí phậm
thì nay trở thành nguyên liệu quý giá. Theo một nghiên cứu của Boomberg New


9

Energy Finance, với các phương pháp kỹ thuật mới đến năm 2020, 27 nước EU có
thể chế biến chất thải sinh học thành 90mtyr lít ethanol.
Trên nhiều vùng của đất nước Liên Xô, đặc biệt là vùng thảo nguyên thường

có nhiều rơm rạ, vỏ trấu và các loại phế thải khác của trồng trọt chưa được sử dụng.
Từ những chất phế thải này có thể chế biến thành công một loại phân bón có giá trị
cao bằng cách tăng lượng rác chuồng gia súc bằng các chất này, cũng như xếp rơm
rạ xen với các lớp phân chuồng ở nhà chứa phân. Phương pháp này được sử dụng
chủ yếu vào mùa xuân và mùa thu, khi mà trời mưa nhiều và độ ẩm của phân
chuồng vượt mức bình thường. Rơm rạ sẽ hút lượng nước thừa của phân và trong
điều kiện có đủ đạm và các chất dinh dưỡng khác trong phân chuồng thì rơm rạ sẽ
phân giải nhanh chóng hơn.
Đặc biệt có giá trị là việc dùng rơm rạ dọn lót cho gia súc trong những ổ
nhốt tạm ban đêm vào thời kỳ chăn thả trên đồng cỏ. Ổ nhốt tạm được rào quanh và
lót một lớp rơm rạ dày 20- 30 cm. Rơm rạ sẽ hút nước giải, trộn lẫn với phân và
được nén khá chặt. Nhờ bị phân ngăn cách không cho nước mưa ngấm xuống đất
mà rơm rạ bắt đầu phân giải nhanh và chỉ khoảng 1,5- 2 tháng sau đã hình thành
một lớp phân có giá trị cao ở trong chuồng nhốt tạm gia súc. Sau đó người ta
chuyển hàng rào sang chỗ khác và dồn phân lại thành đống nén chặt, để phan tiếp
tục phân giải nhanh hơn và hầu như không bị mất đạm nhiều. ( I.P
MAMCHENCOP, 1981)[11].
Trên thế giới than bùn có khoảng 4000 tỷ m3. Phân bố vùng ôn đới như Liên
Xô cũ 60%, Phần Lan 12%, Cannada 9%, Mỹ 5%.... chiếm 2% trong khối lượng cả
trái đất và 3 triệu m2 diện tích bề mặt Trái Đất.
Trên thế giới đã có rất nhiều nước đã và đang sử dụng nguồn than bùn vào
việc ứng dụng trong cuộc sống. Như sử dụng than bùn và mục đích năng lượng và
làm phân bón hữu cơ vi sinh.
Theo Đào Châu Thu, (2006)[1] cho biết : Ở các nước phát triển như EU Mỹ - Nhật Bản - Singapo đều có hệ thông thu gom và phân loại rác tại gia đình, nơi
công cộng và các vùng miền nông thôn. Sau đó tái chế phần rác thải hữu cơ thành
phân bón hữu cơ bón cho cây trồng..
Tại các nước đang phát triển của Châu Á như: Thái Lan, Indonesia, Malaysia
cũng có chương trình giáo dục và nghiên cứu khoa học về thu gom rác thải hữu cơ
tại gia đình và nơi công cộng của thị trấn, thành phố, góp phần làm sạch môi trường
và tạo nguồn phân hữu cơ bằng công nghệ sinh học cho sản xuất nông nghiệp.

10

Tại miền tây Austalia rác thải hữu cơ được xem như nguồn tài nguyên và có thể
chế biến thành nhiều sản phẩm hữu ích khác nhau, trong đó sản phẩm phân compost
đang được thị trường rất ưa chuộng, nó góp phần cải tạo và bổ sung một lượng lớn chất
hữu cơ đang thiếu hụt trong đất, đồng thời giảm diện tích đất lớn đang khan hiếm để
chôn lấp.
Bảng 2.5 Tỷ lệ chất thải rắn xử lý bằng phương pháp khác nhau
ở một số nước trên thế giới
(Đơn vị: % khối lượng)
TT

Nước

Tái chế

Chế biến phân vi
sinh

Chôn lấp

Đốt

1

Canada

10

2

2

8

2

Đan mạch

19

4

29

48

3

Phần Lan

15

0

83

2

4

Pháp

3

1

54

42

5

Đức

16

2

46

36

6

Ý

3

3

74

20

7

Thuỵ Điển

16

34

47

3

8

Thuỵ Sỹ

22

2

17

59

9

Mỹ

15

2

67

16

Nguồn: Tạp chí bảo vệ môi trường, 3/2006[7]
2.2.2 Tình hình sử dụng phế phụ phẩm tại Việt Nam
Với đặc điểm của một nước nông nghiệp hằng năm lượng phế thải của quá
trình sản xuất nông nghiệp là rất lớn. Bên cạnh đó phế phẩm trong chế biến các
loại cây công nghiệp, sản xuất hoa quả, thực phẩm… cũng đa dạng. Với tiềm năng
dồi dào như vậy, nếu có thể tận dụng và tái chế thì có thể tạo thêm nhiều điều kiện
việc làm cho nhiều lao động nông thôn mà còn góp phần nâng cao giá trị sản
phẩm, bảo vệ môi trường.
Hiện nay việc thu gom tái chế phế phẩm nông nghiệp đang gặp rất nhiều khó
khăn vì nguồn phế thải nông nghiệp tâp trung chủ yếu ở nông thôn không gần các
khu công nghiệp nơi đặt nhà máy tái chế. Sản xuất nông nghiệp ở nước ta đang dần
được hiện đại hóa bằng cách đưa máy móc vào trong quá trình sản xuất để góp phần
giả phóng sức lao động, khi sử dụng máy móc để thu hoạch nông sản thì các phụ
phẩm kèm theo sẽ bị băm nhỏ để lại đồng ruộng điều này làm cho việc thu gom các


11

chế phẩm nông nghiêp trở lên khó khăn hơn. Bên cạnh đó đặc thù sản xuất nông
nghiệp của nước ta mang tính nhỏ lẻ, phân tán manh mún tự phát nên phân loại và
tái chế khó khăn.
- Phế phẩm từ lúa gạo.Phế phẩm từ lúa gạo gồm có rơm, rạ, vỏ trâu.Rơm rạ
là phần thân và gốc của cây lứa sau khi tách hạt. Vỏ trấu và phần vỏ bên ngoài của
hạt lúa. Với vị thế là nước thứ hai về xuất khẩu gạo trên Thế Giới thì lượng phể
phẩm từ cây lúa của Việt Nam là tương đối lớn. Phần lớn rơm, rạ được bỏ đốt trực
tiếp tại đồng ruộng gây lãng phí và ảnh hưởng tới môi trường. Nếu biết tận dụng
nguồn rơm rạ này sẽ có ý nghĩa về nhiều mặt.
Trong nông nghiệp rơm rạ được người dân tận dụng chế biến thành phân
bón cho cây trồng bằng cách ủ với phân gia súc làm phân chuồng hay làm thức ăn
cho giun. Ngoài ra rơm rạ là nguyên liệu không thể thiếu trong quá trình sản xuất
nấm rơm, nấm rạ nó cung cấp nguồn dinh dưỡng cao cho quá trình phát triển của
nấm đồng….
Ngày nay với nền công nghiệp hiện đại, rơm rạ được chế biến làm ván ép để
sản xuất đồ nội thất, tường ngăn thay thế cho gỗ. Tại Việt Nam đã có nghiên cứu để
xử lý rơm rạ, trấu thành Ethanol - nguồn nhiên liệu sinh học thân thiện môi trường
thay thế cho xăng dầu( công trình nghiên cứu của tiến sỹ Nguyễn Hoàng Dũng trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh).
Tại thôn Lộc Đông, xã Hòa Thanh, huyện Đông Hòa, Phú Yên có sáng chế
sản xuất vật liệu chất đốt bằng việc tái chế vỏ trấu, củi trấu này có đặc điểm chắc
hơn gỗ củi thông thường tàn tro của củi trấu sau đốt có chứa 80% là silic oxyt , có
thể tận dụng trong việc cải tạo đất. Củi trấu có thể sử dụng cho lò trấu truyền thống,
bếp than, bếp than đá rất dễ bắt lửa nhanh, không có khói và cháy có mùi dễ chụi.
Vì vậy, sử dụng trấu để sản xuất thành củi trấu và giải pháp vừa kinh tế vừa góp
phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Có thể nói rơm rạ là nguồn tài nguyên rất quý giá nhưng nay giá trị sử dụng
của nó đã bị bỏ qua. Việc đốt rơm, rạ sau mỗi vụ thu hoạch đang là hiện tượng phổ
biến ở nhiều nơi, gây ô nhiễm môi trường và hết sức lãng phí. Theo thống kê của Tổ
chức phát triển Hà Lan, mỗi năm Việt Nam sản xuất xấp xỉ 40 triệu tấn sinh khối từ

phụ phẩm lúa gạo, bao gồm 32 triệu tấn rơm rạ và 8 triệu tấn trấu. Tổng năng lượng
lý thuyết tiềm năng từ phụ phẩm lúa gạo tương đương 13,34 Mtoe ( trong đó toe là
đơn vị tính năng lượng lý quy đổi trương đương với 1 tấn dầu). So với tổng tiêu thu
năng lượng sơ cấp của Việt Nam năm 2010 là 47 Mtoe, thì riêng rơm rạ và trấu có
thể đáp ứng 28%. Tuy nguồn sinh khối dồi dào, nhưng thiếu sự quan tâm, do đó
những năm gần đây, sau mỗi vụ thu hoạch lúa, tại các đô thị lớn chứng kiến cảnh


12

khói bay mù mịt từ những cánh đồng ven đó. Nguyên nhân là do nông dân đốt rơm
rạ. Hiện tượng này ngày càng phổ biến.
Người dân cho rằng việc đốt rơm rạ lấy tro để bổ xung dinh dưỡng cho đất.
Nhưng thực tê, việc đó không cải thiện tình trạng đó là bao mà còn ảnh hưởng tới
môi trường và tài nguyên đất tại nơi đốt. Nó khiến đất tại vị trí đốt bi nóng, ảnh
hưởng tói sinh vật trong đất, một số thành phần cơ giới trong đất bịn thay đổi khiến
đất bị trai lì. Nguồn năng suất mất dần kiến cho năng suất giảm.
Vỏ trấu trước kia thường hay được sử dụng làm chất đốt hay trộng với đất
sét làm vật liệu xây dựng… Không những được sử dụng làm chất đốt trong sinh
hoạt mà nó còn được sử dụng như là nguồn cung cấp nguyên liệu thay thế cung
cấp nhiệt trong sản xuất với giá rất rẻ. Cũng như rơm rạ vở trấu có rất nhiều ở Việt
Nam chúng không được sử dụng hết nên phải đem đốt hoặc đổ xuống sông suối để
tiêu hủy.
- Phế phẩm từ ngô. Phế phẩm từ ngô gồm lõi ngô, lá và thân ngô.Thông
thường, lõi ngô và lá ngô sau khi thu hoạch được sử dụng làm thức ăn gia súc khi
còn tười hoặc làm chất đốt khi đã khô. Nhiệt lượng mà chúng cung cấp tương đối
lớn tuy nhiên hiện nay hầu hết các hộ gia đình đều không sử dụng các phế phẩm từ
nông nghiệp để làm chất đốt. cho nên phế phẩm từ cây ngô dang bị bỏ không gây
lãng phí.
- Phế phẩm từ những nguồn khác. Ngoài phế phẩm từ lúa, ngô còn có các

nguồn phế phẩm từ cây mía, cây lạc, cà phê, đậu tương… hằng năm, lượng phế
phẩm từ những nguồn này là tương đối lớn và chúng ta không thể tận dụng hết
chúng được thải bỏ ra ngoài môi trường gây ô nhiễm môi trường và lãng phí
2.2.3 Tình hình thu gom, xử lý rơm rạ trên địa bàn nghiên cứu
Rơm rạ là nguồn phụ phẩm có khối lượng lớn và có thể ứng dụng, chế biến
thành nhiều sản phẩm có hiệu quả kinh tế, như làm phân bón hữu cơ, thức ăn chăn
nuôi, nhiên liệu, nguyên liệu, nguyên liệu sản xuất giấy… Việt Nam hằng năm có
hơn 20 triệu tấn rơm rạ, là nguồn thức ăn thô quan trọng cho trâu bò, đặc biệt là vào
mùa khô và mùa đông nhưng lượng rơm sử dụng hiện nay vẫn chưa nhiều.
Hiện nay, việc xử lý và sử dụng rơm rạ chưa được quan tâm đúng mức, còn
mang tính tự phát, việc thu gom rơm rạ trên đồng hoàn toàn bằng phương pháp thủ
công. Lương rơm rạ thu gom được không đáng kể đại bộ phận vứt trên đồng và đốt
chúng. Đây là một sự lãng phí lớn phụ phẩm nông nghiệp.


13

Tại Hải Dương đa số người dân sử dụng máy gặt lúa nó giúp cho người
dân không phải mất nhiều sức lao động, thu hoạch nhanh và hiệu quả. Tuy nhiên,
với kiểu thu hoạch bằng máy thì việc thu hoạch rơm rạ trở nên khó khăn, vì khi
máy gặt lúa thóc tách hạt lúa ra khỏi bông thì số rơm còn lại sẽ bị băm và được
phun ra tại ruộng.
Theo khảo sát tại địa bàn thực hiện dự án đa số dân ở khu vực không có ý
định sẽ thu gom rơm rạ. Lý do người dân đưa ra là ngày nay rơm rạ không còn
nhiều tác dụng trong đời sống, mặt khác người dân đã sử dụng máy gặt để giảm thời
gian lao động nhưng việc gặt máy làm cho rơm rạ khó thu gom hơn vì bị máy băm
nhỏ phun rải rác ra ruộng. Một số ít gia đình để rơm rạ khô tại ruộng sau đó đem về
chất đống ở nhà dùng vào các mục đích khác nhau.
2.3 Sử dụng phân bón bền vững trong sản xuất nông nghiệp
Sản xuất là hướng phấn đấu của ngành nông nghiệp tại nhiều nước trên thế

giới hiện nay. Tiêu chí của sản xuất nông nghiệp bền vững có nhiều vấn đề tập
trung là tạo sản phẩm sạch, an toàn, bảo vệ môi trường. Khai thác và sử dụng phân
hữu cơ là 1 giải pháp bảo tồn tài nguyên đất giảm thiểu ô nhiễm đất trong sản xuất
nông nghiệp góp phần giảm ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu.
2.3.1 Phân hữu cơ
2.3.1.1 Định nghĩa phân hữu cơ
Phân hữu cơ là phân chứa chất dinh dưỡng dưới ở dạng những hợp chất hữu
cơ như: phân chuồng, phân xanh, phân xanh, phân than bùn, phụ chế phẩm nông
nghiệp, phân rác…
- Phân chuồng: là hỗm hợp chủ yếu của phân, nước tiểu gia súc và chất độn.
Nó không những cung cấp thức ăn cho cây trồng mà còn bổ sung chất hữu cơ giúp
tơi xốp, tăng độ phì nhiêu, tăng hiệu quẩ sử dụng các loại phân bón khác.
- Phân rác: là phân hữu cơ được chế biến từ cỏ dại, rác, thân lá cây xanh, rơm
rạ… ủ với một số phân men như phân chuồng, lân, vôi… đến khi mục thành phân
(thành phần dnh dưỡng thấp hơn phân chuồng).
- Phân xanh: là phân hữu cơ sử dụng các loại cây là tươi bón ngay vào đất
không qua quá trình ủ do đó chỉ dùng để bón lót. Cây xanh thường được dùng là các
cây họ đậu như điền thanh, muồng, keo đậu, cỏ Stylo,…
- Phân vi sinh: là chế phẩm phân bón được sản xuất bằng cách dùng các loại
vi sinh vật hữu ích cấy vào môi trường là chất hữu cơ (như bột than bùn). Khi bón


14

cho đất các chủng vi sinh vật sẽ phát huy vai trò của nó như phân giải chất dinh
dưỡng kho tiêu thành dễ tiêu cho cây hấp thụ hoặc hút đạm tự nhiên để bổ sung cho
đất và cây.
- Phân sinh học hữu cơ: là loại phân có nguồn gốc hữu cơ được sản xuất bằng
công nghệ sinh học (như lên men vi sinh) và phối trộn thêm một số hoạt chất khác
để làm tăng độ hữu hiệu của phân, hoặc khi bón vào đất sẽ tạo môi trường cho các

quá trình sinh học trong đất diễn ra thuận lợi góp phần làm tăng năng suất cây trồng.
2.3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng
•Các yếu tố vật lý
- Nhiệt độ
Nhiệt trong khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân hủy các hợp chất hữu cơ bởi vi
sinh vật, phụ thuộc vào kích thước của đống ủ, độ ẩm, không khí và tỷ lệ C/N, mức độ
xáo trộn và nhiệt độ môi trường xung quanh.
Nhiệt độ trong hệ thống ủ không hoàn toàn đồng nhất trong suốt quá trình ủ,
phụ thuộc vào lượng nhiệt tạo ra bởi các vi sinh vật và thiết kế của hệ thống.
Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của vi sinh vật trong
quá trình chế biến phân hữu cơ và cũng là một trong các thông số giám sát và điều
khiển quá trình ủ rơm rạ. Trong luống ủ, nhiệt độ cần duy trì là 55 - 650C, vì ở nhiệt
độ này, quá trình chế biến phân vẫn hiệu quả và mầm bệnh bị tiêu diệt. Nhiệt độ
tăng trên ngưỡng này, sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật. Ở nhiệt độ thấp hơn,
phân hữu cơ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh.
Nhiệt độ trong luống ủ có thể điều chỉnh bằng nhiều cách khác nhau như
hiệu chỉnh tốc độ thổi khí và độ ẩm, cô lập khối ủ với môi trường bên ngoài bằng
cách che phủ hợp lý.
- Độ ẩm
Độ ẩm (nước) là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá
trình chế biến phân hữu cơ. Vì nước cần thiết cho quá trình hoà tan dinh dưỡng vào
nguyên sinh chất của tế bào.
Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân rơm, rạ nằm trong khoảng 50-60%. Các vi
sinh vật đóng vai trò quyết định trong quá trình phân hủy rơm rạ thường tập trung
tại lớp nước mỏng trên bề mặt của phân tử rơm rạ. Nếu độ ẩm quá nhỏ (< 30%) sẽ
hạn chế hoạt động của vi sinh vật, còn khi độ ẩm quá lớn (> 65%) thì quá trình phân


15

hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí vì quá trình thổi khí bị cản
trở do hiện tượng bít kín các khe rỗng không cho không khí đi qua, gây mùi hôi, rò
rỉ chất dinh dưỡng và lan truyền vi sinh vật gây bệnh .
Độ ẩm ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ vì nước có nhiệt
dung riêng cao hơn tất cả các vật liệu khác.
Độ ẩm thấp có thể điều chỉnh bằng cách thêm nước vào. Độ ẩm cao có thể
điều chỉnh bằng cách trộn với vật liệu độn.
- Kích thước hạt.
Kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy. Quá trình phân hủy
hiếu khí xảy ra trên bề mặt hat, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt
lớn nên sẽ tăng sự tiếp xúc với oxy, gia tăng vận tốc phân hủy. Tuy nhiên, nếu
kích thước hạt quá nhỏ và chặt làm hạn chế sự lưu thông khí trong đống ủ, điều
này sẽ làm giảm oxy cần thiết cho các vi sinh vật trong đống ủ và giảm mức độ
hoạt tính của vi sinh vật. Ngược lại, hạt có kích thước quá lớn sẽ có độ xốp cao
và tạo ra các rãnh khí làm cho sự phân bố khí không đều, không có lợi cho quá
trình chế biến phân hữu cơ. Đường kính hạt tối ưu cho quá trình chế biến khoảng
3 - 50mm. Kích thước hạt tối ưu có thể đạt được bằng nhiều cách như cắt, nghiền
và sàng vật liệu thô ban đầu.
- Độ xốp.
Độ xốp là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ. Độ
xốp tối ưu sẽ thay đổi tuỳ theo loại vật liệu chế biến phân. Thông thường, độ xốp
cho quá trình chế biến diễn ra tốt khoảng 35 - 60%, tối ưu là 32 - 36%.
Độ xốp của rơm rạ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết
cho sự trao đổi chất, hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí và sự oxy hóa các phần tử
hữu cơ hiện diện trong các vật liệu ủ. Độ xốp thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển oxy,
nên hạn chế sự giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong khối ủ. Ngược lại, độ
xốp cao có thể dẫn tới nhiệt độ trong khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt.
Độ xốp có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng vật liệu tạo cấu trúc với tỉ
lệ trộn hợp lý.
- Kích thước và hình dạng của hệ thống ủ phân.

Kích thước và hình dạng của các đống ủ có ảnh hưởng đến sự kiểm soát
nhiệt độ và độ ẩm cũng như khả năng cung cấp oxy.


16

- Thổi khí.
Khối ủ được cung cấp không khí từ môi trường xung quanh để vi sinh vật
sử dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóng
nhiệt. Nếu khí không được cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ có thể có những
vùng kị khí, gây mùi hôi.
Lượng không khí cung cấp cho khối phân hữu cơ có thể thực hiện bằng cách:
+ Đảo trộn.
+ Cắm ống tre.
+Thải chất thải từ tầng lưu chứa trên cao xuống thấp.
+ Thổi khí.
Quá trình đảo trộn cung cấp khí không đủ theo cân bằng tỉ lượng. Điều kiện
hiếu khí chỉ thỏa mãn đối với lớp trên cùng, các lớp bên trong hoạt động trong môi
trường tuỳ tiện hoặc kị khí. Do đó, tốc độ phân hủy giảm và thời gian cần thiết để
quá trình ủ phân hoàn tất bị kéo dài.
Cấp khí bằng phương pháp thổi khí đạt hiệu quả phân hủy cao nhất. Tuy
nhiên, lưu lượng khí phải được khống chế thích hợp. Nếu cấp quá nhiều khí sẽ dẫn
đến chi phí cao và gây mất nhiệt của khối phân, kéo theo sản phẩm không đảm bảo
an toàn vì có thể chứa vi sinh vật gây bệnh. Khi pH của môi trường trong khối phân
lớn hơn 7, cùng với quá trình thổi khí sẽ làm thất thoát nitơ dưới dạng NH3. Trái lại,
nếu thổi khí quá ít, môi trường bên trong khối phân trở thành kị khí. Vận tốc thổi
khí cho quá trình ủ phân thường trong khoảng 5 -10m3 khí/tấn nguyên liệu/h.
•Các yếu tố hóa sinh.
- Tỷ lệ C/N
Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do vi sinh vật:

trong đó cacbon và nitơ là cần thiết nhất, tỉ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan
trọng nhất; Photpho (P) là nguyên tố quan trọng kế tiếp; Lưu huỳnh (S), canxi
(Ca) và các nguyên tố vi lượng khác cũng đóng vai trò quan trọng trong trao đổi
chất của tế bào.
Khoảng 20% - 40%C của chất thải hữu cơ (trong chất thải nạp liệu) cần thiết
cho quá trình đồng hoá thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hoá thành CO2.
Cacbon cung cấp năng lượng và sinh khối cơ bản để tạo ra khoảng 50% khối lượng
tế bào vi sinh vật. Nitơ là thành phần chủ yếu của protein, acid nucleic, acid amin,


17

enzyme, co-enzyme cần thiết cho sự phát triển và hoạt động của tế bào.
- Oxy.
Oxy cũng là một trong những thành phần cần thiết cho quá trình ủ phân. Khi
vi sinh vật oxy hóa carbon tạo năng lượng, oxy sẽ được sử dụng và khí CO2 được
sinh ra. Khi không có đủ oxy thì sẽ trở thành quá trình yếm khí và tạo ra mùi hôi
như mùi trứng gà thối của khí H2S.
Các vi sinh vật hiếu khí có thể sống được ở nồng độ oxy bằng 5%. Nồng độ
oxy lớn hơn 10% được coi là tối ưu cho quá trình ủ phân rác hiếu khí.
- Dinh dưỡng.
Cung cấp đủ photpho, kali và các chất vô cơ khác như Ca, Fe, Bo, Cu,... là
cần thiết cho sự chuyển hóa của vi sinh vật. Thông thường, các chất dinh dưỡng này
không có giới hạn bởi chúng hiện diện phong phú trong các vật liệu làm nguồn
nguyên liệu cho quá trình ủ phân rơm rạ.
- pH.
Giá trị pH trong khoảng 5,5 - 8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình
ủ phân rơm rạ. Các vi sinh vật, nấm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các acid
hữu cơ. Trong giai đầu của quá trình ủ phân, các acid này bị tích tụ và kết quả làm
giảm pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sự phân hủy lignin

và cellulose. Các acid hữu cơ sẽ tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủ phân . Nếu hệ
thống trở nên yếm khí, việc tích tụ các acid có thể làm pH giảm xuống đến 4,5 và
gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của vi sinh vật.
- Vi sinh vật.
Chế biến phân hữu cơ là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều loại vi sinh
vật khác nhau. Vì sinh vật trong quá trình chế biến phân hữu cơ bao gồm:
actinomycetes và vi khuẩn. Những loại vi sinh vật này có sẵn trong chất hữu cơ, có
thể bổ sung thêm vi sinh vật từ các nguồn khác để giúp quá trình phân hủy xảy ra
nhanh và hiệu quả hơn.
- Chất hữu cơ.
Vận tốc phân hủy dao động tuỳ theo thành phần, kích thước, tính chất của
chất hữu cơ. Chất hữu cơ hoà tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không hoà tan.
Lignin và ligno - cellulosics là những chất phân hủy rất chậm


18

Bảng 2.6 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí
Thông số
1. Kích thước

Giá trị
Quá trình ủ đạt hiệu quả tối ưu khi kích thước rơm rạ khoảng
25 -75mm
Tỉ lệ C:N tối ưu dao động trong khoảng 25 - 50

2. Tỉ lệ C/N

- Ở tỉ lệ thấp hơn, dư NH3, hoạt tính sinh học giảm
- Ở tỉ lệ cao hơn, chất dinh dưỡng bị hạn chế

3. Pha trộn
4. Độ ẩm

Thời gian ủ ngắn hơn
Nên kiểm soát trong phạm vi 50 - 60% trong suốt quá trình ư.
Tối ưu 55%
Nhằm ngăn ngừa hiện tượng khô, đóng bánh và sự tạo thành

5. Đảo trộn

các rảnh khí, trong quá trình làm phân hữu cơ, rơm rạ phải
được xáo trộn định kỳ. Tần suất đảo trộn phụ thuộc vào quá
trình thực hiện
Nhiệt độ phải được duy trì trong khoảng 50 - 550C đối với một

6. Nhiệt độ

vài ngày đầu và 55 - 600C trong những ngày sau đó. Trên 660C,
hoạt tính vi sinh vật giảm đáng kể.

7. Kiểm soát

Nhiệt độ 60 - 700C, các mầm bệnh đều bị tiêu diệt

mầm bệnh
8. Nhu cầu về
không khí
9. pH
10. Mức độ phân

hủy
11. Diện tích đất
yêu cầu

Lượng oxy cần thiết được tính toán dựa trên cân bằng tỷ lượng.
Không khí chứa oxy cần thiết phải được tiếp xúc đều với tất cả
các phần của rơm rạ làm phân
Tối ưu: 7 - 7,5. Để hạn chế sự bay hơi Nitơ dưới dạng NH3, pH
không được vượt quá 8,5
Đánh giá sự giả nhiệt độ vào thời gian cuối
Công suất 50T/ngày cần 1 hecta đất
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự,1993.[10]


19

2.3.1.3 Sơ đồ chế biến rơm rạ thành phân hữu cơ

Rơm Rạ

Chế Phẩm Vi Sinh

Phân NPK

Ủ Phân

Nước, Phân NPK

Phân Thành Phẩm
Hình 2.1. Sơ đồ đồ chế biến rơm rạ thành phân hữu cơ.

2.3.1.4 Tính cần thiết của phân hữu cơ
- Cải thiện cơ cấu đất: Phân hữu cơ vi sinh khi bón vào đất làm cho nơi có
đất sét bạc màu, đất quánh được rã ra rồi khi gặp đất cát lại làm cho cát rời dính lại
với nhau tạo ra đất thông khí dễ dàng.
- Cân bằng độ pH trong đất: phân hữu cơ vi sinh chứa nito7, phospho, lân,
magie, kali, lưu huỳnh. Trong quá trình sinh trưởng cây hấp thu các chất dinh
dưỡng trong đất sau khi được thu hoạch phế phẩm của chúng được chế biến thành
phân hữu cơ và trả lại đất những chất dinh dưỡng đã mất.
- Duy trì độ ẩm ướt cho đất: Phân ữu cơ có 6 phần trọng lượng là nước, các
chất hữu cơ trong phân khi hòa tan vào đất đã trở thành một miếng xốp hút nước rồi
luân chuyển nước trong đất để nuôi cây.
- Tại môi trường tốt cho các vi khuẩn có lợi cho đất sinh sống: Phân hữu cơ
có khả năng tạo ra các chất bồi dưỡng tốt cho các loại cơ cấu sinh trong đất môi
trường sống cho các loại côn trùng và những loại vi sinh chống lại các tuyến trùng
làm hỏng rễ cây cũng như tiêu diệt các loại côn trùng phá hại đất đai gây bệnh tật.
- Trung hòa độc tố trong đất: Các nghiên cứu quan trọng gần đây chỉ ra rằng cây
phát triển trong đất có bón phân hữu cơ hấp thụ chì, kim loại nặng và chất ô nhiễm.