Phân lập tuyển chọn một số chủng vi sinh vật để xử lý phụ phẩm nông nghiệp tạo nguồn phân bón hữu cơ ở hà nam

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
---------------------------------------------------

NGUYỄN HỒNG THÁI

PHÂN LẬP TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT
ĐỂ XỬ LÝ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP TẠO NGUỒN
PHÂN BÓN HỮU CƠ Ở HÀ NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI – NĂM 2015


BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
---------------------------------------------------

NGUYỄN HỒNG THÁI

PHÂN LẬP TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT
ĐỂ XỬ LÝ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP TẠO NGUỒN
PHÂN BÓN HỮU CƠ Ở HÀ NAM

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 60.44.03.01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. PHẠM NGỌC TUẤN
TS. ĐINH HỒNG DUYÊN

HÀ NỘI – NĂM 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân, được xuất
phát từ nhiệm vụ khoa học của Chương trình HTQT về KH&CN theo Nghị Định
Thư giữa Việt Nam – Hungary, được sự đồng ý của chủ nhiệm dự án đồng thời là
giáo viên hướng dẫn – TS. Phạm Ngọc Tuấn, Trưởng phòng Nghiên cứu phân bón
và các chế phẩm nông hóa, Trung tâm Nghiên cứu Phân bón và Dinh dưỡng cây
trồng, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa. Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng, tuân thủ
đúng nguyên tắc và kết quả trình bày trong luận văn được thu thập trong quá trình
nghiên cứu một cách trung thực, chưa từng được ai công bố trước đây.
Hà Nội, ngày

tháng năm 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Hồng Thái

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page i

LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được thực hiện tại phòng thí nghiệm Bộ môn Vi sinh vật –
Viện Thổ Nhưỡng Nông Hóa, phòng thí nghiệm Bộ môn Vi sinh vật – Khoa Môi
trường, Học viện Nông nghiệp Việt Nam và được thử nghiệm tại xã Hoàng Tây,
Kim Bảng, Hà Nam. Để hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được rất nhiều sự động
viên, giúp đỡ.
Trước hết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Phạm Ngọc Tuấn và TS.
Đinh Hồng Duyên đã tận tình hướng dẫn tôi trong thời gian thực hiện luận văn.
Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới anh chị em đồng nghiệp, các thầy cô
trong bộ môn Vi sinh vật, Viện Thổ nhưỡng nông hóa và bộ môn Vi sinh vật,
Khoa Môi trường, Học Viện Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ rất nhiều trong
thời gian nghiên cứu tại phòng thí nghiệm.
Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo đã truyền đạt cho tôi
những kiến thức quý báu trong suốt khóa học.
Sau cùng tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp
đã luôn động viên và hỗ trợ tôi trong quá trình học cũng như thực hiện luận văn.
Do thời gian có hạn và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chưa nhiều nên
chắc chắn luận văn còn nhiều thiếu sót, vì vậy rất mong nhận được góp ý của
Thầy/Cô.
Trân trọng!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Hồng Thái

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page ii


MỤC LỤC

Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục bảng
Danh mục hình, đồ thị
Danh mục các từ viết tắt
MỞ ĐẦU
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam
1.1.1. Các khái niệm
1.1.2. Khối lượng và thành phần một số loại phụ phẩm nông nghiệp chính
1.2. Các biện pháp xử lý phụ phẩm nông nghiệp chính hiện nay
1.2.1. Đốt
1.2.2. Ủ làm phân bón
1.2.3. Biện pháp vùi trực tiếp vào đất
1.2.4. Một số biện pháp tái sử dụng phụ phẩm khác
1.3. Cơ sở khoa học của quá trình phân giải chất thải rắn hữu cơ bằng con
đ13
1s 14
1315
13

3tri18
1.4.e
Kếtng
21
là
121
4124
Ch 4 29
ươ
2.1 29
. 229
1229
1229
2.2129
. 2
2g29
t229
2
2

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

i
ii
iii
vi
vii
viii
1
3

3
3
3
8
8
9
11
12

Page 3


chất lượng chế phẩm theo TCVN 6168:2002
2.2.4. Thử nghiệm xử lý phụ phẩm nông nghiệp tại ruộng bằng chế phẩm
V3
0
2.3p30
.2.4 31
. 231
4232
4232
.232
.2 3
.2 2
.hìn
32
(233
.233
.234
.2

.c 34
v
234
.234
0234
12
235

30

235
2336
42
537
237
2438
Ch 4 3
ươ
9
3.1 39
. 339
1342
3.21
. c 45
V
345
2347
23
2tuy
50

350
2

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 4


3 52
3.32 54
. 3 54
33 55
3 55
.3 58
3.4. 62
. 3 62
43

4

phẩm VNBac quy mô lớn

3.4.3. Bước đầu tính toán hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường của
việc xử lý rơm rạ thành phân hữu cơ bằng chế phẩm VNBac 70
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
74
Kết luận
74
Kiến nghị
75

TÀI LIỆU THAM KHẢO
76
PHỤ LỤC 1: THÀNH PHẦN CÁC MÔI TRƯỜNG SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI
83
PHỤ LỤC 2: MÔ TẢ HÌNH THÁI CÁC CHỦNG VSV CỦA ĐỀ TÀI
85
PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ THỰC HIỆN Ủ PHỤ PHẨM QUY MÔ TRÌNH DIỄN,
HÌNH ẢNH CÁC ĐỐNG Ủ THÍ NGHIỆM SO SÁNH HIỆU
QUẢ CỦA CÁC CHẾ PHẨM TẠI TỈNH HÀ NAM
86

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 5


DANH MỤC BẢNG

STT

Tên bảng

Trang

1.1

Diện tích gieo trồng một số cây hàng năm đến năm 2013

1.2

Khối lượng một số nguồn phụ phẩm nông nghiệp chính ở Việt Nam

4

năm 2013
1.3

4

Sản lượng gạo và lượng phế thải rơm rạ sau thu hoạch ở một số quốc
gia, vùng lãnh thổ sản xuất gạo chính trên thế giới

1.4

5

Diện tích canh tác, năng suất, sản lượng ngô qua các năm trên toàn quốc
(2000 – 2013)

3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.1
0

3.1
1
3.1
2
3.1
3

6

Số lượng chủng vi sinh vật có khả năng phân giải xenlulo được phân
l 4
p0
M 4
ô 1
M 4
ộ 3
Ả
n
v4
s 8
Ả
n
si 5
n1
Ả
n
si 5
n2
M
ậ

c5
h5
K 6
i 0
K
iể
d6
ụ1
D 6
i 4
K 6
ết 6
C 7
h 1
L 7
ư 3

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 6


DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ

ST Tang
T ê
1.1 C 1
ấ 4
2.1 Đ 3
ị 1

2.2 H 3
a 5
3.1 C 3
á 9
3.2 K 4
h 6
3.3 K 4
h 7
3.4 V 5
ế 0
3.5 H
ì
v5
t 4
3.6 Q 5
u 8
3.7 Q
u
l 6
ợ2
3.8 D 6
i 5
3.9 Q
u
l 6
ợ9
3.1 Q
0
u
V7

N0

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BVMT
CĐN
CMC
Cs
CT
ĐC
ĐKB
Emina
Et al
HTQT
IRRI
KHCN
MT
MMTCE
MTNC
NXB
PDA
PGP
PHC
QCVN
RA
RF

RWC
S
SP
TCN
TCVN
TrCN
VK
VSV
XK

Bảo vệ môi trường
Cố định Nitơ
Cacboxyl methyl cellulose
Cộng sự
Công thức
Đối chứng
Đối kháng bệnh
Effective Microorganisms of Institute of Agrobiology
và cộng sự
Hợp tác quốc tế
International Rice Research Institute
Khoa học công nghệ
Môi trường
Million Metric Tons of Carbon Equivalent
Môi trường nuôi cấy
Nhà xuất bản
Potato Doxtrose Agar
Phân giải lân
Phân hữu cơ
Quy chuẩn Việt Nam

Ratinaculiapert
Rectusflexibilis
Rice – wheat consortium
Spira
Species
Tiêu chuẩn ngành
Tiêu chuẩn Việt Nam
Trước Công nguyên
Vi khuẩn
Vi sinh vật
Xạ khuẩn

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page viii


MỞ ĐẦU
Trải qua gần 30 năm đổi mới, Việt Nam vẫn cơ bản là một nước nông
nghiệp với khoảng 3/4 dân số sống phụ thuộc vào ngành này. Sản phẩm có ích thu
được từ trồng trọt thường chỉ chiếm phần nhỏ so với toàn bộ sinh khối tạo ra bởi
cây trồng. Do đó, lượng phụ phẩm nông nghiệp hàng năm để lại trên đồng ruộng
lên tới hàng chục triệu tấn, đủ mọi thành phần như: rơm rạ, thân lá ngô, vỏ, rễ cây,
lá mía, thân cây đậu tương,…
Ở hầu hết các vùng nông thôn hiện nay, phụ phẩm sau thu hoạch đang sử
dụng kém hiệu quả. Một phần bị đốt gây ô nhiễm môi trường, một phần đổ thẳng
xuống các mương rãnh làm ô nhiễm, tắc nghẽn nguồn nước, một phần để lại trên
mặt ruộng là ổ sâu bệnh hại cây trồng phát triển, trong khi đất đai canh tác lâu năm
có nguy cơ bị thoái hóa rất cao, bị thiếu chất dinh dưỡng trầm trọng hậu quả của
một nền nông nghiệp thâm canh không bền vững.

Phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, lá mía có chứa một lượng dinh dưỡng
khá lớn, nếu được tái sử dụng lại sẽ rất có ích cho cây trồng. Vì vậy, việc phân hủy
các nguồn phế thải từ thiên nhiên nói chung rất quan trọng và cần được duy trì
thường xuyên, nó vừa giúp bảo vệ môi trường đồng thời tạo ra nguồn phân hữu cơ
cung cấp tại chỗ cho cây trồng, giải quyết đáng kể sự thiếu hụt về phân hữu cơ;
giảm chi phí phân bón cho người dân.
Phụ phẩm nông nghiệp có chứa hàm lượng xenlulo cao, có thời gian phân
hủy tự nhiên từ 3 – 6 tháng hoặc lâu hơn, gây ứ đọng từ đó làm ảnh hưởng nghiêm
trọng đến môi trường nông nghiệp và nông thôn (Nguyễn Xuân Thành và cs., 2003).
Trong những năm gần đây, nhờ sự quan tâm đầu tư của Nhà nước cho nông
nghiệp nên đã có nhiều đề tài lớn cấp Bộ, cấp Nhà nước và một số đề tài chuyển
giao Khoa học công nghệ về phân lập, tuyển chọn vi sinh vật, ứng dụng trong xử lý
phụ phẩm nông nghiệp được thực hiện. Tuy nhiên, tình trạng chung của nghiên cứu
khoa học hiện nay là các nghiên cứu thường tiến hành độc lập và thiếu tính liên kết.
Sự lặp đi lặp lại của nhiều công trình nghiên cứu và hầu hết trong số đó không mang
lại hiệu quả thực tiễn như mong đợi. Việc tìm hiểu công nghệ mới để chọn ra một tổ

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 1


hợp vi sinh vật thích hợp nhằm rút ngắn thời gian phân hủy phụ phẩm nông nghiệp
tạo nguồn phân bón hữu cơ trực tiếp cho cây trồng là việc làm có ý nghĩa trong sản
xuất nông nghiệp. Xuất phát từ nhu cầu đó, đề tài “Phân lập tuyển chọn một số
chủng vi sinh vật để xử lý phụ phẩm nông nghiệp tạo nguồn phân bón hữu cơ
ở Hà Nam” là thực sự cần thiết mở ra nhiều triển vọng giải quyết vấn đề vừa nêu.
Đề tài được phát triển từ một phần của nhiệm vụ Hợp tác Quốc tế về Khoa học công
nghệ do Trung tâm Khoa học công nghệ Phát triển nông nghiệp và Miền núi thực
hiện theo Nghị định thư giữa Việt Nam – Hungary.

Mục đích nghiên cứu
Phân lập và tuyển chọn được một chủng vi khuẩn, một chủng xạ khuẩn bản
địa có khả năng phân giải tốt xenlulo kết hợp với một số chủng vi sinh vật hữu ích
có sẵn để sản xuất chế phẩm vi sinh vật đa chủng xử lý phụ phẩm nông nghiệp tạo
nguồn phân bón hữu cơ cho cây trồng và cải tạo đất.
Yêu cầu của đề tài
-

Lấy mẫu phụ phẩm, mẫu đất chứa phụ phẩm đã hoai mục để phân lập VSV.

-

Đánh giá các đặc tính sinh học để lựa chọn được các chủng VSV có khả

năng phân giải mạnh xenluloza, CMCaza để sản xuất chế phẩm.
-

Lựa chọn được chất mang phù hợp, sản xuất chế phẩm và thử nghiệm hiệu

quả của chế phẩm VSV, so sánh với đối chứng và một số loại chế phẩm khác trên
thị trường thông qua theo dõi các chỉ tiêu đống ủ.
-

Các thí nghiệm cần được lặp lại, số liệu cần được ghi chép rõ ràng, cẩn thận

và thường xuyên chụp ảnh quá trình thực hiện đề tài để làm tư liệu minh họa.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 2

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam
1.1.1. Các khái niệm
Khái niệm chất thải rắn:
Theo Nguyễn Xuân Thành và cs., 2003: chất thải rắn là toàn bộ các loại
vật chất được con người loại bỏ trong các hoạt động kinh tế – xã hội của mình (bao
gồm các hoạt động sản xuất, hoạt động sống, duy trì sự tồn tại của cộng đồng…)
trong đó quan trọng nhất là các loại chất thải sinh ra từ hoạt động sản xuất và hoạt
động sống.
Theo Luật Bảo vệ môi trường 2014: chất thải rắn là vật thể ở thể rắn được
thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác.
Khái niệm chất thải nông nghiệp:
Là chất thải phát sinh từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp như: trồng
trọt, thu hoạch, bảo quản và sơ chế nông sản, chăn nuôi, giết mổ… Hiện tại việc
quản lý và xả các loại chất thải nông nghiệp không thuộc về trách nhiệm của các
công ty môi trường đô thị các địa phương (Nguyễn Xuân Thành và cs., 2005).
Phụ phẩm nông nghiệp:
Là chất thải phát sinh trong quá trình hoạt động nông nghiệp như: rơm rạ,
thân lá cây ngô, thân lá lạc, lá mía, thân cây bông…
Đây là loại chất thải có thành phần chính là hữu cơ, do đó nhiều chủng vi
sinh vật có khả năng phân hủy chúng tạo nguồn phân bón hữu cơ rất tốt. Các chất
phế thải dễ phân hủy như cỏ dại, lá của cây phân xanh, cây rau. Các chất khó bị
phân hủy như: rơm rạ, thân, vỏ và rễ cây… (Phạm Văn Toản và cs., 2004).
1.1.2. Khối lượng và thành phần một số loại phụ phẩm nông nghiệp chính
Việt Nam là nước nông nghiệp, nguồn phế thải sau thu hoạch rất lớn với
nguồn gốc rất đa dạng. Hiện nay, mỗi năm hoạt động nông nghiệp trong nước thải
ra hàng chục triệu tấn phụ phẩm. Ở miền Bắc, nguồn phụ phẩm nông nghiệp phát
sinh chủ yếu từ canh tác các loại cây lương thực ngắn ngày (lúa, ngô, mía, đậu

tương, rau màu...), ở miền Nam lại chủ yếu là phụ phẩm từ trồng lúa, các cây công
nghiệp dài ngày (cà phê, điều, hồ tiêu...)
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 3


Trước đây khi đời sống còn khó khăn, phụ phẩm nông nghiệp được bà con
tận dụng gần như hoàn toàn. Cùng với sự phát triển của xã hội là đời sống nhân
dân được cải thiện, những năm gần đây xảy ra tình trạng phụ phẩm bị đốt tràn lan
ngay tại ruộng. Đây là việc làm gây lãng phí và ô nhiễm không khí trầm trọng.
Khối lượng phụ phẩm nông nghiệp ở nước ta (bảng 1.2) được tính toán dựa
trên điều tra khối lượng thực tế của từng loại phụ phẩm trên 1 đơn vị diện tích, sau
đó nhân với diện tích gieo trồng hàng năm đã được thống kê (bảng 1.1)
Bảng 1.1. Diện tích gieo trồng một số cây hàng năm đến năm 2013
L L

N M B

Năm
(Nghìn ha)
1
20 7
0
05 3
1
20 7
0
06 3
1

20 7
0
07 2
1
20 7
1
08 4
1
20 7
0
09 4
1
20 7
1
10 4
1
20 7
1
11 6
1
20 7
7
1
12
1
20 7
1
13 8

2

6
2
8
2
9
2
7
2
6
2
6
2
8
3
0
3
0

2
5
2
0
1
2
5
,
9
,
9
,

9
,
6
,
2
,

L Đ

2
6
2
4
2
5
2
5
2
4
2
3
2
2
2
1
2
1

2
0

1
8
1
8
1
9
1
4
1
9
1
8
1
1
1
1

(Nguồn: Tổng cục thống kê, 2014)
Bảng 1.2. Khối lượng một số nguồn phụ phẩm nông nghiệp chính ở
Việt Nam năm 2013

D S K
Li ả h
o ệ n ối
R ạ 7 4
ơ
4
Câ
1 5
y

,
M
0 2
ía
0
B
0 0
ôn
,
Lạ
0 0
c
,
Đậ
0 0
u
,
Tổ
9 6
ng
9

(Nguồn: Tổng cục thống kê, 2014)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 4


Như vậy, lượng phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam tính đến năm 2013 rất

lớn, đạt xấp xỉ 40 triệu tấn chất khô/năm, trong đó rơm lúa chiếm đến 34,38 triệu
tấn khô/năm (bằng 86,88%).
Theo tính toán tương đối chính xác của các chuyên gia về chăn nuôi ở Học
viện Nông nghiệp Việt Nam, nếu nguồn phụ phẩm nông nghiệp được chế biến và
sử dụng hiệu quả thì với khối lượng như thế này đủ nuôi đàn trâu, bò khoảng 7,78
triệu con trong 1,5 – 2 năm mà không phải đầu tư để trồng thêm cây thức ăn gia
súc (Nguyễn Xuân Trạch, 2004).
Vì vậy việc sử dụng các chủng VSV có khả năng phân giải các chất xơ sợi
để phân huỷ rơm rạ, phế thải rau, quả thành mùn và tái chế thành phân hữu cơ sẽ
nâng cao hiệu quả sử dụng phụ phẩm, tránh lãng phí đồng thời trả lại nguồn dinh
dưỡng mất đi hàng năm cho đất trồng.
a. Rơm rạ
Theo số liệu công bố năm 2014 của Bộ NN và PTNT, Việt Nam vẫn có
khoảng 10 triệu hộ dân sống ở khu vực nông thôn, 70% dân số tham gia sản xuất
nông nghiệp và cây lúa là cây trồng chính. Lượng rơm rạ tạo ra sau thu hoạch
nhiều thứ 2 Đông Nam Á sau Indonesia, bằng 20 và 25% so với hai quốc gia sản
xuất lúa gạo lớn nhất thế giới là Trung Quốc và Ấn Độ.
Bảng 1.3. Sản lượng gạo và lượng phế thải rơm rạ sau thu hoạch ở một số
quốc gia, vùng lãnh thổ sản xuất gạo chính trên thế giới
Q S T
gia ả ổ
n1 n
Tr
un
1
Ấ
n
Vi
ệt
C

a
L
ào
T
há
M
ya
In
do
P
hil
1
C
ác

(Nguồn: Đỗ Thị Mỹ Phượng, 2013

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 5


Theo Nguyễn Xuân Thành và cs., (2005) thành phần chính của rơm rạ là
xenlulo. Nếu tính theo trọng lượng khô thì trong rơm có: 35 – 36% xenlulo; 3 –
4,5% chất đạm; 1,2 – 2% chất béo; 30% các dẫn xuất không chứa đạm; 14 – 15%
chất khoáng; và cứ trung bình khi thu được 1 kg thóc thì để lại tới 0,8 kg rơm rạ khô.
Như vậy, rơm rạ là nhóm phụ phẩm giàu chất xơ và nghèo chất đạm nên rất
khó phân hủy tự nhiên và có giá trị dinh dưỡng thấp. Vì vậy, việc sử dụng các
chủng vi sinh vật có khả năng phân giải các chất xơ sợi để phân hủy rơm rạ thành
mùn và tái chế thành phân hữu cơ bón trả lại cho cây trồng sẽ nâng cao hiệu quả

sử dụng rơm rạ.
b. Thân, lá cây ngô
Cây ngô là loại cây lương thực quan trọng thứ 2 ở Việt Nam sau cây lúa
gạo và vai trò của nó cũng quan trọng không kém, đặc biệt đối với những vùng
miền núi, vùng sâu vùng xa nơi mà điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng thường chỉ phù
hợp với cây ngô. Sản phẩm từ ngô được sử dụng khá rộng rãi, một phần nhỏ để
làm lương thực – lương thực dự trữ, phần lớn được sử dụng để chế biến làm thức
ăn cho gia súc, gia cầm.
Bảng 1.4. Diện tích canh tác, năng suất, sản lượng ngô qua các năm trên
toàn quốc (2000 – 2013)
N D N S
ă i ă ả
2
0
2
0
2
0
2
0
2
0
2
0

(Nguồn: Tổng cục thống kê, 2014)

Theo như số liệu ở bảng 1.4 thì trong khoảng 14 năm (từ 2000 đến hết năm
2013), canh tác ngô ở Việt Nam đã tăng thêm nhiều lần cả về diện tích, năng suất
cũng như sản lượng. Diện tích trồng ngô được mở rộng 1,6 lần, năng suất tăng 1,6

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 6


lần và đẩy sản lượng ngô của năm 2013 lên xấp xỉ 2,6 lần so với năm 2000. Hiện cả
nước có hơn 1,7 triệu ha trồng ngô và xu hướng vẫn tiếp tục tăng trong tương lai do
nhu cầu rất lớn về nguồn thức ăn chăn nuôi phục vụ trong nước và xuất khẩu.
Nguyễn Xuân Bá (2004) khi “Đánh giá về tiềm năng giá trị dinh dưỡng
của một số thức ăn không truyền thống cho trâu bò ở miền Trung Việt Nam” đã
kết luận: cứ 1ha trồng ngô sau thu hoạch để lại khoảng 3,1 tấn phụ phẩm và phụ
phẩm sau thu hoạch của cây ngô có thành phần chính gồm xenlulo (~37,2%);
hemixenlulo (~24,1%) và lignin (~17,8%) chứng tỏ khả năng khó phân giải của
loại phụ phẩm này cũng giống như nhiều loại phụ phẩm khác. Hiện nay, thân, lá
và lõi ngô được người dân sử dụng một phần làm chất đốt, thức ăn cho trâu bò,
một phần nhỏ ứng dụng để trồng nấm, còn lại chủ yếu thải bỏ hoặc đốt nên tất yếu
gây ô nhiễm môi trường.
c. Lá và phụ phẩm từ mía
Lá mía được tỉa định kì trung bình 2 lần/tháng trong suốt thời gian sinh
trưởng từ khi mía cao khoảng 1,5m đến lúc thu hoạch. Tỉa lá là việc làm thường
xuyên trong quá trình trồng mía, nếu không được tái sử dụng đây chính là phế thải
đầu tiên từ cây mía. Ngọn mía là phần trên của cây mía được sử dụng để trồng lại
ở những năm đầu sau khi làm mới giống và chỉ được bỏ lại sau khoảng 3 năm.
Ngọn mía bao gồm 3 phần khác nhau: phần lá xanh trên cây, phần bẹ lá và phần
lõi ngọn cây non. Lá và ngọn mía chiếm một khối lượng lớn, từ 25 – 30% tổng sản
lượng của cây mía vì thế nếu bị thải loại thì đây là phế thải chính của các vùng đất
trồng mía. Năng suất ngọn mía thay đổi đáng kể tùy theo giống mía, thời gian thu
hoạch, điều kiện trồng và chăm sóc. Thông thường ngọn mía chiếm khoảng 10 –
18% tổng sinh khối trên mặt đất của cây mía. Theo lý thuyết, lượng ngọn mía thu

được từ mỗi hecta mía (khoảng 21 tấn) đủ để làm nguồn thức ăn xanh cả năm cho
2 con bò trưởng thành (Nguyễn Xuân Trạch, 2004).
Trong lá, ngọn mía thì xenlulo, hemixenlulo, lignin là 3 thành phần chính.
Trong thời kỳ sinh trưởng phồn thịnh của mía, diện tích lá gấp 6 – 7 lần diện tích đất
trồng. Thành phần lá mía: hàm lượng C: 40 – 47 %; hàm lượng H: 7 – 7,3 %; hàm
lượng O: 40 – 41 %, hàm lượng N: 1 – 2% (Trần Công Hạnh, 1997).

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 7


1.2. Các biện pháp xử lý phụ phẩm nông nghiệp chính hiện nay
Sự gia tăng không ngừng lượng phụ phẩm nông nghiệp trên thế giới và Việt
Nam đòi hỏi chúng ta phải đưa ra những biện pháp xử lí nhanh và hiệu quả.
Các biện pháp chủ yếu để xử lí loại chất thải này đã và đang được áp dụng là:
1.2.1. Đốt
Đây là biện pháp khá phổ biến ở nước ta hiên nay. Nguyễn Xuân Thành và
cs., (2000), Lê Văn Nhương và cs., (2001) chứng minh biện pháp đốt tuy giải
quyết nhanh một lượng lớn phụ phẩm ngay trên ruộng, tốn ít về công lao động
nhưng lại gây ra rất nhiều vấn đề về môi trường. Việc đốt phụ phẩm thường tập
trung vào mùa thu hoạch (khoảng 2 – 4 tuần) nên khói bụi mù mịt bao trùm một
diện tích rộng gây ra rất nhiều khó khăn phiền toái cho giao thông nông thôn. Mặt
khác, việc đốt phụ phẩm không tập trung còn phá hủy khu hệ vi sinh vật đất trên
diện rộng, làm nhiệt độ mặt đất tăng cao gấp nhiều lần bình thường.
Quá trình đốt diễn ra nhanh, dễ làm và xử lí được cùng lúc một lượng chất
thải lớn nhưng ngược lại nó làm mất gần như hoàn toàn lượng N, khoảng 25%
lượng P, khoảng 20% lượng K và từ 5 – 60% lượng S. Lượng dinh dưỡng mất mát
còn phụ thuộc vào cách thức đốt. Ở những nơi mà thu hoạch đã được cơ giới hóa,
hầu như tất cả rơm rạ được để lại trên đồng và được đốt nhanh chóng tại chỗ thì sự

mất mát S, P, K là nhỏ. Một số nơi khác rơm rạ được tập kết thành đống tại một số
khu vực nhất định và đốt, vì thế tro không được rải đều trên đồng, các nguyên tố
K, Si, Ca, Mg dễ bị rửa trôi. Hơn nữa, việc làm như vậy sẽ gây nên sự chuyển dịch
dinh dưỡng lớn từ ngoại vi vào giữa ruộng, đôi khi là từ những thửa ruộng xung
quanh vào ruộng trung tâm, làm giảm đi rất nhiều hiệu quả sử dụng tro
(Danutawat và Nguyễn Thị Kim Oanh, 2007).
Nghiên cứu của tổ chức Liên hiệp lúa gạo – mỳ đồng bằng sông Ấn – Hằng
(RWC) (2008) cho rằng nếu đốt tất cả rơm rạ của cả vùng đồng bằng này sẽ gây ô
nhiễm môi trường vô cùng lớn vì diện tích đồng bằng Ấn – Hằng rất rộng. Với diện
tích canh tác là 12 triệu ha, sản lượng cây trồng chính là 10 tấn/ha, thì chỉ cần đốt
một nửa lượng tàn dư cây trồng kể trên sẽ giải phóng ra khoảng 0,14 triệu tấn khí
metan (0,8MMTCE/năm). Khí CO2 sinh ra do việc dùng dầu diesel để chạy máy

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 8


nông nghiệp và do quá trình đốt cháy tàn dư cây trồng hoặc rơm rạ. Khí N2O sinh ra
do đốt cháy tàn dư cây trồng với ước lượng khoảng 40g N2O/tấn rơm rạ, tức là sẽ có
khoảng 2.000 tấn khí N2O được phóng thích vào bầu khí quyển nếu đốt toàn bộ
lượng rơm rạ kể trên (Nguyễn Công Thành, Báo Nông nghiệp Việt Nam, 07/2008).
Theo Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) – Philippines, trong 1 tấn rơm
chứa 5 – 8kg đạm; 1,2kg lân; 20kg kali; 40kg silic và 400kg carbon. Do vậy, đốt
bỏ rơm rạ cũng có nghĩa là đã bỏ đi một lượng dinh dưỡng cần thiết cho cây lúa
(Bá Phương, Báo điện tử Đảng Cộng sản Việt Nam, 12/2013).
Torigue et al., (2000), Kang-Shin Chen et al., (2008) nhận thấy rằng biện
pháp đốt rơm rạ là biện pháp mà nông dân hiện nay vẫn thường xuyên sử dụng do
cách thức đơn giản, dễ làm với chi phí thấp và giúp giảm thiểu sâu bệnh hại. Tuy
nhiên biện pháp này như đã nêu ở trên cũng gây ra vô số tác hại cho con người và

hệ sinh thái. Vì vậy hiện nay một số nước đã ban hành luật cấm đốt phế thải nông
nghiệp trên đồng ruộng, ví dụ ở Mỹ, Ấn Độ... (dẫn theo Đinh Hồng Duyên, 2011).
1.2.2. Ủ làm phân bón
Ủ phân (composting): Là quá trình phân huỷ hợp chất hữu cơ tự nhiên (chủ
yếu là ligno – xenluloza) bởi quần thể sinh vật (vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn, động vật
nguyên sinh,…) dưới tác động của nhiệt độ, độ ẩm, không khí tạo nên sản phẩm
cuối cùng là chất mùn và chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể hấp thụ được. Ưu
điểm của phương pháp là giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tạo phân hữu cơ có tác
dụng tốt cho đất và cây trồng, giá thành phù hợp với điều kiện thực tế của nước ta
(Roger T.Haug, 1993).
Từ rất xa xưa, con người đã biết ủ lá cây, phân gia súc thành phân hữu cơ
để bón cho cây trồng, mang lại hiệu quả kinh tế cao, khởi nguồn ở Ai Cập (3.000
năm TrCN), tiếp đến là Trung Quốc (khoảng 2.000 năm TrCN). Người Nhật cũng
đã sử dụng compost làm phân bón từ nhiều thế kỷ. Tuy nhiên trong suốt thời gian
đó, việc sản xuất và sử dụng phân ủ chỉ dựa trên những kinh nghiệm dân gian mà
chưa có điều kiện nghiên cứu đầy đủ.
Hutchinson và Richards (1921) là những người đầu tiên nghiên cứu về quá
trình ủ phân. Tuy nhiên đến năm 1943, quá trình ủ phân compost mới được nghiên

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 9


cứu một cách khoa học và báo cáo bởi Howard – một giáo sư sinh học người Anh.
Howard đã đưa ra “phương pháp hữu cơ” tức là trộn xác hữu cơ với phân gia súc
theo tỉ lệ 3:1 có đảo trộn thường xuyên. Ông đã phát triển phương pháp ủ có tên là
Indore trên những loại nguyên liệu khác nhau theo từng lớp và có đảo trộn để tạo
điều kiện hiếu khí (dẫn theo Đinh Hồng Duyên, 2011).
Khoảng từ năm 1926 đến năm 1941, Warksman et al., đã nghiên cứu sự phân

hủy hiếu khí bã thực vật, động vật. Ông đã kết luận nhiệt độ và vi sinh vật có ảnh
hưởng đến sự phân hủy chất thải hữu cơ (dẫn theo Nguyễn Lân Dũng, 2000).
Ở Mỹ vào năm 1942, Rodale đã kết hợp các nghiên cứu của Howard với
thực nghiệm của mình và đã đưa ra phương pháp canh tác hữu cơ. Phương pháp
này cũng đã được rất nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng và thu được kết quả khá
khả quan. Khi áp dụng phương pháp này ở trang trại của mình, người dân Nhật
Bản, Trung Quốc, Ấn Độ đều nhận thấy rằng ban đầu năng suất có giảm đi nhưng
đã ổn định sau vài năm và lợi nhuận tăng lên rõ rệt bởi đã giảm được chi phí đáng
kể khi hạn chế sử dụng hóa chất nông nghiệp.
Gotass and Mc.Gaughey (1950 – 1953) đã nghiên cứu các nguyên tắc cơ
bản của phân ủ hỗn hợp rác thải và bùn cống. Kết quả cho thấy các tác nhân môi
trường như: nhiệt độ, độ thoáng khí, kích thước cơ chất, tần số đảo trộn đặc biệt là
tỉ lệ C/N của nguyên liệu thô có liên quan đến hiệu quả của việc ủ phân (dẫn theo
Nguyễn Xuân Thành, 2003).
Tuy nhiên, Nguyễn Xuân Thành và cs., (2000) cho rằng sử dụng phương
pháp ủ vùi trực tiếp rất mất thời gian vì khu hệ vi sinh vật hữu ích có sẵn trong đống
ủ thường ít nên cần một thời gian nhất định để nhân sinh khối. Do đó, nếu sau khi
phân lập được các chủng vi sinh vật phù hợp, tiếp tục tuyển chọn đánh giá đặc tính
sinh học và nhân sinh khối rồi bổ sung vào đống ủ sẽ rút ngắn thời gian ủ và làm
tăng dinh dưỡng của đống ủ.
Nhìn một cách tổng thể, quá trình ủ là quá trình phân hủy sinh học các
hợp chất hữu cơ nhờ nhóm vi sinh vật dị dưỡng, trong đó vai trò của hệ sinh vật
phân giải xenlulo và lignin là rất quan trọng.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 10


1.2.3. Biện pháp vùi trực tiếp vào đất

Phụ phẩm sau thu hoạch thay vì gom lại rồi ủ thì được vùi trực tiếp vào đất,
sau đó các vi sinh vật trong đất sẽ phân huỷ chúng để cung cấp dinh dưỡng cho
cây trồng vụ sau, cải thiện các đặc tính lý hoá, sinh học của đất, nâng cao độ phì
nhiêu của đất để sản xuất ổn định lâu dài.
Việc vùi các phụ phẩm (rơm rạ, thân lá ngô...) có ưu điểm là tiết kiệm được
lượng phân bón NPK, người nông dân không phải vận chuyển một khối lượng lớn
chất thải này ra nơi xử lý nên tiết kiệm được sức lao động nhưng lại có nhược
điểm là thời gian phân hủy kéo dài dẫn đến không chuẩn bị kịp lượng dinh dưỡng
cần thiết cho cây trồng trước mùa vụ mới (Vũ Hữu Yêm, 1995).
Bùi Huy Hiền và cs (2005) đã nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp
vùi lại ruộng trong cơ cấu cây trồng có lúa nhằm nâng cao độ phì nhiêu đất, giảm
sử dụng phân khoáng khi mà giá phân bón ngày càng tăng. Kết quả thực tế cho
thấy đã cải thiện đáng kể độ phì nhiêu đất (về hàm lượng chất hữu cơ, đạm, lân và
kali dễ tiêu, dung tích hấp thụ, thành phần cơ giới, độ xốp, độ ẩm, vi sinh vật tổng
số, vi sinh vật phân giải xenlulo, vi sinh vật phân giải lân và vi sinh vật cố định
đạm), tăng năng suất 6 – 12% so với không vùi. Theo tính toán, việc vùi phụ phẩm
nông nghiệp có thể giúp giảm được tới 20% lượng phân đạm, lân và 30% lượng
phân kali mà vẫn đảm bảo năng suất, hiệu quả kinh tế tương đương với bón đầy đủ
phân chuồng và phân khoáng NPK và cao hơn 5% so với chỉ bón phân khoáng
NPK, lợi nhuận tăng 5 – 12% so với không vùi phụ phẩm.
Theo Danutawat và Nguyễn Thị Kim Oanh (2007) thì phụ phẩm sau thu
hoạch được vùi trực tiếp vào đất, sau đó các vi sinh vật bản địa tiến hành nhân
sinh khối, phân huỷ chúng để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng vụ sau, cải thiện
các đặc tính lý hoá, sinh học của đất, nâng cao độ phì nhiêu của đất để sản xuất ổn
định lâu dài. Đây là việc làm không những trả lại cho đất hầu hết các nguyên tố
dinh dưỡng cây trồng đã lấy đi từ đất, mà còn kiểm soát được sâu bệnh và mầm
mống của nó còn sót lại trên những phế thải này.
Đề tài KN 01-10-08 về “ Sử dụng hợp lý sản phẩm phụ nông nghiệp nhằm
tăng năng suất cây trồng và ổn định độ phì nhiêu của đất bạc màu” do Đỗ Thị Xô,

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 11


Nguyễn Văn Đại thực hiện năm 2008 đã chứng minh: ở công thức thí nghiệm có
vùi phụ phẩm nông nghiệp đã làm tăng năng suất cây trồng từ 4 – 21% so với
công thức đối chứng; các công thức vùi phụ phẩm cả 3 vụ cho năng suất cao hơn
các công thức được vùi phụ phẩm 1 vụ, từ đó có thể tiết kiệm được phân khoáng.
Bên cạnh những lợi ích kể trên thì việc vùi rơm rạ vào đất, nếu không thực
hiện tốt sẽ gây nhiều bất lợi như: tốn thêm chi phí làm đất, không tiêu diệt triệt để
mầm mống sâu bệnh hại lúa, làm chậm sự sinh trưởng và dẫn tới làm giảm năng
suất lúa. Ngoài ra, việc vùi rơm rạ vào đất ướt sẽ gây ra tình trạng cố định tạm thời
của đạm (N) và làm tăng lượng metan (CH4) giải phóng ra trong đất, gây ra tình
trạng tích luỹ khí nhà kính đồng thời gây ức chế cho hệ vi sinh vật hảo khí phân
giải xenlulo và hệ vi sinh vật hữu ích của đất.
1.2.4. Một số biện pháp tái sử dụng phụ phẩm khác
Sử dụng làm thức ăn chăn nuôi
Nghiên cứu của Naseeven (1989) và được Nguyễn Xuân Trạch (2004)
khẳng định lại: phương pháp sử dụng phụ phẩm làm thức ăn chăn nuôi là phương
pháp thay thế vững chắc hơn so với phương pháp đốt và vùi phụ phẩm vào đất,
đặc biệt ở những nơi mà thức ăn gia súc khan hiếm, tuy vậy phạm vi áp dụng của
phương pháp bị giới hạn ở một số loại tàn dư thực vật nhất định. Phương pháp chế
biến rơm rạ, thân cây bắp, ngọn mía, lá mía… bằng cách xử lý urê – vôi và dùng
làm thức ăn cho gia súc có sừng (trâu, bò, dê, cừu) đã giúp tăng năng suất sữa bò
thêm 10 – 15%, tăng trọng lượng hàng tháng bò thịt từ 12 – 15kg.
Trước đây khi chăn nuôi quy mô hộ gia đình còn phổ biến thì phụ phẩm
trong trồng trọt chủ yếu được tận dụng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm. Ở miền
núi, do ngô được trồng phổ biến hơn nên người dân sử dụng thân, lá ngô để cho
trâu bò ăn thay vì rơm rạ như ở khu vực đồng bằng. Đây là biện pháp tích cực để

tạo ra năng suất thứ cấp, góp phần tạo thu nhập thêm cho nông dân. Tuy nhiên,
việc tận dụng này lại là một trong những nguyên nhân trực tiếp gây thiếu dinh
dưỡng cho đất trồng.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 12


Hiện nay, do chăn nuôi phát triển theo hướng công nghiệp, thực vật được
sử dụng làm thức ăn ngày càng ít mà chủ yếu bỏ lại trên ruộng. Ngoài ra, biện
pháp không áp dụng được cho lượng phế thải lớn ngành gỗ, cụ thể là mùn cưa.
Biện pháp sử dụng phụ phẩm để trồng nấm ăn và nấm dược liệu
Một số loại phụ phẩm nông nghiệp ngày nay được xử lí theo các phương
pháp khác nhau để sử dụng cho trồng nấm thương phẩm. Từ khi phát hiện ra công
dụng to lớn của các loại nấm ăn và nấm dược liệu, người ta cũng biết được rằng có
thể nuôi trồng chúng nhân tạo trên các thân cây chết trong vườn nhà hay trên các
phế thải như mùn cưa. Theo thời gian, cùng với sự phát triển của xã hội thì cây
nấm cũng được các nhà khoa học nghiên cứu nhiều hơn. Nhiều loại nấm mới được
tìm ra và từng bước đưa vào sản xuất đại trà. Các loại phụ phẩm khác nhau được
người dân sử dụng để trồng nấm như: rơm, mùn cưa để trồng nấm rơm, nấm sò;
mùn cưa, lõi ngô để trồng nấm Linh chi, nấm mỡ, mộc nhĩ…
Theo Nguyễn Hữu Đống và cs., 2003 đây là một hướng tận dụng khá hiệu
quả vừa đem lại nguồn thu không nhỏ, vừa giảm phát thải chất thải rắn hữu cơ vào
môi trường. Tồn tại lớn nhất của phương pháp là chưa đánh giá được tính an toàn
sinh học, quy trình xử lý triệt để bã thải sau thu hoạch nấm. Tuy công nghệ nuôi
trồng nấm chỉ mới phát triển dưới dạng trào lưu tự phát và còn khá mới ở nhiều
nước trong đó có Việt Nam nhưng đã mở ra triển vọng rất lớn cho ngành sản xuất
và chế biến nấm trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng.
1.3. Cơ sở khoa học của quá trình phân giải chất thải rắn hữu cơ bằng con

đường sinh học

Những nghiên cứu đã chỉ ra xenlulo chiếm tỉ trọng lớn trong cấu trúc
của hầu hết các loại phụ phẩm nông nghiệp (>50% khối lượng). Vì thế bản
chất việc nghiên cứu cơ sở khoa học của quá trình phân giải chất thải rắn
hữu cơ bằng con đường sinh học chính là đi sâu vào nghiên cứu bản chất
xenlulo và các phương pháp xử lý xenlulo bằng vi sinh vật.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 13


1.3.1. Cấu trúc phân tử và tính bền vững của xenlulo
Hàng năm có khoảng 30 tỷ tấn chất hữu cơ được cây xanh tổng hợp trên
Trái Đất và 30% trong số đó là xenlulo. Theo Weinberg (1973), xenlulo là thành
phần chính của tế bào thực vật chiếm khoảng 20% trong một số loài cỏ, 45% trên
gỗ và hơn 90% trên sợi bông. Xenlulo kết hợp với hemixenlulo và lignin tạo nên
độ cứng cho thành tế bào. Xenlulo là polysacarit mạch thẳng gồm 1.400 đến
12.000 gốc β – D glucopyranoza liên kết với nhau bằng liên kết β – 1,4 glucozit
thành dạng chuỗi, có công thức cấu tạo là (C6H10O5)n hay [C6H7O2(OH)3]n.
Xenlulo có cấu tạo sợi và các sợi liên kết với nhau bằng các liên kết hydro và các
liên kết Vandervan tạo thành các bó nhỏ gọi là micro fibrin và tạo nên cấu trúc
mixen của xenlulo. Các sợi micro fibrin có chiều rộng từ 100 – 300Å và có chiều
dài từ 40 – 100Å.
Cấu trúc mixen của xenlulo bao gồm 2 vùng chính: Vùng kết tinh có cấu
trúc trật tự rất cao, cấu trúc sợi đậm đặc và chặt chẽ như tinh thể và chiếm khoảng
3/4 cấu trúc xenlulo. Do có mạng lưới liên kết hyđrogen dày đặc ngăn cản sự hấp
thụ nước và trương lên nên vùng kết tinh rất khó bị tác dụng ngay cả với enzyme
xenlulaza. Vùng vô định hình có cấu trúc kém chặt chẽ hơn vùng kết tinh nên dễ

bị tác động hơn. Vùng này có thể hấp thụ nước và trương lên tạo điều kiện thuận
lợi giúp cho enzyme xenlulaza tấn công dễ dàng.

O

H
O

CH2OH

H

OH

H

HO
H

Hình 1.1. Cấu trúc phân tử xenlulo

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 14


Theo Coughlan và Folan (1979), xenlulo trong tự nhiên là một trong
những hợp chất tương đối phức tạp và bền vững, chúng không tan trong nước mà
chỉ bị trương lên do hấp thụ nước. Xenlulo chỉ bị thủy phân khi đun nóng với
o

axit hoặc kiềm ở nồng độ cao, bị thủy phân ở nhiệt độ 40 – 50 C bởi enzyme
xenlulaza, tuy vậy lại bị thủy phân ở điều kiện bình thường bởi phức hệ xenlulaza
của vi sinh vật.
Nguyễn Thị Phương Chi và cs., 2001 đã chỉ ra rằng: hàng năm thảm thực
vật trên trái đất tổng hợp được một khối lượng lớn hydrocacbon, trong đó chỉ có
tinh bột là thức ăn cho con người và động vật, phần còn lại mà con người không
sử dụng được chủ yếu là xenlulo (chiếm tới 50% trên tổng số hydratcacbon), các
thành phần khác như lignin, hemixenlulo… vì thế chúng bị ứ đọng và gây ô nhiễm
môi trường.
1.3.2. Cơ chế phân giải xenlulo của enzyme xenlulaza
Sinh tổng hợp xenlulaza của vi sinh vật
Reese et al., 1950 (dẫn theo Nguyễn Xuân Thành, 2003) khẳng định quá
trình phân giải xenlulo tự nhiên là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự tham gia phối
hợp của phức hệ enzyme xenlulaza. Sự điều hòa sinh tổng hợp xenlulaza được
thực hiện nhờ cơ chế cảm ứng, kìm hãm xenlulo tự nhiên và các dẫn xuất của
chúng là những tác nhân cảm ứng đặc hiệu với các thành phần trong phức hệ
xenlulo. Quá trình tổng hợp xenlulaza chịu sự điều khiển của bộ máy di truyền và
các quá trình sinh hóa. Nhiều tác giả khẳng định xenlulaza là enzyme cảm ứng và
chất cảm ứng tốt nhất là xenlulo và lactoza. Lê Văn Nhương và Nguyễn Lan
Hương (2001) cho rằng thực tế VSV tổng hợp xenlulaza mạnh nhất trên môi
trường có hàm lượng xenlulo cao nhất hay có chất cảm ứng thích hợp. Từ đó có
thể coi sự tổng hợp xenlulaza là có tính cảm ứng không chặt chẽ vì xenlulo là cơ
chất không hòa tan, phân tử lớn, bản thân không thể thâm nhập vào tế bào để gây
ra các phản ứng sinh hóa. Vì vậy để thu được nguồn enzyme cao người ta thường
sử dụng cơ chất không thể thủy phân như: Bã mía, rơm rạ, bột giấy hoặc có thể
nuôi cấy kết hợp với VSV đồng hóa tốt xenlobioza.
Agrios, G.N (1997) nhận định rằng sự kìm hãm tổng hợp xenlulaza xảy ra rất
mạnh mẽ trong môi trường có chứa hydratcacbon dễ tiêu, đặc biệt là glucoza. Khi

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 15