Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tái sử dụng rơm rạ làm phân bón cho cây lúa tại tỉnh Hưng Yên nhằm cải tạo độ phì nhiêu của đất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.08 MB, 66 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Đặng Thùy Anh
NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG RƠM RẠ
LÀM PHÂN BÓN CHO CÂY LÚA TẠI TỈNH HƯNG YÊN
NHẰM CẢI TẠO ĐỘ PHÌ NHIÊU CỦA ĐẤT,
GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Đặng Thùy Anh
NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG RƠM RẠ
LÀM PHÂN BÓN CHO CÂY LÚA TẠI TỈNH HƯNG YÊN
NHẰM CẢI TẠO ĐỘ PHÌ NHIÊU CỦA ĐẤT,
GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
Chuyên ngành
Mã số
: Khoa học môi trường
:13005443
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
GIAO VIÊN H
́
ƯƠNG DÂN KHOA HOC
́
̃
̣
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
PGS.TS. Mai Văn Trịnh
PGS.TS. Trân Văn Thuy
̀
̣
LỜI CẢM ƠN
Luận văn tốt nghiệp trong chương trình đào tạo Thạc sỹ Khoa học Môi
trường của tôi được hoàn thành là kết quả của quá trình học tập, rèn luyện và
tích lũy kiến thức tại Khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Đại
học Quốc gia Hà Nội.
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường Đại học Khoa
học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Môi
trường đã quan tâm và tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong
suốt thời gian học tập tại trường.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS.Tiến sĩ Mai Văn Trịnh và PGS.
TS. Nguyễn Kiều Băng Tâm đã tận tình hướ ng dẫn, định hướ ng và tạo điều
kiện giúp tôi hoàn thành luận văn đượ c tốt nhất.
Đồng thời, tôi cũng xin cảm ơn lãnh đạo UBND các cấp, cộng đồng tỉnh
Hưng Yên cùng lãnh đạo và các anh chị đồng nghiệp tại Viện Môi trường Nông
nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự
nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót,
rất mong nhận được những đóng góp quí báu của các thầy cô và các bạn.
Hà Nội, tháng 12 năm 2015
Học viên
Đặng Thùy Anh
Mục lục
MỞ ĐẦU
...............................................................................................................................
1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
............................................................................
3
1.1. Tông quan vê phê phu phâm nông nghiêp va r
̉
̀ ́
̣
̉
̣
̀ ơm ra trong san xuât lua
̣
̉
́ ́
...............
3
1.2. Tinh hinh s
̀
̀ ử dung r
̣
ơm ra trên Thê Gi
̣
́ ới va Viêt Nam
̀ ̣
...........................................
5
1.3. Giơi thiêu vê than sinh hoc va phân compost
́
̣
̀
̣
̀
..........................................................
7
Hình 1.1. Lúa bị nghẹt rễ do rơm rạ bị cày vùi chưa phân huỷ hết
.........................
11
1.5. Sơ lược về địa bàn nghiên cứu
.............................................................................
13
2.1. Đối tượng nghiên cứu
...........................................................................................
17
2.2. Nôi dung nghiên c
̣
ứu
..............................................................................................
18
2.3. Phương pháp nghiên cứu
.......................................................................................
18
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
........................................................................
27
3.1. Số liệu điều tra rơm rạ tỉnh Hưng Yên
.................................................................
27
Đề tài điêu tra ph
̀
ương thưc s
́ ử dung r
̣
ơm ra cua nông dân H
̣ ̉
ưng Yên tai hai xa Minh
̣
̃
Phượng,Trung Nghia ( bang 3.1) nhăm tim hiêu cach s
̃
̉
̀ ̀
̉
́ ử dung r
̣
ơm ra cua
̣ ̉
nông dân ở đây.
.................................................................................................
27
3.2. Hiệu quả của than sinh học tới độ phì nhiêu của đất
.........................................
28
Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 28
Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 29
3.3. Hiệu quả của phân compost tới độ phì nhiêu của đất
.........................................
35
Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 35
Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 36
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của biện pháp bón kết hợp phân compost sản xuất từ rơm
rạ đến năng suất lúa
............................................................................................
42
3.4. Hiệu quả môi trường than sinh học và phân compost
.........................................
43
3.5. Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng tốt rơm rạ
............................................
44
TÀI LIỆU THAM KHẢO
.................................................................................................
49
Tiếng Việt
..........................................................................................................................
49
DANH MỤC BẢNG
MỞ ĐẦU
...............................................................................................................................
1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
............................................................................
3
1.1. Tông quan vê phê phu phâm nông nghiêp va r
̉
̀ ́
̣
̉
̣
̀ ơm ra trong san xuât lua
̣
̉
́ ́
...............
3
1.2. Tinh hinh s
̀
̀ ử dung r
̣
ơm ra trên Thê Gi
̣
́ ới va Viêt Nam
̀ ̣
...........................................
5
1.3. Giơi thiêu vê than sinh hoc va phân compost
́
̣
̀
̣
̀
..........................................................
7
Hình 1.1. Lúa bị nghẹt rễ do rơm rạ bị cày vùi chưa phân huỷ hết
.........................
11
1.5. Sơ lược về địa bàn nghiên cứu
.............................................................................
13
2.1. Đối tượng nghiên cứu
...........................................................................................
17
2.2. Nôi dung nghiên c
̣
ứu
..............................................................................................
18
2.3. Phương pháp nghiên cứu
.......................................................................................
18
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
........................................................................
27
3.1. Số liệu điều tra rơm rạ tỉnh Hưng Yên
.................................................................
27
Đề tài điêu tra ph
̀
ương thưc s
́ ử dung r
̣
ơm ra cua nông dân H
̣ ̉
ưng Yên tai hai xa Minh
̣
̃
Phượng,Trung Nghia ( bang 3.1) nhăm tim hiêu cach s
̃
̉
̀ ̀
̉
́ ử dung r
̣
ơm ra cua
̣ ̉
nông dân ở đây.
.................................................................................................
27
3.2. Hiệu quả của than sinh học tới độ phì nhiêu của đất
.........................................
28
Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 28
Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 29
3.3. Hiệu quả của phân compost tới độ phì nhiêu của đất
.........................................
35
Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 35
Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 36
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của biện pháp bón kết hợp phân compost sản xuất từ rơm
rạ đến năng suất lúa
............................................................................................
42
3.4. Hiệu quả môi trường than sinh học và phân compost
.........................................
43
3.5. Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng tốt rơm rạ
............................................
44
TÀI LIỆU THAM KHẢO
.................................................................................................
49
Tiếng Việt
..........................................................................................................................
49
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU
...............................................................................................................................
1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
............................................................................
3
1.1. Tông quan vê phê phu phâm nông nghiêp va r
̉
̀ ́
̣
̉
̣
̀ ơm ra trong san xuât lua
̣
̉
́ ́
...............
3
Hình 1.1. Lúa bị nghẹt rễ do rơm rạ bị cày vùi chưa phân huỷ hết
.........................
11
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
........................................................................
27
3.1. Số liệu điều tra rơm rạ tỉnh Hưng Yên
.................................................................
27
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của biện pháp bón kết hợp phân compost sản xuất từ rơm
rạ đến năng suất lúa
............................................................................................
42
TÀI LIỆU THAM KHẢO
.................................................................................................
49
Tiếng Việt
..........................................................................................................................
49
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BĐKH
: Biến đổi khí hậu
C
: Cácbon
Ctv
:Các thành viên
TSH
: Than sinh học
ĐBSCL
: Đồng bằng sông Cửu Long
TC
: Hàm lượng Cácbon tổng số
OC
: Hàm lượng Các bon hữu cơ
Biofilter
: Phương pháp lọc sinh học
Kts
: Kali tổng số
N : Nitơ
Nts
: Nitơ tổng số
PC
:Phân chuông
̀
TP.HCM
: Thành phố Hồ Chí Minh
T.P
: Thành Phố
Biochar :Than sinh học
MỞ ĐẦU
Lúa là cây trồng phổ biến, quan trọng nhất hiện nay vì diện tích gieo trồng
lúa chiếm đến 61% diện tích trồng trọt cả nước và 80% nông dân Việt Nam là
nông dân trồng lúa [33]. Theo đánh giá của Cục Trồng trọt và nhiều nghiên cứu,
lượng phụ phẩm trong sản xuất lúa chiếm tới 50% chất khô, nghĩa là cứ sản
xuất ra 1 tấn thóc thì có 1 tấn rơm rạ [33]. Do vậy, hằng năm tạo ra một khối
lượng rơm rạ dư thừa khổng lồ trong quá trình sản xuất và chế biến. Khối
lượng rơm rạ lớn mà không được sử dụng hết là nỗi lo về các bãi chứa, đe dọa ô
nhiễm môi trường, đặc biệt với những địa phương có tỷ lệ về sản xuất nông
nghiệp lớn.
Trước đây, rơm rạ hầu như được sử dụng triệt để làm vật liệu xây dựng,
làm nhà, nguyên liệu, chất đốt, phân bón. Ngày nay, với sự phát triển của công
nghiệp hóa và đô thị hóa, các sản phẩm cung cấp cho nông nghiệp ngày càng
nhiều. Con người không sử dụng nhiều những phụ phẩm rơm rạ cho nhu cầu
làm nhà, chất đốt và thức ăn gia súc, vì thế những rơm rạ này thường bị bỏ lại
ngay tại đồng ruộng sau khi thu hoạch, thậm chí bị đốt ngay tại ruộng gây hậu
quả nghiêm trọng tới môi trường đất, môi trường không khí, tăng khả năng phát
thải khí nhà kính và ảnh hưởng các vấn đề nhân sinh xã hội khác.
Sử dụng rơm rạ dư thưa phát sinh trong s
̀
ản xuất nông nghiệp là vấn đề rất
câṕ bach,
́ vừa giải quyết được ô nhiễm môi trường vừa tận dụng được tài
nguyên cacbon và dinh d
́
ưỡng cho cây trồng. Sử dụng rơm rạ làm than sinh hoc,
̣
phân compost vừa hạn chế hoạt động thải bỏ gây ô nhiễm môi trường, giảm phát
thải khí nhà kính và có ý nghĩa duy trì sức sản xuất của đất. Hiện tại các hình
thức sử dụng rơm rạ làm phân bón còn ít được phổ biến rộng do đặc thù sản
xuất nông nghiệp từng vùng và thái độ tiếp nhận của nông dân. Hưng yên là một
tỉnh có nền nông nghiệp phát triển tuy nhiên chưa chú trọng đến tận dụng rơm rạ
làm phân compost, than sinh hoc tăng đ
̣
ộ phì nhiêu và năng suất cây trồng. Vi vây,
̀ ̣
Đề tài “Nghiên cứu tái sử dụng rơm rạ làm phân bón cho cây lúa tại tỉnh
1
Hưng Yên nhằm cải tạo độ phì nhiêu của đất, giảm thiểu ô nhiễm môi
trường” được tiến hành nhằm đánh giá khả năng cải tạo đất của phân bón hữu
cơ làm từ rơm rạ, từ đó nâng cao nhận thức của người dân trong việc tái sử dụng
rơm ra, góp ph
̣
ần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Mục tiêu chính của đề tài là đánh giá hiệu quả của việc tái sử dụng rơm rạ
làm phân bón trong cải tạo đất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nội dung
nghiên cứu của đề tài là đánh giá hiệu quả của bon kêt h
́ ́ ợp than sinh học, phân
compost tới độ phì nhiêu đất. Bên cạnh đó, đề tài tiến hành đánh giá hiêu qua môi
̣
̉
trương c
̀ ủa viêc bon kêt h
̣
́ ́ ợp than sinh học và phân compost nhằm nâng cao lợi ích
của việc tái sử dụng rơm rạ làm phân bón, đề xuất một số giải pháp quản lý và
sử dụng rơm rạ bảo vệ sinh thái môi trường.
Địa bàn lựa chọn nghiên cứu của đề tài là những cánh đồng lúa của các hộ
dân thuộc xã Minh Phượng, huyện Tiên Lữ và xã Trung Nghĩa, T.P Hưng Yên,
tỉnh Hưng Yên. Đây là nơi có diện tích sản xuất lúa lớn của xã với diện tích canh
tác trung bình trồng lúa của các hộ đạt trên 1000 m2/hộ. Nơi có vị trí đường giao
thông thuận tiện, hệ thống tưới tiêu hợp lý, cho việc triển khai bố trí, theo dõi thí
nghiệm trên địa bàn.
2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tông quan vê phê phu phâm nông nghiêp va r
̉
̀ ́
̣
̉
̣
̀ ơm ra trong san xuât lua
̣
̉
́ ́
Phụ phẩm nông nghiệp đều là các chất hữu cơ, có thể còn non xanh, có
thể đã xơ cứng vì silic hóa như trấu hay lignin hóa như gỗ. Chúng có thể được
xem như một dạng tích chữ năng lượng từ mặt trời nhờ qua trình quang h
́
ợp và
các qua trình sinh h
́
ọc khác
Thực trạng phế phụ phẩm nông nghiệp va r
̀ ơm ra trong san xuât lua
̣
̉
́ ́
Theo Liên Hiệp Quốc, tới tháng Bảy năm 2013, dân số thế giới sẽ đạt 7.2
tỷ người và tới năm 2100 là 10.9 tỷ người do mức sinh tăng cao tại các nươć
đang phát triển.Với lượng dân số thế giới đạt mức như thế này thì vấn đề về
nhu cầu lương thực luôn được ưu tiên hàng đầu, đòi hỏi con người không ngừng
mở rộng sản xuất cải thiện các công nghệ trong sản xuất nông nghiệp đạt hiệu
qua cao h
̉
ơn [12].
Theo dự báo của tổ chức Lương thực thế giới (FAO), sản lượng ngũ cốc
thế giới năm 2013 có thể đạt mức kỷ lục mới là 1.259 triệu tấn, tăng 8.5% so với
năm trước và cao hơn mức 1.167 triệu tấn năm 2011 [12].
Đông
̀ nghĩa với nhu cầu lương thực tăng hay diện tích sản xuất nông
nghiệp tăng chính là lượng phế phụ phẩm nông nghiệp cũng tăng theo với lượng
phát sinh và khối lượng ngày càng lớn.
Bảng 1.1. Khối lượng phế thải để lại của một số cây lương thực chính
trên thế giới
Cây trồng
Lương thực
Lúa gạo
Lúa mì
Sản lương
(triệu tấn/năm)
2325.0
460.8
689.0
3
Khối lượng phế thải
(tỷ tấn/năm)
14.0
3.9
3.6
Ngô
867.5
2.8
(Ngu ồn: Viên Môi tr
̣
ương nông nghiêp,
̀
̣
2014)
Thành phần chủ yếu của phế phụ phẩm nông nghiệp là phế thải hữu cơ
và nó là loại phế thải chiếm nhiều nhất trong các chất thải hữu cơ
Bảng 1.2. Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2011
Loại chất thải
Số lượng (triệu tấn/ năm)
Tàn dư thực vật trên đồng ruộng
1200
Bùn thải
650
Rác thải sinh hoạt
400
Rác vườn
690
Chất thải công nghiệp thực phẩm
420
(Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thùy Dương,
2011)
Từ bảng trên ta thấy khối lượng tàn dư thực vật trên đồng ruộng thải ra
môi trường hàng năm rất lớn với 1200 triệu tấn/năm trong khi các loại khác như
bùn thải thì là 650 triệu tấn/năm hay rác thải sinh hoạt chiếm 400 triệu tấn/năm rác
vườn chiếm 690 triệu tấn/ năm và chất thải công nghiệp thực phẩm chiếm 420
triệu tấn/ năm. Như vậy riêng chất thải hữu cơ từ nông nghiệp đã chiếm 35.7%
lượng chất hữu cơ trên thế giới. Từ đó chúng ta cần có biện pháp xử lý sử dụng
thích hợp tránh gây lãng phí và làm ô nhiễm môi trường [12].
Kết quả ước tính lượng phế phụ phẩm từ trồng trọt của Viện Môi trường
Nông nghiệp đã cho thấy cả nước ta có khoảng 61.43 triệu tấn phế phụ phẩm
(gồm 39.98 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 1.3).
Bảng 1.3. Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp Viêt Nam
̣
Nguồn sinh khối nông nghiệp
Rơm rạ
Trấu
Bã mía
Ngô
Thân lá mía
Khác
Tiềm năng (triệu tấn)
39.98
7.99
4.45
4.43
1.20
3.37
4
Tỷ lệ (%)
65.10
13.00
7.20
7.20
1.95
5.55
Tổng
61.43
100.00
(Nguồn: Bao cao tông kêt viên Môi tr
́ ́ ̉
́ ̣
ương Nông Nghiêp,
̀
̣
2014)
1.2. Tinh hinh s
̀
̀ ử dung r
̣
ơm ra trên Thê Gi
̣
́ ới va Viêt Nam
̀ ̣
1.2.1. Tình hình nghiên cứu sử dụng rơm rạ trên Thế Giới
+ Các phương pháp tận dụng rơm rạ thông thường
Theo các dữ liệu thu thập được, các hình thức sử dụng rơm rạ theo
thông thường chủ yếu bao gồm sử dụng để làm chất đốt, làm vật liệu xây dựng,
nuôi gia súc
Lợp nhà: Ở nông thôn, trước đây người nông dân hay sử dụng rơm rạ
cũng như lau sậy hay các loại vật liệu tương tự để làm các tấm lợp mái nhà nhẹ
và không thấm nước. Loại rơm để sử dụng cho mục đích này thường được trồng
riêng và thu hoạch bằng tay hoặc bằng máy gặt bó [3].
Làm thủ công mỹ nghệ như mũ, dép, xăng dan, bện dây thừng: Người ta
có thể tạo ra nhiều kiểu mũ được bện từ rơm rạ. Tại Anh, vài trăm năm trước
đây, các mũ bện từ rơm rạ đã rất phổ biến. Người Nhật, Triều Tiên có phổ biến
sử dụng rơm rạ để làm dép, xăng đan, đồ thủ công mỹ nghệ. Tại một số nơi
thuộc Đức, như vùng Black Forest và Hunsruck, người ta thường đi dép rơm trong
nhà hoặc tại lễ hội.
Tại nhiều nơi trên thế giới, rơm rạ cho đến nay vẫn được sử dụng để
làm đệm giường nằm cho con người và làm ổ cho vật nuôi. Nó thường được sử
dụng để làm ổ cho các loại súc vật như trâu bò (tức là loại động vật nhai lại) và
cả ngựa. Nó cũng có thể sử dụng để làm ổ cho các loài động vật nhỏ, nhưng
điều này thường dẫn đến gây thương tổn cho các con vật ở miệng, mũi và mắt
do những sợi rơm rất sắc dễ cứa.
Làm thức ăn cho động vật: Rơm rạ có một hàm lượng năng lượng và
dinh dưỡng có thể tiêu hóa được. Lượng nhiệt được sinh ra trong ruột của các
5
con vật ăn cỏ, vì vậy việc tiêu hóa rơm rạ có thể hữu ích trong việc duy trì nhiệt
độ cơ thể trong thời tiết mùa đông lạnh [3].
+Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp
Rơm rạ trong nông nghiệp được dùng để: phủ lên bề mặt đất thành một
lớp vật liệu. Qua thời gian, vật liệu này được phân giải thành chất hữu cơ để
khôi phục một phần hữu cơ và các chất dinh dưỡng bon cho đ
́
ất thich h
́ ợp vơí
nhiều loại cây trồng, vi du nh
́ ̣ ư dưa chuột, cà chua, cây cảnh. Rơm ra con đ
̣ ̀ ược
dung đê: lót
̀
̉
ổ cho gia súc trong chăn nuôi gia súc, sử dụng chống sương giá trong
điều kiện khí hậu giá rét, sử dụng làm phương tiện nuôi giun. Làm vật mang
trong ủ và phân hủy bùn cống [3].
+ Các ứng dụng rơm rạ trong sản xuất công nghiệp
Những ứng dụng tiềm năng nhất của rơm rạ có thể xếp theo nhóm như
sử dụng năng lượng, chế tạo và xây dựng, giảm ô nhiễm môi trường hay chăn
nuôi gia súc. Thí dụ, các sản phẩm năng lượng có thể gồm ethanol, methane,
nhiệt cho sản xuất điện và sản xuất khí ga từ quá trình khí hóa. Trong lĩnh vực
sản xuất gồm một loạt các loại ván ép, nhựa gia cường sợi/chất thải, bột giấy và
các sản phẩm sợi/xi măng. Ứng dụng trong giảm nhẹ ô nhiễm môi trường gồm
sử dụng rơm rạ để kiểm soát xói mòn ở những khu vực xây dựng hay làm phục
hồi những vùng đất bị suy thoái hữu cơ [13].
1.2.2. Tinh hinh s
̀
̀ ử dung r
̣
ơm ra Viêt Nam
̣
̣
Rơm thường được dùng làm thức ăn cho gia súc, đặc biệt là đối với gia
súc chăn thả như trâu, bò, ngựa, dê, và cừu. Rơm còn là nguồn thức ăn dự trữ rất
tốt cho gia súc nhất là khi mùa đông giá rét, gia súc không thể chăn thả ngoài
đồng, và không có sẵn thức ăn tươi khác. Ngoài ra rơm còn được sử dụng để làm
chất đốt cho đun nấu ở vùng nông thôn hay dùng rơm làm nguyên liệu quan trọng
cho trồng nấm rơm, trải rơm làm ổ nằm, hay là làm mái nhà và trộn với đất thành
vách nhà [13].
6
Với sản xuất nhiên liệu sinh học, rơm rạ được thu gom, phơi khô rồi đưa
vào lò nhiệt phân. Sau phản ứng nhiệt phân sẽ thu được sản phẩm ở cả ba dạng
khí, lỏng và rắn. Sản phẩm lỏng chiếm phần lớn, chứa dầu sinh học (biooil), có
thể sử dụng vào nhiều lĩnh vực như sản xuất hóa chất, y dược, công nghiệp,
thực phẩm hoặc làm nhiên liệu. Riêng trong lĩnh vực năng lượng, biooil có thể
sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu trong nhà máy điện (gia nhiệt nồi hơi,
lò…) hoặc thay thế diezel dầu mỏ để chạy động cơ. Sản phẩm rắn (than) có thể
sử dụng làm than hoạt tính, hoặc được làm phân bón quay lại cải thiện đất trồng
khi được bổ sung thêm cacbon, và m
́
ột số nguyên tố vi lượng.
1.3. Giơi thiêu vê than sinh hoc va phân compost
́
̣
̀
̣
̀
1.3.1. Giơi thiêu vê
́
̣
̀than sinh hoc
̣
Than sinh học (Biochar) la lo
̀ ại than được san xuât t
̉
́ ừ các nguôn sinh khôi
̀
́
cây trông hay rác th
̀
ải hưu c
̃ ơ thông qua qua trinh nhiêt phân yêm khi ma câu truc
́ ̀
̣
́
́ ̀ ́
́
tự nhiên cua no đ
̉
́ ược duy tri va carbon vân con trong than v
̀ ̀
̃ ̀
ơi ham l
́ ̀ ượng cao.
Than sinh học có thể cung câp dinh d
́
ương khoáng
̃
ở dạng dê tiêu va t
̃
̀ ạo môi
trường phát triển các tập đoàn sinh vật bộ rễ , chúng có khả năng giữ dinh
dương, ngoai ra con cai thiên đô chua đât. Than sinh hoc co thê t
̃
̀
̀ ̉
̣
̣
́
̣
́ ̉ ồn tại nhiều năm
trong đất vơi câu truc t
́ ́
́ ơi xôp, diên tich bê măt l
́
̣ ́
̀ ̣ ớn va đô hâp phu cac chât cao, nh
̀ ̣ ́
̣ ́
́
ờ
đó cải tạo được đăc điêm vât ly cũng nh
̣
̉
̣ ́
ư tăng sưc tr
́ ư âm c
̃ ̉ ủa đất [3] .
Trên thế giới việc ứng dụng than sinh học (TSH) cũng đang còn tiếp tục
đánh giá và xem xét vì vẫn có một số ý kiến tranh cãi về loại vật liệu này do:
Than sinh học đã được ứng dụng nhưng chưa phổ cập trên thế giới, ví dụ
như ở Mỹ, Úc, Ấn Độ, Philippines, Thái Lan và ở Châu Phi. Nghiên cứu về TSH
cần đánh giá từng địa bàn cụ thể, chất đất cụ thể và phải xem xét các tác động
của nó, vì vẫn có ý kiến cho rằng bản thân biochar còn có những tác động không
hoàn toàn tốt. Có thể có những loại đất, thổ nhưỡng không phù hợp thì có những
tác động ngược lại
7
Rõ ràng trong vấn đề nghiên cứu TSH còn đòi hỏi phải có nhiều nghiên
cứu tổng thể trên nhiều phương diện khác nhau về mặt khoa học kỹ thuật. Cho
nên việc ứng dụng còn tùy thuộc vào từng địa phương, từng quốc gia và từng cây
trồng trên địa bàn khác nhau. Có nơi rất phổ cập sử dụng biochar như Haiwaii,
nhưng có nơi khác mức độ vừa phải thôi.
Ngoài ra còn tùy thuộc vào công nghệ cụ thể và giá thành đầu vào nữa. Ví
dụ có nơi trấu là một mặt hàng đắt tiền và được dùng cho mục đích khác có giá
trị thương mại cao hơn. Nên đầu vào còn tùy thuộc vào những nơi khác nhau [3].
Sử dụng làm than sinh học Viêt Nam
̣
Trong nông nghiệp than sinh học cũng đã được sử dụng như một loại giá
thể trồng các loại hoa có giá trị kinh tế cao như hoa lan, hoa ly… Việc sử dụng
than sinh học làm từ trấu hun để làm giá thể, đất nhân tạo và phân bón hữu cơ vi
sinh phục vụ cho trồng hoa, cây cảnh và các loại rau đặc sản cũng đang được
đẩy mạnh. Ở phía Nam nước ta, than sinh học từ mùn cưa, trấu cũng đã được
chế biến thành dạng than viên như than tổ ong để đun nấu thay cho than tổ ong,
vừa tận dụng được phế thải nông nghiệp vừa tránh ô nhiễm môi trường [11].
Than sinh học hiện nay đang là lựa chọn số một cho thí nghiệm trồng rau
sạch tại nhà. Nó được ưa chuộng trước hết là việc đảm bảo năng suất, chất
lượng thành phẩm, sau là vì đây là một loại giá thể sạch đảm bảo an toàn cho
sức khỏe người trồng cũng như môi trường. Đây là một hướng phát triển nông
nghiệp bền vững cần được nhân rộng [11].
1.3.2. Giơi thiêu vê phân compost
́
̣
̀
Sử dụng phân compost
Phân compost hay còn gọi là phân rác, là một loại phân hữu cơ được chế
biến từ rác, cỏ dại, thân lá cây xanh, bèo tây, rơm rạ, chất thải sinh hoạt (rau,
quả, củ dư thưa, heo, h
̀
́ ỏng, rơm rạ…) được ủ với một số phân men như phân
chuồng, nước giải, lân, vôi, tro bếp… cho đến khi hoai mục để bón cho cây trồng
như nhiều loại phân chuồng, phân hữu cơ khác.
8
Chế biến và sử dụng phân compost có nhiều lợi ích như: góp phần làm
sạch môi trường, có thêm nguồn phân hữu cơ để bón cho cây trồng với chi phí
thấp vì dễ làm, có thể tận dụng các nguồn nguyên, vật liệu sẵn có tại địa
phương.
Ngoài cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, phân compost còn cung cấp
thêm chất mùn, nguồn hữu cơ vừa có tác dụng cải tạo (làm cho đất tơi xốp,
thông thoáng, tăng số lượng và khả năng hoạt động của các vi sinh vật hữu ích
trong đất, tăng độ phì cho đất) và bảo vệ đất (giữ ẩm, giữ nước tốt, chống xói
mòn, chống rửa trôi đất, chống chai cứng đất…) [14].
Đã có nhiều công trình nghiên cứu về quá trình phân huỷ hiếu khí của chất
thải hữu cơ dạng rắn, trong đó đã xác định được ảnh hưởng của nhiệt độ và một
số yếu tố hoá, sinh học trong qua trình chuy
́
ển hoá chất hữu cơ. Kỹ thuật làm ủ
có cấp khí thông qua đảo trộn hiện nay rất phổ biến ở các nước đang phát triển.
Phương pháp không đòi hỏi đầu tư nhiều song tốn rất nhiều công lao động để
tiến hành công việc và sự đảo trộn ít là nguyên nhân chính kéo dài thời gian ủ [3].
Đối với ủ compost quy mô công nghiệp trong các nhà máy lớn, hiện nay trên
thế giới thường áp dụng thí nghiệm ủ compost hệ thống kín (hay hệ thống có
thiết bị chứa) giúp khắc phục được các nhược điểm của hệ thống mở, vận hành
và kiểm soát quá trình thuận tiện. Thông thường hệ thống ủ compost kín hiện
đại được thiết kế hoạt động liên tục, khí thải được xử lý bằng phương pháp lọc
sinh học (biofilter).
Sử dụng làm phân compost tai Viêt Nam
̣
̣
Thí nghiệm ủ compost trong thiết bị kín kiểu đứng hiện đang nghiên cứu và áp
dụng tại thị xã Sơn Tây, theo phân loại là một trong những thí nghiệm hiện đại
tương tự như các thí nghiệm công nghệ của Hoa Kỳ. Thiết bị ủ compost kín kiểu
đứng được thiết kế theo nguyên lý hoạt động liên tục, vật liệu ủ được nạp vào
hàng ngày qua cửa nạp liệu ở phía trên và tháo liệu từ phía đáy của thiết bị. Quá
trình ủ compost diễn biến qua các giai đoạn dọc theo chiều đứng của thiết bị.
9
Việc thông khí trong quá trình ủ compost được hỗ trợ nhờ hệ thống các ống phân
phối đều bên trong thiết bị. Quạt hút bố trí ở phía trên tạo sự chênh lệnh áp suất,
nhờ đó khối ủ compost cũng được thông khí dọc theo chiều đứng của thiết bị và
theo hướng đối lưu từ dưới lên trên. Toàn bộ khí thải quá trình ủ compost được
thu hồi và xử lý bằng “biofilter” giúp bảo vệ môi trường tốt hơn. Loại thí
nghiệm ủ compost này có nhiều ưu điểm, thuận tiện trong việc vận hành tự
động, giảm yêu cầu diện tích nhà xưởng bởi tận dụng chiều cao thiết bị. Quá
trình vận chuyển của vật liệu trong thiết bị nhờ trọng lực, thông khí cũng chủ
yếu nhờ hiệu ứng đối lưu tự nhiên giúp giảm chi phí vận hành. Cấu trúc vận
động của khối ủ bên trong thiết bị tạo ra các vùng hoạt động tối ưu tương ứng
với các giai đoạn của quá trình ủ compost, giúp tăng cường hiệu quả, giảm thời
gian quy trình và đảm bảo yêu cầu chất lượng đối với sản phẩm. Thiết bị kiểu
kín cũng giúp kiểm soát tốt hơn các điều kiện môi trường cho hoạt động của vi
sinh vật, dễ dàng kiểm soát mùi hôi. Ngoài ra, hệ thống được kết nối từ các thiết
bị đơn vị thành module, thuận lợi cho việc chế tạo, lắp đặt hay nâng cấp mở
rộng công suất, v.v.. [14].
Thí nghiệm ủ compost hệ thống nửa mở, kiểu chia ô không liên tục đã
được thực hiện tại một số địa phương như Cầu Diễn, Nam Định, Thủy Phương.
Thông thường hệ thống được điều khiển thông khí tự động. Nói chung, các thí
nghiệm ủ compost kiểu này đều ở cấp độ đơn giản, vẫn còn những nguy cơ phát
sinh mùi ô nhiễm do hệ thống chưa khép kín [14].
Thí nghiệm ủ compost kiểu luống động trong nhà kín như tại Đông Vinh,
thành phố Thanh Hóa được thiết kế hoạt động liên tục, đảo trộn theo chu kỳ
ngắn. Trong đó hỗn hợp nguyên liệu hữu cơ được đưa tới đầu vào của hệ thống,
vận chuyển liên tục trong quá trình ủ bằng cách đảo trộn và sau cùng sản phẩm
được lấy ra ở đầu cuối của hệ thống. Toàn bộ quá trình ủ compost ở đây được
thực hiện trong nhà kín có thiết kế thông khí và xử lý khí thải bằng “biofilter”.
Luống ủ được thiết kế với kích thước lớn và liên tục giúp tiết kiệm diện tích
mặt bằng, dễ vận hành. Đây là loại thí nghiệm công nghệ đơn giản với chi phí
đầu tư không lớn. Tuy nhiên những vấn đề khó khăn tại đây là hệ thống thiết bị
10
chưa được đầu tư đồng bộ và hiện đại, thiết bị đảo trộn không chuyên dụng có
thể làm giảm hiệu quả khi vận hành, thể tích nhà chứa lớn nên việc thu hồi và
xử lý khí thải cũng là vấn đề phức tạp, dễ ảnh hưởng đến môi trường làm việc
bên trong [13].
1.4. Anh h
̉
ưởng cua s
̉ ử dung r
̣
ơm ra đên tinh chât đât
̣ ́ ́
́ ́
1.4.1. Cày vùi rơm rạ vào đất sau trồng trọt
Hình 1.1. Lúa bị nghẹt rễ do rơm rạ bị cày vùi chưa phân huỷ hết
(Nguồn: Viện Môi trường Nông nghiệp, 2013)
Trong sản xuất lúa, tỉ lệ áp dụng cơ giới hóa ngày càng cao từ khâu làm
đất đến thu hoạch, vận chuyển và chế biến, diện tích sử dụng các loại máy gặt
đập liên hợp ngày càng tăng, máy tuốt lúa tại đồng ruộng cũng nhiều. Tại các
ruộng gặt bằng máy, một lượng gốc rạ để lại ngoài đồng là rất lớn, lượng sinh
khối của cây và toàn bộ rơm được phun khắp ruộng. Để chuẩn bị đất cho canh
tác vụ lúa tiếp theo thì rơm rạ có thể được cày vùi vào đất và để phân huỷ tự
nhiên. Tuy nhiên do trong giai đoạn chuyển vụ trước sang vụ sau (thời gian ngắn
hơn 20 ngày) thì rơm rạ chưa phân giải hết, lúa của vụ sau cấy xuống trong giai
đoạn rơm rạ bị phân huỷ có nhiều chất độc sinh ra như H 2S, CH4 với sự cạnh
tranh về dinh dưỡng như ôxy, đạm, lân và năng lượng giữa cây trồng và vi sinh
vật đất dẫn đến rễ lúa bị ngộ độc, thối đen và cây lúa bị thiếu dinh dưỡng có thể
dẫn đến chết hoặc còi cọc [15].
1.4.2. Tac dung cua than sinh hoc t
́ ̣
̉
̣ ơi tinh chât đât
́ ́
́ ́
Hàm lượng dinh dưỡng cao và khả năng giữ dinh dưỡng cao có thể cải
thiện khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và giảm sự rửa trôi dinh
11
dưỡng, thể hiện qua hai quá trình là: (1) chất dinh dưỡng được giữ lại bằng quá
trình vật lý vào các khe nhỏ của các vật liệu các bon hóa không định hình, (2) sự
khoáng hóa sinh học chậm của Than sinh học và tự tồn tại lâu của nó sẽ có nhiều
bề mặt cho quá trình hấp phụ và làm tăng CEC.
Sự chuyển hóa chất hữu cơ từ di dộng sang các thể C ổn định có thể
giảm sự phát thải khí nhà kính CO2 vào không khí trong khi làm đất và tăng lượng
C ở lại trong đất. Một điểm đặc biệt nữa, than sinh học là chúng bị khoáng hóa
rất chậm trong môi trường đất [15].
1.4.3. Tac dung cua phân compost t
́ ̣
̉
ơi tinh chât đât
́ ́
́ ́
Cải thiện kết cấu đất: Phân hữu cơ khi bón vào đất sẽ làm cho nơi có
đất sét, đất bạc màu, đất quánh được rã ra rồi khi gặp đất cát lại làm cho cát rời
dính lại với nhau, từ đó tạo ra đất thông không khí dễ dàng;
Quân bình độ pH trong đất: phân hữu cơ chứa nito, phospho, lân,
phosphorous kali, magie, lưu huỳnh nhưng đặc biệt là các chất được hấp thụ vào
đất những gì đã mất đi.
Duy trì độ ẩm ướt cho đất: Phân hữu cơ giữ 6 lần trọng lượng của phân
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. Nếu đất
thiếu các chất hữu cơ sẽ khó thẩm thấu nước từ đó đất sẽ bị đóng màng làm
nước bị ứ đọng ở mặt trên khiến bị lụt lội, xói mòn đất;
Tạo 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 hư rễ cây cũng như tiêu diệt các loại côn trùng phá hại đất đai,
gây các bệnh tật;
Trung hòa độc tố trong đất trồng: Những nghiên cứu quan trọng gần đây
chỉ ra rằng cây phát triển trong đất trồng có bón phân hữu cơ, hấp thụ ít chì, kim
loại nặng và chất ô nhiễm của đô thị.
12
Dự trữ Nitơ: Phân hữu cơ là nhà kho nitơ, vì nó bị ràng buộc trong quá
trình phân hủy, nitơ có thể hòa tan trong nước không bị thấm đi hay oxy hóa vào
không khí trong khoảng thời gian từ 36 tháng và phụ thuộc vào nhiều đống
phân được đổ có duy trì như thế nào [15].
1.5. Sơ lược về địa bàn nghiên cứu
1.5.1.Vị trí địa lý
Hưng Yên là một tỉnh thuộc vùng đồng bằng sông Hồng Việt Nam. Với
diện tích 923.09 km2. Trung tâm hành chính của tỉnh là thị xã Hưng Yên nằm cách
thủ đô Hà Nội 64 km về phía Đông Nam, cách thành phố Hải Dương 50 km về
phía Tây Nam.
Phía Bắc giáp tỉnh Bắc Ninh, phía tây bắc giáp thủ đô Hà Nội, phía đông
giáp tỉnh Hải Dương, phía Tây giáp tỉnh Hà Tây và Hà Nam, phía Nam giáp tỉnh
Thái Bình [2].
Hình 1.2: Bản đồ tỉnh Hưng Yên
13
( Nguồn: Cục thống kê, tỉnh Hưng Yên)
Địa hình Hưng Yên nghiêng chênh chếch từ Tây Bắc xuống Đông Nam và
không thật bằng phẳng. Độ dốc trung bình là 8 cm/1km.
Phía bắc, nổi lên loại địa hình cao, có hình vòng cung đi từ Đông Bắc sang
Tây Bắc rồi men theo phía Tây, dọc sông Hồng, bao gồm địa phận các huyện Văn
Lâm, Văn Giang, Khoái Châu. Đây là vùng đất cao trong đê, có độ cao tuyệt đối
từ 4 đến 6m.
Liền kề với vùng đất cao là vùng đất thấp hơn, độ cao trung bình 3m, phổ
biến ở Ân Thi, Yên Mỹ, Mỹ Hào, Nam Kim Động, Tiên Lữ và kéo dài xuống phía
Nam. Độ cao trên khoảng 2m.
1.5.2. Điều kiện khí hậu
Hưng Yên chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, nhiều
nắng và có mùa đông lạnh.
Số giờ nắng bình quân: 1730 giờ/năm.
Nhiệt độ trung bình hàng năm: 23.40C.
Lượng mưa trung bình năm từ 1800 – 2200mm. Lượng mưa phân bố không đều,
tập trung tới hơn 70% vào mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 10); mùa khô lạnh (từ
tháng 11 đến tháng 4 năm sau), có mưa phùn.
Hưng Yên có 3 mặt được bao bọc bởi sông:
Sông Hồng chảy qua Hưng Yên theo hướng Tây Tây Bắc – Nam Đông
Nam với chiều dài 67km. Nó bắt đầu chảy vào địa phận Hưng Yên ở thôn Phi
Liệt (xã Liên Nghĩa, huyện Văn Giang), qua các huyện Văn Giang, Khoái Châu,
Kim Động, thị xã Hưng Yên và một phần của Tiên Lữ, rồi ra khỏi địa phận Hưng
Yên từ Ung Lôi (xã Tân Hưng, huyện Tiên Lữ).
Sông Luộc: một nhánh lớn của sông Hồng, nằm vắt ngang phía Nam của
tỉnh. Sông Luộc dài 70 km, rộng trung bình 200 m, chảy qua địa phận Hưng Yên
với đoạn dài 26km
14
Sông Kẻ Sặt: chảy ở phía Đông của tỉnh, con sông này làm nên ranh giới
tự nhiên giữa Hưng Yên và Hải Dương, đoạn sông này dài 20 km từ Thịnh Vạn
(Mỹ Hào) đến Tông Hóa (Phù Cừ) [2].
1.5.3. Diện tích đất
Diện tích đất trồng lúa của tỉnh Hưng Yên năm 2013 đạt 81.70 nghìn tấn.
Sản lượng đạt 5147.10 nghìn tấn, năng suất phế phụ phẩm khô 6.24 tấn/ha, tổng
lượng phế phụ phẩm 509.808 nghìn tấn.
Hàng năm nông dân trong tỉnh đã sản xuất được 500.000550.000 tấn lúa
(trong đó trên 30% là lúa chất lượng cao, còn lại là lúa cao sản). Vài năm trở lại
đây, ngành NNPTNT đó chủ động ứng dụng, triển khai và thực hiện tốt các
chương trình phát triển lúa cao sản đặc sản, rau đậu thực phẩm, cây công nghiệp
(đậu tương, lạc,…). Từ năm 2000 đến nay, nghành Nông nghiệp đã tập trung
triển khai thực hiện chương trình giống chất lượng cao (đặc biệt là giống lúa,
cây rau an toàn kinh tế cao, nuôi bò sữa, nuôi lợn hướng nạc, nuôi cá chim trắng,
cá rô phi đơn tính xuất khẩu, tôm càng xanh...
Xu hướng mở rộng diện tích lúa lai (đạt trên 15% diện tích). Đối với diện
tích lúa lai, lúa thuần chất lượng cao, phấn đấu đạt 13 nghìn ha, trong đó diện
tích lúa thuần cao sản 8 nghìn ha với năng suất 56 tạ/ha trở lên và lúa lai đạt trên
5 nghìn ha với năng suất từ 62 tạ/ha trở lên.
Bảng 1.4: Khối lượng phụ phẩm từ một số cây trồng chính tại Hưng Yên
TT
1
2
3
4
5
Tên cây trồng
Cây lúa:
Rơm, rạ
Trấu
Cây ngô
Thân lá
Lõi bắp ngô
Cây đậu tương
Khoai lang
Khoai tây
Diện tích (ha)
46.000
40.320
40.320
4.000
4.000
4.000
1.500
500
1.000
15
(tấn)
497.952
393.120
104.832
209.120
188.000
21.120
1.275
3.000
600
