ĐỀ TÀI: ĐIỀU TRA VÀ ĐÁNH GIÁ VIỆC SỬ DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC ĐỂ Ủ PHÂN MÙN TỪ RƠM TẠI HUYỆN CÁI BÈ, TỈNH TIỀN GIANG

UỶ BAN NHÂN DÂN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
```1`````````````
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

ĐỀ TÀI:

ĐIỀU TRA VÀ ĐÁNH GIÁ VIỆC SỬ DỤNG CHẾ
PHẨM SINH HỌC ĐỂ Ủ PHÂN MÙN TỪ RƠM
TẠI HUYỆN CÁI BÈ, TỈNH TIỀN GIANG

Cán bộ thực hiện: Dƣơng Thị Giáng Hƣơng
Nguyễn Xuân Dũ
Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Thành phố Hồ Chí Minh, 2013

i


MỤC LỤC
MỤC LỤC ...............................................................................................................................i
DANH SÁCH BẢNG ........................................................................................................... iii
DANH SÁCH HÌNH ............................................................ Error! Bookmark not defined.
MỞ ĐẦU ................................................................................................................................ 1
CHƢƠNG 1 ............................................................................................................................ 4
LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU ....................................................................................................... 4
1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT HỮU CƠ
4

1.1.1 Khái niệm về chất hữu cơ ...................................................................................... 4
1.1.2 Vai trò của chất hữu cơ trong đất ........................................................................... 4
1.1.3 Vai trò của chất hữu cơ đối với sự tăng trƣởng của cây trồng ............................... 5
1.1.4 Đối với đất canh tác Nông Nghiệp........................................................................ 5
1.1.5 Sự chuyển hóa hữu cơ trong đất ............................................................................ 5
1.2 PHÂN HỮU CƠ
6
1.2.1 Khái niệm phân hữu cơ .......................................................................................... 6
1.2.2 Vai trò của phân hữu cơ trong sản xuất Nông Nghiệp ........................................... 7
1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP Ủ COMPOST
10
1.3.1 Các phƣơng pháp ủ compost ................................................................................ 10
1.3.2 Các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình ủ phân hữu cơ (compost) ............................. 10
1.3.3 Các dấu hiệu kết thúc của tiến trình ủ phân ......................................................... 16
1.3.4 Chất lƣợng phân Compost ................................................................................... 16
1.4 QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI CELLULOSE BỞI VI SINH VẬT
16
1.4.1 Phân tử cellulose .................................................................................................. 16
1.4.2 Vi sinh vật phân giải cellulose ............................................................................. 17
1.4.3. Sự phân giải cellulose ......................................................................................... 18
1.5 CHẾ PHẨM SINH HỌC DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM
19
1.5.1 Chế phẩm Emic .................................................................................................... 19
1.5.2 Chế phẩm Biomix ................................................................................................ 20
1.5.3 Chế phẩm Tricho-Compost .................................................................................. 21
1.5.4 Nƣớc thải và chất thải Biogas ……………………………………………………………22
CHƢƠNG 2 .......................................................................................................................... 24
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................................ 24
2.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
2.2 PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

ii

24
24


2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
25
2.4 PHƢƠNG PHÁP THU MẪU
277
2.5 PHƢƠNG PHÁP PHỎNG VẤN
278
2.6 PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
288
2.7 PHÂN TÍCH SỐ LIỆU VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ
322
CHƢƠNG 3 ........................................................................................................................ 333
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................................................ 333
3.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NGUYÊN LIỆU
333
3.2 HIỆN TRẠNG XỬ LÝ, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHÂN HỦY RƠM CỦA CÁC
CHẾ PHẨM SINH HỌC VÀ NƢỚC THẢI BIOGAS.
34
3.2.1 Hiện trạng xử lý rơm ở khu vực nghiên cứu

………………………………..34

3.2.2 Diễn biến nhiệt độ ................................................................................................ 34
3.2.3 Ẩm độ................................................................................................................. 366

3.2.4 Sự thay đổi khối lƣợng rơm ............................................................................... 388
3.2.5 pH....................................................................................................................... 388
3.2.6 Hàm lƣợng Cacbon ............................................................................................ 411
3.2.7 Hàm lƣợng N tổng số ......................................................................................... 433
3.2.8 Tỷ lệ C/N............................................................................................................ 455
3.2.9 Hàm lƣợng P tổng số ......................................................................................... 477
3.2.10 Tốc độ và hiệu quả phân hủy rơm.................................................................. 4949
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................ 511
KẾT
LUẬN……………………………………………………………………………….511
KIẾN NGHỊ
………………………………………………..................................511
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 522

iii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Mối tƣơng quan tỉ lệ C/N và lƣợng đạm thất thoát ............................................... 19
Bảng 1.2 Kết quả kiểm nghiệm các chỉ tiêu vi sinh có trong chế phẩm Emic ..................... 19
Bảng 1.3 Thành phần vi sinh vật, pH, BOD trong nƣớc thải biogas .................................... 22
Bảng 1.4 Thành phần nƣớc thải biogas của phân heo và phân bò ........................................ 23
Bảng 2.1 Đặc tính dinh dƣỡng trong rơm rạ. ........................................................................ 25
Bảng 3.1 Kết quả một số thành phần hóa học của rơm và chất thải biogas ......................... 33
Bảng 3.2 Kết quả phân tích đạm tổng số và lân tổng số của nƣớc thải biogas ..................... 33
Bảng 3.3 Ẩm độ các nghiệm thức theo thời gian.................................................................. 37
Bảng 3.4 Giá trị pH các nghiệm thức theo thời gian ............................................................ 40
Bảng 3.5 Hàm lƣợng carbon hữu cơ các nghiệm thức theo thời gian ................................ 422
Bảng 3.6 Hàm lƣợng đạm tổng số (Ntổng số) của các nghiệm thức theo thời gian ............... 444
Bảng 3.7 Tỷ lệ C/N các nghiệm thức theo thời gian........................................................... 466

Bảng 3.8 Hàm lƣợng lân (Ptổng số) của các nghiệm thức theo thời gian .............................. 488
Bảng 3.9 Một số thành phần hóa học của rơm sau khi ủ ...................................................... 50

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ chuyển hóa chất hữu cơ ................................................................................. 6
Hình 1.2 Chế phẩm sinh học Emic ....................................................................................... 19
Hình 1.3 Chế phẩm sinh học Tricho-Compost ..................................................................... 21
Hình 2.1 Bố trí thí nghiệm tại Xã Hậu Mỹ Trinh, Huyện Cái Bè, Tỉnh Tiền Giang ............ 24
Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm .......................................................................................... 27
Hình 3.1 Diễn biến nhiệt độ trung bình của các nghiệm thức trong quá trình ủ ................ 355
Hình 3.2 Sự giảm khối lƣợng lƣợng rơm ở các nghiệm thức sau khi ủ. ............................. 388
Hình 3.3 Rơm trƣớc và sau khi ủ compost ........................................................................... 49

iv


MỞ ĐẦU
Với nền kinh tế sản xuất nông nghiệp chiếm ƣu thế, hàng năm Việt Nam nói
chung và Đồng bằng sông Cửu Long nói riêng thải ra môi trƣờng một lƣợng rơm rất
lớn sau mỗi vụ thu hoạch. Vài năm trở lại đây, phần lớn nông dân áp dụng cách đốt
rơm là biện pháp xử lý nguồn dƣ thừa thực vật này ngày càng phổ biến sau mỗi mùa
gặt, chẳng những lãng phí nguồn nguyên nhiên liệu, gây ô nhiễm môi trƣờng , đặc biệt
là môi trƣờng không khí, mà còn gây tác hại lớn đến đối với sức khỏe con ngƣời, nhất
là ngƣời già, trẻ em, những ngƣời mắc bệnh mãn tính về hô hấp.
Thành phần chính của rơm là những hydratcacbon gồm: lignocellulose 37.4%;
hemicellulose 44.9%; lignin 4.9% và hàm lƣợng tro (oxit silic) cao từ 9-14%, trong đó
licnoxenluloza trong rơm khó phân hủy sinh học. Quá trình đốt rơm ngoài trời không
kiểm soát đƣợc lƣợng khí dioxit cacbon CO2 phát thải vào khí quyển cùng với cacbon
monoxit CO, khí meetan CH4, các oxit nitơ NOx và một ít dioxit chất vô cơ do nhiệt độ
cao. Đồng ruộng bị khô, chai cứng, một lƣợng lớn nƣớc bị bốc hơi do nhiệt độ hun đốt

trong quá trình cháy. (Nguyễn Thụy Bảo Uyên, 2011)
Với tập quán làm lúa 3 vụ/năm, đất không có thời gian nghỉ. Do đó đại đa số
nông dân thƣờng có tập quán là đốt bỏ để chuẩn bị đất cho vụ mùa tiếp theo. Theo ƣớc
tính nếu đốt 1 tấn rơm thì sẽ thải ra 36,32 kg khí CO; 4,54 kg Hydrocarbon và 3,18 kg
bụi tro và 56,00 kg CO2 các thành này góp phần gây hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm môi
trƣờng không khí và ảnh hƣởng không nhỏ tới sức khỏe ngƣời dân.
Rơm nếu để tự nhiên sẽ cần thời gian phân hủy rất lâu, và do tỷ lệ C/N rất cao
nên tiến trình phân giải diễn ra rất chậm trong điều kiện ngập nƣớc (Nguyễn Thành
Hối, 2008). Ngoài ra, quá trình phân hủy trong điều kiện ngập nƣớc có thể sinh ra
nhiều độc tố nhƣ H2S, CH4, C2H4. Các acid hữu cơ có thể gây ngộ độc cho rễ lúa làm
cản trở quá trình sinh trƣởng và phát triển, tỷ lệ nhánh hữu hiệu thấp, tỷ lệ lép cao dẫn
đến giảm năng suất lúa (Mai văn Quyền, 2001).
Những kết quả nghiên cứu trong thời gian qua cho thấy có thể tận dụng nguồn
rơm rạ để sản xuất phân hữu cơ tại chỗ, làm tăng độ phì nhiêu cho đất, góp phần ổn
định sự bền vững cho đất thâm canh và năng suất. Tuy nhiên, nếu ủ rơm theo cách
truyền thống, phơi khô và để rơm rạ phân hủy tự nhiên thì mất rất nhiều thời gian. Các
nghiên cứu thực hiện ở viện lúa đồng bằng Sông Cửu Long về ảnh hƣởng của các phụ
phẩm nông nghiệp hữu cơ đối với sự bền vững nông nghiệp có ghi nhận dòng nấm
Trichoderma viride phân giải rơm rạ, làm giảm lƣợng cacbon hữu cơ, giảm tỷ lệ C/N
và gia tăng hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng N, P, K, Mn, Zn, Cu (Trần Thị Ngọc Sơn

1


và cộng tác viên, 2009). Theo Dƣơng Minh (2010) các dƣ thừa thực vật nhƣ thân bắp,
cỏ lông tây, rơm, lục bình… là những nguyên liệu tốt để ủ phân hữu cơ. Dƣới tác động
của Trichoderma, chúng mau hoai mục đồng thời có tác dụng tốt để giúp Trochoderma
khống chế nấm bệnh F.solani trong đất.
Chất thải từ hầm ủ biogas là một trong những nguồn nguyên liệu có thể sản xuất
phân hữu cơ hiệu quả. Nguồn chất thải từ hầm ủ biogas có chứa khá nhiều dƣỡng chất

nhƣ đạm, lân, và các nguyên tố vi lƣợng khác. Để tận dụng nguồn chất thải này, một số
nơi nông dân đã bón trực tiếp cho cây trồng. Tuy nhiên, hầm ủ biogas sử dụng các
nguồn phân thải của gia súc trong đó có rất nhiều vi khuẩn có hại nhƣ E.coli,
Samonella,… Nhiệt độ hầm ủ biogas chƣa thể diệt hết nguồn vi khuẩn bất lợi này (trích
Lê Thị Thanh Chi, 2008).
Các chế phẩm sinh học nhƣ: EMic, Biomix, Tricho-Compost…. rất có hiệu quả
trong việc cải tạo môi trƣờng nƣớc (làm trong sạch, khử mùi hôi của nƣớc); tăng sức đề
kháng cho vật nuôi và cây trồng. Đồng thời góp phần cải thiện môi trƣờng khử mùi hôi
chuồng trại, phân hủy chất hữu cơ, ủ phân compost,... với nhiều nhóm vi sinh vật nhƣ:
nhóm vi khuẩn quang hợp, nhóm vi khuẩn lactobacillus, nhóm nấm men
(Saccharomyses), nhóm nấm sợi (Aspergillus & Penicillium),… Ngƣời dân chuộng sử
dụng chế phẩm sinh học vì giá thành không cao, dễ mua và dễ sử dụng.
Rơm và chất thải biogas là những nguồn nguyên liệu có ích, việc sử dụng rơm
và chất thải biogas đúng mục đích không chỉ giúp cải tạo đất, nâng cao hiệu quả kinh tế
trong sản xuất nông nghiệp mà còn hạn chế ô nhiễm môi trƣờng. Phân bón hữu cơ từ
rơm góp phần gia tăng độ mùn, bổ sung chất dinh dƣỡng, nâng cao chất lƣợng cây
trồng.
Mục tiêu chung:
Đề tài “Điều tra và đánh giá việc sử dụng chế phẩm sinh học để ủ phân mùn
từ rơm tại huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang” đƣợc thực hiện nhằm tận dụng nguồn tài
nguyên rơm và chất thải túi ủ biogas, tránh lãng phí và hạn chế gây ô nhiễm môi
trƣờng.
Mục tiêu cụ thể
-

Xác đinh loại chế phẩm sinh học ủ rơm đạt hiệu quả trong 4 loại: chế phẩm
Biomix, chế phẩm Emic, chế phẩm Tricho-compost và chất thải biogas.

Đối tƣợng nghiên cứu: rơm và một số các dƣỡng chất

2


Giới hạn, phạm vi nghiên cứu của đề tài: Thực hiện tại huyện Cái Bè, Tỉnh
Tiền Giang.
Nội dung nghiên cứu:
- Ủ rơm theo quy trình và khuyến cáo của nhà sản xuất chế phẩm
Trichoderma và Biomix, Emic và chất thải Biogas.
- Phân tích các chỉ tiêu: pH, nhiệt độ, độ ẩm, tỷ lệ C/N, N tổng, P tổng

3


CHƢƠNG 1
LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT HỮU CƠ
1.1.1 Khái niệm về chất hữu cơ
Chất hữu cơ là những hợp chất của cacbon, (ngoại trừ các oxit cacbon và các
muối cacbonat), đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc hình thành đất và độ phì
nhiêu của đất. Số lƣợng và tính chất của chất hữu cơ quyết định đến nhiều tính chất
hóa, lý và sinh học của đất (Nguyễn Thế Đặng, 1999). Chất hữu cơ là bộ phận của đất
có thành phần phức tạp và có thể chia làm 2 phần:
 Chất hữu cơ chƣa bị phân giải và những tàn tích hữu cơ nhƣ: thân, rễ, lá thực
vật, xác động vật, xác vi sinh vật.
 Những chất hữu cơ đã phân giải bao gồm: hợp chất hữu cơ ngoài mùn và những
hợp chất mùn.
Những hợp chất trong đất ngoài mùn chiếm tỉ lệ thấp trong toàn bộ chất hữu cơ,
thƣờng không vƣợt quá 10 – 15% (trừ than bùn hoặc lớp đất dƣới rừng có tầng thảm
mục dày). Nhóm chất hữu cơ này gồm các chất hữu cơ thông thƣờng có trong động vật,
thực vật, vi sinh vật nhƣ: hydrat, cacbon, protein, lignin, lipit, andehyt,…(Nguyễn Thế

Đặng, 1999). Nhóm hợp chất mùn là những hợp chất cao phân tử có cấu trúc phức tạp,
chúng chiếm tỉ lệ cao trong đất hữu cơ (khoảng 85 – 90%).
Sự có mặt của chất hữu cơ cho đất có một tính chất đặc biệt, đó là độ phì, bao
gồm những đặc tính về lý, hóa học và môi trƣờng sống của vi sinh vật trong đất
(Dƣơng Minh Viễn, 2003).
1.1.2 Vai trò của chất hữu cơ trong đất
Trong chất hữu cơ, đặc biệt là acid mùn có tính chelate sẽ tham gia tích cực
trong các quá trình phong hóa đá và các khoáng vật. Humic acid phân giải các khoáng
vật thuộc nhóm silicate và alumino silicate (Trần Kim Tính, 2000). Chất hữu cơ còn
liên kết với sét tạo nên lớp phủ, một dấu hiệu quan trọng về các tiến trình thành lập đất
đã hoặc đang xảy ra. Lớp phủ là chất hữu cơ thƣờng có màu tối, thƣờng không nhẵn và
không cứng. Lớp phủ gồm chất hữu cơ và sét thƣờng hiện diện ở những đất có hàm
lƣợng Na cao. Chất hữu cơ kết hợp với phần trăm Na trao đổi, chúng rời rạc tạo nên
các hạt đất nhỏ làm cho đất khô rất nhanh. Trên đất phù sa có hàm lƣợng sét cao, chất
hữu cơ là một trong những biến làm thay đổi sức căng của đất. Do đó chất hữu cơ đóng

4


khá vai trò quan trọng trong việc hình thành và ổn định cấu trúc đất.
1.1.3 Vai trò của chất hữu cơ đối với sự tăng trƣởng của cây trồng
Chất hữu cơ có chứa các nguyên tố nhƣ: N, P, K, Mg và các nguyên tố vi lƣợng
cần thiết cho cây trồng. Cây có thể hút một lƣợng nhỏ chất đạm hữu cơ dƣới dạng
amino acid nhƣ: Alanine, Glycine; còn thông thƣờng cây hút dinh dƣỡng dƣới dạng
muối khoáng có đƣợc từ sự khoáng hóa chất hữu cơ. Ví dụ: cây lúa hút 80% chất đạm
từ sự khoáng hóa hữu cơ trong đất ngay cả khi đất đƣợc bón phân (trích dẫn Huỳnh
Duy Khang, 2007). Bón kết hợp thích đáng giữa phân hóa học và phân hữu cơ sẽ có tác
dụng tăng năng suất cây trồng.
1.1.4 Đối với đất canh tác Nông Nghiệp
Tác dụng cải tạo và bảo vệ đất: giúp đất ít bị rửa trôi, chất hữu cơ có tác dụng

nhƣ keo giữ lại các hạt đất nhỏ, nếu chất mùn trong đất cao thì các chất dinh dƣỡng cho
cây ít bị rửa trôi hay bay hơi. Ngoài ra, nhờ vào đặc tính keo của chất mùn mà chất hữu
cơ làm tăng tính đệm cho đất. Thông qua hoạt động của vi sinh vật, chất hữu cơ bị
phân hủy thành mùn và mùn có khả năng liên kết các hạt đất phân tán làm cho đất có
cấu trúc tốt, thoáng khí, dễ cày bừa, giữ nƣớc và giữ phân tốt hơn (Đỗ Thanh Ren,
1998).
Ảnh hƣởng đến tiến trình hóa học đất: Hầu hết các loại đất nếu bón phân đạm
lâu ngày sẽ có xu hƣớng giảm pH đất. Chất hữu cơ sẽ có tác dụng đệm, nếu độ chua
của đất do nhôm có thể điều chỉnh bằng cách tạo hợp chất hữu cơ với nhôm. Chất hữu
cơ có thể tạo thành phức chất với sắt, nhôm từ phosphate của chúng, và sự tạo thành
CO2 từ sự phân hủy chất hữu cơ có thể làm xuất hiện dạng lân liên kết với Canxi (trích
dẫn Huỳnh Duy Khang, 2007).
1.1.5 Sự chuyển hóa hữu cơ trong đất
Sự biến đổi và chuyển hóa các xác hữu cơ trong đất là một hóa trình sinh hóa
phức tạp. Đƣợc thực hiện với sự tham gia trực tiếp của vi sinh vật, oxy, không khí và
nƣớc.
Xác sinh vật tồn tại trên mặt đất hoặc trong các tầng đất, trong quá trình phân
giải chúng mất cấu tạo hình dạng, còn các hợp chất cấu tạo nên xác sinh vật thì bị
chuyển đổi thành những hợp chất linh hoạt hơn, dễ tan hơn. Một phần hợp chất này
đƣợc khoáng hóa hoàn toàn để tạo ra sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O. Trong quá
trình khoáng hóa, một số hợp chất trung gian đơn giản là dinh dƣỡng cho vi sinh vật,
động vật và thực vật. Một phần sản phẩm của quá trình khoáng hóa đƣợc vi sinh vật

5


dùng để tổng hợp protit, lipit, gluxit và một loạt hợp chất mới. Xây dựng cơ thể chúng
và khi chết đi đƣợc phân hủy tiếp tục. Phần thứ ba của quá trình chuyển hóa chất hữu
cơ là tạo thành những hợp chất cao phân tử có cấu tạo phức đó là axit mùn. Những hợp
chất mùn này có thể tiếp tục bị khoáng hóa để giải phóng dinh dƣỡng cho cây trồng

(Nguyễn Thế Đặng, 1999).
Nhƣ vậy, xác hữu cơ trong đất chịu sự tác động của 2 quá trình song song tồn
tại. Tùy thuộc điều kiện ngoại cảnh, hệ vi sinh vật và loại xác hữu cơ mà quá trình này
hay quá trình kia chiếm ƣu thế. Hai quá trình đó là: quá trình khoáng hóa chất hữu cơ
và quá trình mùn hóa chất hữu cơ.
Xác hữu cơ
Mùn hóa

Các hợp chất mùn

Khoáng hóa nhanh
Khoáng hóa chậm
Các hợp chất khoáng
(Nguyễn Thế Đặng, 1999)

Hình 1.1 Sơ đồ chuyển hóa chất hữu cơ
1.2 PHÂN HỮU CƠ
1.2.1 Khái niệm phân hữu cơ
Phân hữu cơ là tên gọi chung cho các loại phân đƣợc sản xuất từ các vật liệu
hữu cơ nhƣ: xác bã thực vật, chất thải động vật, phế phẩm nông nghiệp hay công
nghiệp bị chôn vùi trực tiếp vào đất hoặc ủ thành phân. Sau khi phân giải có khả năng
cung cấp dinh dƣỡng cho cây. Quan trọng hơn nữa là có khả năng tái tạo lớn. Phân hữu
cơ không những làm tăng năng suât cây trồng mà còn có khả năng tăng hiệu quả của
phân bón hóa học, cải tạo và nâng cao độ phì nhiêu của đất.
Kinh nghiêm trong quá trình sử dụng, nghiên cứu phân bón cho thấy để đảm bảo
năng suất cao và ổn định, việc cung cấp dinh dƣỡng cho cây trồng chỉ dựa vào phân vô
cơ là chƣa đủ mà phải có hữu cơ ít nhất 25% trong tổng số dinh dƣỡng.
Chất hữu cơ có tỷ lệ C/N cao đƣợc vùi trực tiếp trong đất không qua xử lý, chức năng
chủ yếu cải tạo đất thì đƣợc gọi là chất hữu cơ cải tạo đất. Chất hữu cơ thông qua xử lý hoặc
không qua xử lý có tỷ lệ C/N thấp thì đƣợc gọi là phân hữu cơ.

6


1.2.2 Vai trò của phân hữu cơ trong sản xuất Nông Nghiệp
Phân bón là yếu tố quan trọng trong việc nâng cao năng suất cây trồng
Qua thực tiễn của nền văn minh lúa nƣớc nông dân Việt Nam đã thấy rõ vai trò
của phân bón đối với sản xuất và năng suất lúa. Phân bón cung cấp các chất dinh
dƣỡng cần thiết cho cây trồng sinh trƣởng và phát triển. Nếu chỉ lấy từ đất thì cây trồng
hoàn toàn không đủ chất dinh dƣỡng mà phải lấy thêm phần lớn từ phân bón. Điều tra
tổng kết ở khắp nơi trên thế giới đều cho thấy trong số các biện pháp kỹ thuật trồng
trọt, bón phân luôn là biện pháp có ảnh hƣởng lớn nhất đến năng suất cây trồng
(Nguyễn Đăng Nghĩa, 2005).
Tổng kết trên phạm vi toàn thế giới, 1989 tổ chức Lƣơng Nông Liên Hợp
Quốc (FAO) đƣa ra nhận xét: “mỗi tấn chất dinh dƣỡng sản xuất đƣợc mƣời tấn ngũ
cốc”. Nhận xét này khẳng định vai trò hàng đầu của phân bón đối với việc sản xuất
lƣơng thực trên thế giới.
Phân bón ảnh hƣởng tới chất lƣợng sản phẩm
Cây trồng hút chất dinh dƣỡng từ trong đất và phân bón, kết hơp với sản phẩm
của quá trình quang hợp tạo thành sản phẩm của mình. Cho nên sản phẩm thu hoạch
phản ánh tình hình đất đai và việc cung cấp chất dinh dƣỡng cho cây. Bón phân cân đối
và hợp lý còn làm tăng chất lƣợng nông sản, cụ thể làm tăng hàm lƣợng chất khoáng,
Protein, đƣờng và Vitamin cho sản phẩm. Tuy nhiên, nếu thiếu chất dinh dƣỡng, hoặc
bón phân quá nhiều và không cân đối cũng có thể làm giảm năng suất và chất lƣợng
nông sản (Nguyễn Đăng Nghĩa, 2005).
Ngoài ra, bón phân hợp lý còn làm tăng khả năng chống chịu cho cây. Ảnh
hƣởng gián tiếp do cải thiện đƣợc sức sinh trƣởng của cây để chống chịu với các yếu tố
khí hậu, sâu bệnh và các loài gây hại.
Bón phân là một biện pháp cải tạo môi trƣờng
Bón phân làm tăng độ phì nhiêu của đất, đất tốt hơn, cân đối hơn, đặc biệt phân hữu

cơ và vôi là biện pháp cải tạo đất rất hữu hiệu. Ở những đất có độ phì nhiêu ban đầu thấp,
đất xấu thì việc bón phân càng có tác dụng rõ. Tuy vậy, bón phân không hợp lý, không
đúng kỹ thuật có thể làm cho đất xấu đi hoặc gây ô nhiễm môi trƣờng. Phân hữu cơ có thể
tạo ra nhiều chất CH4, CO2, NH4, NO3. Phân vô cơ tạo ra nhiều đạm ở thể khí làm đất trở
nên độc với cây trồng và ô nhiễm không khí, nguồn nƣớc (Nguyễn Đăng Nghĩa, 2005).
Cải tạo hóa tính và bồi dƣỡng đất
Chất hữu cơ là nhân tố tích cực tham gia vào quá trình chuyển hóa lân trong đất

7


từ dạng khó tiêu sang dạng dễ tiêu, hữu dụng cho cây trồng. Mặt khác, chất hữu cơ còn
có tác dụng đệm trong hầu hết các loại đất (Đỗ Thị Thanh Ren, 1998) hay tạo thành các
phức chất hữu cơ – khoáng để khắc phục các yếu tố độc hại trong đất. Bên cạnh đó,
chất hữu cơ còn phát huy tác dụng của các chất điều hòa tăng trƣởng sinh ra trong đất
(Hoàng Minh Châu, 1998).
Cải tạo lý tính của đất
Chất hũu cơ có ảnh hƣởng rất lớn đến tính chất vật lý của đất, một trong
những ảnh hƣởng quan trọng là hình thành cấu trúc đất và duy trì độ bền cấu trúc
đất (Thomas và cộng tác viên., 1996) khi trộn chất hữu cơ vào đất làm tăng độ ổn
định kết cấu đất, giúp đất tơi xốp do hoạt động của vi sinh vật đất và tạo lớp phủ bề
mặt cho đất. Phân hữu cơ ảnh hƣởng đến sự tuần hoàn nƣớc trong đất, làm cho nƣớc
thấm vào đất thuận lợi, khả năng giữ nƣớc của đất cao, việc bốc hơi bề mặt giảm đi,
ngoài ra còn hạn chế đóng váng bề mặt.
Bên cạnh đó, phân hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong việc phục hồi và nâng
cao độ phì nhiêu của đất thoái hóa. Khối lƣợng phân hữu cơ vùi vào đất càng lớn thì độ
phì nhiêu phục hồi càng nhanh (Lê Hồng Tịch, 1997).
Tác dụng lên đặc tính sinh học của đât
Sau khi vùi phân hữu cơ vào đất thì tập đoàn sinh vật đất phát triển rất nhanh,
làm phong phú thêm tập đoàn sinh vật đất có lợi cũng nhƣ có hại. Chất hữu cơ là môi

trƣờng sống tốt cho sinh vật sống và phát triển nhanh chóng, chất mùn từ phân chuồng
làm tăng hiệu quả cố định đạm của Rhirobium và Azobactor và khả năng Nitrat của đất
cũng tăng lên. Phân hữu cơ là sản phẩm năng lƣợng, là nguồn thức ăn đối với vi khuẩn
đất và cũng là nguồn cung cấp sinh vật cho đất (Trần Thị Anh Thƣ, 2010).
Tác dụng trực tiếp đến cây trồng
Theo Hoàng Minh Châu (1998): Nhờ acid humic trong phân hữu cơ mà nó giúp
cây trồng hấp thụ chất dinh dƣỡng, các chất hữu cơ cũng là nguồn dinh dƣỡng cung
cấp cho cây do mùn bị phân hủy và tan các chất vô cơ trong đất. Chất hữu cơ không chỉ
là nguồn dinh dƣỡng cung cấp cho cây trồng mà còn giúp đạt năng suất cao nhất nhờ
con đƣờng khoáng hóa và cải tạo tính chất lý – hóa của đất. Nguồn đạm bổ sung cho
đất chủ yếu dựa vào nguồn phân hữu cơ và sự cố định đạm của các vi sinh vật sống
trong đất. Ngoài ra, bản thân phân hữu cơ có chứa các nguyên tố N, P, K, Ca, Mg và
nhiều nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho cây trồng.

8


Một vài nghiên cứu về ủ phân hữu cơ và ứng dụng trong nông nghiệp
Tính bền vững trong nông nghiệp đƣợc nhiều nơi trên thế giới quan tâm, trong
đó chất hữu cơ giữ vai trò quan trọng nhờ khả năng giúp điều hòa các tiến trình lý, hóa
và sinh học trong đất (Chong, 2005). Trong khi đó, việc canh tác cây trồng ở Đồng
bằng sông Cửu Long còn lệ thuộc chủ yếu vào phân hóa học và các hóa chất bảo vệ
thực vật,… nên đã gây nhiều tác hại đến môi trƣờng (Lê Văn Hƣng, 2004) trong khi đó
việc sử dụng các loại phân hữu cơ rất ít đƣợc ngƣời dân quan tâm, các phế phẩm nông
nghiệp, các chế phế phẩm nông nghiệp, rác nông nghiệp thƣờng bị bỏ phí,…vô tình đã
tạo thêm điều kiện gây ô nhiễm môi trƣờng (Phạm Xuân Hồng, 2004).
Trong nghiên cứu của Dƣơng Minh (2009), mô hình ủ phân hữu cơ tù rác thải
hữu cơ: rơm rạ, cỏ, rác chợ đƣợc thực hiện tại huyện Châu Thành tỉnh Hậu Giang. Vật
liệu đƣợc xếp theo từng lớp và thể tích đóng ủ là 4,5 m3 có bao bạt nhựa xung quanh và
có tƣới chế phẩm Tricho-ĐHCT (30mg/m3). Trong quá trình phân hủy, nhiệt độ đống ủ

tăng dần và đạt tối đa 53 – 54 0C sau 5 tuần, sau đó giảm dần và ổn định từ tuần 7 – 8
(khoảng 36 0C, khi đống ủ hoai). Thể tích đống ủ giảm dần và ổn định. Sau 8 tuần,
đống ủ đƣợc trộn đều và sử dụng trong mô hình trồng khổ qua, cải tùa xại và Cam
mật. Kết quả cho thấy: Việc kết hợp bón phân hóa học và 10 tấn phân hữu cơ cho năng
suất cao hơn các thƣơng phẩm đạt 33,9 tấn/ha, tỷ suất lợi nhuận đạt 1,40 ở mô hình
trồng khổ qua và 18,8 tấn/ha, tỷ suất lợi nhuận 0,74 ở mô hình cải tùa xại. Năng suất
cam mật ở các nghiệm thức co bón phân hữu cơ đều cao hơn so với cách bón phân của
nông dân. Nhƣ vây, so với biện pháp canh tác truyên thống của nông dân chỉ sử sụng
đơn thuần phân hóa học, thì sử dụng phân hữu cơ có thể năng cao năng suất, giảm chi
phí sản xuất, tăng lợi nhuận trong sản xuất và hạn chế ô nhiễm môi trƣờng.
Theo nghiên cứu của Trần Thị Ba và ctv, ảnh hƣởng của phân hữu cơ và phân
vô cơ lên sự sinh trƣởng, năng suất và chất lƣợng rau cần nƣớc năm 2009. Kết quả thí
nghiệm cho thấy bón phân hữu cơ kết hợp với phân vô cơ theo tỷ lệ hợp lý sẽ cho năng
suất và chất lƣợng cao hơn hẳn so với chỉ bón phân vô cơ. Cụ thể, khi bón 15 tấn phân
hữu cơ + 60-60-20 kg NPK /ha năng suất 17,63 tấn/ha, thấp nhất là chỉ sử dụng đơn
thuần phân vô cơ năng suất chỉ 10,75 tấn/ha. Hàm lƣợng Nitrate trong thân và lá cần
nƣớc khi sử dụng 30 tấn phân hữu cơ hoai mục thấp nhất 35,5 mg/kg, cao nhất là
138,5 mg/kg nhƣng vẫn ở ngƣỡng cho phép của tổ chức Y tế Thế Giới. Nhƣ vậy, việc
sử dụng đơn thuần phân hữu cơ có thể làm giảm hàm lƣợng nitrate trong thƣơng phẩm
và khi kết hợp với phân vô cơ với tỷ lệ hợp lý sẽ làm tăng năng suất và chất lƣợng rau
cần nƣớc cũng đc tốt hơn.

9


1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP Ủ COMPOST
1.3.1 Các phƣơng pháp ủ compost
Ủ phân compost là một hoạt động tái sử dụng chất thải hữu cơ đƣợc nông dân
áp dụng rất lâu đời. Quá trình ủ phân compost là quá trình phân hủy và cố định các
chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, nhiệt đƣợc sản sinh ra trong các quá trình sinh học

này làm cho nhiệt độ trong khối ủ tăng lên đến mức thích hợp cho sự phát triển của
các vi sinh vật ƣa nhiệt, quá trình ủ phân compost tạo ra sản phẩm ổn định, không
còn mầm bệnh và các hạt cỏ dại, có thể dùng để bón cho đất trồng (Lê Hoàng Việt,
2004).
Thông thƣờng có 3 cách ủ compost điển hình: ủ hiếu khí, ủ yếm khí và vermicompost:
Ủ hiếu khí
Vi sinh vật phân giải chất hữu cơ với sự hiện diện của oxy và tổng hợp thành
những hợp chất hữu cơ mới. Quá trình ủ hiếu khí sinh ra nhiệt rất lớn trong một thời
gian dài và một lƣợng lớn C và N mất đi thông qua sự biến đổi thành CO2 và NH3.
Ủ yếm khí
Trong hệ thống ủ yếm khí vi sinh vật tiêu hủy từng phần và lên men chất hữu cơ
trong điều kiện không có oxy. Hoạt động của vi sinh vật và sự phân hủy sẽ không tốt
nếu việc quản lý đống ủ kém hiệu quả, nhiệt độ khối ủ không cao. Trong quá trình ủ
yếm khí sẽ tạo ra một số acid hữu cơ và một số hợp chất có hại cho cây trồng nhƣng hệ
thống ủ yếm khí sẽ không làm mất đi lƣợng N trong đống ủ.
Vermicompost
Đây là phƣơng pháp ủ hiếu khí sử dụng trùng đất để phân hủy chất hữu cơ.
Sản phẩm của tiến trình ủ này có chất lƣợng rất cao trong việc nâng cao độ phì
nhiêu của đất và sự phát triển của cây trồng. Trùng rất nhạy cảm với điều kiện yếm
khí, ammonia, nhiệt độ cao và sự thiếu ẩm độ. Trùng hoạt động tốt nhất ở 60 0-850 F
(160 - 290C) và nhiệt độ trong khối ủ gần bằng nhiệt độ xung quanh (trích dẫn Lê
Thị Thanh Chi, 2008).
1.3.2 Các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình ủ phân hữu cơ (compost)
Nguyên liệu
Những nguyên liệu ủ phân hữu cơ có nguồn gốc từ thực vật do đó chúng chứa
nhiều dƣỡng chất vi lƣợng và đa lƣợng thiết yếu cho cây trồng. Với một lƣợng đạm bổ
sung đáng kể, hầu hết những dinh dƣỡng khoáng hiện diện trong phân hữu cơ sẽ đƣợc

10

duy trì trong suốt quá trình ủ nếu đống ủ đƣợc quản lý các điều kiện ủ tốt. Tuy nhiên,
có sự thay đổi đáng kể đối với lƣợng dƣỡng chất trong phân hữu cơ do việc sử dụng
các nguồn nguyên liệu ủ khác nhau. Những loại phân hữu cơ đƣợc ủ từ những nguyên
liệu khác nhau sẽ có lƣợng dƣỡng chất khác nhau (trích dẫn Lê Thị Thanh Chi, 2008).
Nhiệt độ
Nhiệt sinh ra trong đống ủ là do hoạt động phân huỷ chất hữu cơ của vi sinh vật.
Sự gia tăng nhiệt trong đống ủ sẽ giúp chất hữu cơ nhanh hoai mục hơn. Tuy nhiên nếu
nhiệt độ tăng quá cao có thể làm vô hiệu quá hoạt động phân huỷ của một số enzym do
vi sinh vật tiết ra để xúc tác phản ứng phân huỷ chất hữu cơ (Atlas và Bartha, 1981).
Mỗi loài vi sinh vật chỉ có thể phát triển và hoạt động tốt trong khoảng nhiệt độ
nhất định. Vi sinh vật có thể bị chết khi nhiệt độ đạt trên khoảng chịu đựng. Do đó,
trong quá trình ủ, yếu tố nhiệt độ đôi khi rất có lợi, có thể dùng để loại trừ những loài
vi sinh vật gây bệnh. Nếu nhiệt độ đống ủ đạt trên 70 0C thì có thể tiêu diệt đƣợc phần
lớn các mầm bệnh có trong vật liệu ủ phân hữu cơ. Tuy nhiên nhiệt độ quá cao và kéo
dài cũng tiêu diệt luôn cả các nhóm vi sinh vật phân huỷ chất hữu cơ và làm giảm tốc
độ hoai mục. Bach và cộng tác viên (1984) cho rằng tốc độ phân huỷ chất hữu cơ tối
ƣu trong khoảng 60 – 65 0C. Ở nhiệt độ cao trên 70 0C vẫn có thể có một số vi sinh vật
ƣa nhiệt hiếu khí hoạt động nhƣng mật số của chúng thƣờng thấp do lƣợng oxy trong
đống ủ giảm ở nhiệt độ cao (Blain Metting, 1995).
Nhiệt độ trong đống ủ thƣờng tăng cao do sự phát nhiệt và sự lƣu giữ nhiệt của
chính khối ủ. Nguyên nhân phát nhiệt do sự oxy hoá của một số chất béo (Blain
Metting, 1995) và khi hoá năng chuyển thành nhiệt năng trong hoạt động trao đổi
chất và phân huỷ hữu cơ của vi sinh vật (Batley, 1987). Sự phát nhiệt và nhiệt độ của
đống ủ có mối quan hệ điều chỉnh lẫn nhau. Khi hoạt động của vi sinh vật mạnh dẫn
đến gia tăng phát nhiệt và có thể làm nhiệt độ của khối ủ tăng cao. Nhiệt độ quá cao
lại có tác dụng nghịch là giảm hoạt động của vi sinh vật và dẫn đến giảm sự phát
nhiệt. Do đó đống ủ thƣờng có nhiệt độ tối đa khoảng 80-82 0C. Nếu đống ủ đƣợc
quản lý tốt, nhiệt độ có thể đƣợc duy trì ở mức độ cao khỏang vài tuần (ngoại trừ giai
đoạn xới trộn). Do đó, yếu tố quan trọng nhất để theo dõi đống ủ là nhiệt độ. Nhiệt độ

đống ủ cần đƣợc theo dõi ít nhất là hàng tuần (Mark, 1995). Nhiệt độ đống ủ và khả
năng dẫn nhiệt của chất ủ đặc biệt quan trọng, liên quan đến khả năng giữ nhiệt và sự
phân bố đồng đều nhiệt trong khối ủ. Nguyên liệu ủ có ẩm độ càng cao thì khả năng
giữ nhiệt càng lớn. Do tính dẫn nhiệt của chất hữu cơ thƣờng thấp, ngƣợc lại lƣợng
nhiệt sinh ra trên mỗi đơn vị thể tích lại tƣơng đối cao nên nhiệt có xu hƣớng giữ lại
hơn là mất đi do nhiệt bị dẫn thoát ra ngoài đống ủ. Đống ủ có nhiệt độ quá cao cũng

11


dẫn đến bất lợi cho hoạt động của vi sinh vật và giảm tốc độ hoai mục chất hữu cơ.
Do đó vấn đề quản lý nhiệt, làm thế nào loại bỏ lƣợng nhiệt dƣ thừa trong quá trình ủ
rất quan trọng (Blain Metting, 1995).
Trên thực tế để loại bỏ nhiệt dƣ thừa sinh ra trong quá trình ủ ngƣời ta quản lý
thông qua hình dáng và kích thƣớc của khối ủ để có thể tăng sự đối lƣu tự nhiên và bốc
hơi nƣớc. Một biện pháp hữu hiệu thƣờng hay dùng là đảo trộn để có thể vừa loại bỏ
đƣợc nhiệt độ dƣ thừa và cung cấp thêm oxy cho hệ thống.
Ẩm độ
Nƣớc cần thiết cho hoạt động sinh lý của vi sinh vật tham gia vào quá trình phân
huỷ chất hữu cơ. Nƣớc đóng vai trò hoà tan muối và một số chất hữu cơ, là môi trƣờng
sinh sống của vi sinh vật. Ẩm độ của nƣớc có liên quan trực tiếp đến sự trao đổi khí
của đống ủ (Blain Metting, 1995). Thừa ẩm độ làm giảm sự trao đổi khí, dẫn đến thiếu
oxy, thoát nhiệt kém. Tuy nhiên khi ẩm độ thấp có thể dẫn đến hạn chế sự phát triển
của vi sinh vật. Khả năng chịu hạn của vi khuẩn kém hơn nấm và xạ khuẩn nhƣng lại
có vai trò quan trọng hơn trong phân huỷ chất hữu cơ ở giai đoạn đầu của quá trình ủ.
Trong trƣờng hợp ủ hiếu khí, ẩm độ cao sẽ ngăn cản quá trình thông khí và làm cho
mẻ ủ trở nên yếm khí. Ẩm độ của nguyên liệu từ 50 – 70 % (trung bình là 60%)
thích hợp cho ủ compost và nên giữ ẩm độ cho đến cuối giai đoạn nhiệt độ cao (Lê
Hoàng Việt, 2004).
Oxy

Oxy là nguyên tố rất quan trọng trong ủ compost. Thiếu oxy làm cho phân
huỷ chất hữu cơ chậm lại, sự phát nhiệt của đống ủ sẽ giảm xuống. Do đó điều kiện
yếm khí là điều không mong muốn trong ủ phân hữu cơ (Blain Metting, 1995).
Trong môi trƣờng ẩm độ quá cao dể tạo điều kiện yếm khí, làm giảm tốc độ phân
huỷ chất hữu cơ, tạo ra nhiều hợp chất hữu cơ trung gian có hại cho cây trồng. Ẩm
độ cao dẫn đến các khoảng trống trong đống ủ bị lắp đầy nƣớc, làm giảm trao đổi
khí, giảm cung cấp oxy, tăng tính giữ nhiệt của đống ủ. Sự trao đổi hay khuếch tán
không khí trong ủ phân hữu cơ bị ảnh hƣởng bởi hình dáng, kích thƣớc của đống ủ.
Thiết kế nơi ủ để tạo sự đối lƣu tốt hoặc sử dụng thêm hệ thống quạt để tăng sự đối
lƣu là yếu tố rất quan trọng. Sự thông thoáng của đống ủ đƣợc đánh giá theo hàm
lƣợng O2 có trong không khí của đống ủ. Có nhiều ý kiến khác nhau về vấn đề này.
Willson và cộng tác viên. (1980) cho rằng hàm lƣợng oxy trong không khí đống ủ
đạt 5% là thoáng khí. Hoạt động của vi sinh vật tối ƣu nhất khi nồng độ oxy đạt 1520% (trích Lê Hoàng Việt, 2004).

12


Tỉ lệ C/N
C/N là thông số quan trọng nhất về các chất dinh dƣỡng cần thiết cho vi sinh
vật. Quá nhiều cacbon sẽ làm chậm quá trình phân hủy, còn lƣợng đạm cao sẽ gây
mùi hôi thối. Cacbon trong các chất thải hữu cơ đƣợc vi sinh vật đồng hóa để tạo nên
tế bào mới chiếm khoảng 20-40%, phần còn lại đƣợc biến đổi thành CO2 và quá trình
sinh năng lƣợng. Các tế bào vi khuẩn chứa 50% C và 5%N, do đó lƣợng đạm cần
thiết trong khối ủ phải chiếm từ 2-4%.
C/N tối ƣu cho quá trình ủ là 35-40, nếu tỉ lệ này nhỏ hơn 35 thì quá trình phân
hủy diễn ra nhanh, N mất đi thông qua sự bay hơi NH3, nếu C/N trên 40 quá trình phân
hủy sẽ chậm lại, phân sẽ chậm hoai mục (Stratton, 1995 ).
Mối tƣơng quan giữa tỉ số C/N và thời gian ủ compost nhƣ sau:
C/N = 20

Thời gian ủ

12 ngày

C/N = 20 – 50

Thời gian ủ

14 ngày

C/N = 78

Thời gian ủ

21 ngày

Khi C/N nhỏ hơn 20, đạm N sẽ mất đi do quá trình chuyển đổi thành NH3 đặc
biệt là trong điều kiện nhiệt độ, pH cao.
Mối tƣơng quan giữa tỷ lệ C/N và lƣợng đạm bị thất thoát đƣợc thể hiện ở bảng 1.1.
Bảng 1.1 Mối tƣơng quan giữa tỷ lệ C/N và lƣợng đạm bị thất thoát

Tỷ lệ C/N
20
20.5
22
30
35
76

Lƣợng đạm bị thất thoát (%)

38.8
48.1
14.8
0.5
0.5
- 8.0
(trích Lê Hoàng Việt, 2004)

pH
Giá trị pH của môi trƣờng có liên quan trực tiếp đến kết quả ủ phân hữu cơ. Môi
trƣờng chua (pH thấp) giới hạn sự phát triển của vi khuẩn và xạ khuẩn. Môi trƣờng
yếm khí cũng làm giảm giá trị pH vì tạo ra nhiều acid hữu cơ và có hại cho cây trồng.
Wiley and Pearce (1957) thấy rằng tốc độ phân huỷ chất hữu cơ tăng khi pH đạt
khoảng 6-9. Khi quá trình phân huỷ chất hữu cơ xảy ra mạnh và trong điều kiện thoáng
khí thì pH sẽ tăng dần, có thể đạt đến 8.5 vì tạo ra nhiều NH4+ (quá trình amon hoá), có

13


vai trò tiêu thụ H+. Khi quá trình amon hoá giảm xuống thì pH cũng tụt xuống còn
khoảng 7.5-8.0. Có thể không cần điều chỉnh pH nguyên liệu ủ vì pH môi trƣờng ủ có
khả năng tự điều chỉnh cho phù hợp (Blain Metting, 1995).
Vi sinh vật
Sự phân huỷ chất hữu cơ trong phân hữu cơ đƣợc thực hiện bởi nhiều nhóm vi
sinh vật khác nhau. Hoạt động của chúng tạo ra sự thay đổi của môi trƣờng ủ nhƣ phát
nhiệt, oxy hoá khử, thay đổi pH,… Mỗi loài vi sinh vật có vai trò khác nhau trong phân
huỷ chất hữu cơ. Tuỳ theo mục đích ủ và sản phẩm cần thu đƣợc ngƣời ta quan tâm
đến các loài vi sinh vật khác nhau và sự phát triển của chúng trong quần thể vi sinh vật
trong hệ thống ủ.
Nguyên liệu sau khi ủ trở nên hoai mục là do hoạt động vi sinh vật sử dụng chất

hữu cơ làm nguồn thức ăn giúp chuyển hoá xác bã hữu cơ tƣơi thành chất mùn, phân
huỷ các chất hữu cơ dễ phân huỷ. Khả năng phân huỷ các thành phần chất hữu cơ của
các nhóm vi sinh vật khác nhau rất nhiều. Vi khuẩn dễ phân hủy amino acid và các
thành phần hữu cơ chứa nhiều đạm với tỉ lệ C/N 10:1 đến 20:1. Trong khi đó nấm có
thể phân huỷ chất hữu cơ có tỉ lệ C/N từ 75:1 đến 200:1 nhƣ rơm rạ, xác mía. Trong
chất liệu ủ giàu hợp chất đạm vi khuẩn phát triển rất mạnh ở giai đoạn đầu vì có nhiều
đạm dễ phân huỷ. Ở giai đoạn sau nấm lại dễ thích nghi với môi trƣờng hơn vì còn lại
nhiều hợp chất hữu cơ khó phân huỷ (Blain Metting, 1995).
Sự biến động của quần thể vi sinh vật về loài và số lƣợng trong ủ phân hữu cơ
rất phức tạp, thƣờng gắn liền với sự thay đổi nguồn thức ăn tƣơng thích, điều kiện môi
trƣờng nhƣ O2, pH, nhiệt độ và độ ẩm.
Vi khuẩn: có vai trò rất quan trọng trong phân huỷ chất hữu cơ, đặc biệt giai
đoạn đầu của quá trình ủ. Hơn 40% thành phần rắn dễ phân huỷ của chất bùn thải bị
phân huỷ bởi vi khuẩn ở nhiệt độ dƣới 60 0C trong 7 ngày ủ đầu tiên. Sự phân huỷ chất
hữu cơ mạnh trong 1-2 tuần ủ đầu tiên dẫn đến sự phát nhiệt mạnh, nhiệt độ của đống ủ
cao và rất dễ tạo ra điều kiện yếm khí. Môi trƣờng nhƣ thế phù hợp cho sự phát triển
của một số loài vi khuẩn yếm khí ƣa nhiệt, chủ yếu là nhóm Bacillus
Xạ khuẩn: thích hợp với môi trƣờng trung tính, có thể hơi kiềm. Xạ khuẩn có
khả năng phân huỷ các hợp chất hữu cơ tƣơng đối khó phân huỷ. Nhiều loài chịu nhiệt,
có thể phát triển ở nhiệt độ khoảng 50 0C. Một số loài có thể sống ở nhiệt độ 60 - 65
0
C. Hầu hết xạ khuẩn sinh trƣởng tốt trong điều kiện ẩm, thoáng khí, đây là môi trƣờng
sau vài tuần ủ (sau giai đoạn phân huỷ tích cực ban đầu). Sự phát triển của xạ khuẩn
thƣờng kéo dài trong giai đoạn sau của quá trình ủ.

14


Nấm: thƣờng phát triển trong giai đoạn sau của ủ phân hữu cơ khi chất liệu ủ
còn chủ yếu là cellulose và lignin (De Bertordi và cộng tác viên, 1983), là những thành

phần khó phân huỷ. Nhiệt độ môi trƣờng ủ cao cũng ức chế sự phát triển của nấm. Rất
ít loài nấm có thể phát triển ở nhiệt độ trên 50 0C. Mật số và hoạt động của nấm thƣờng
nhỏ hơn vi khuẩn khoảng 10 lần. Hầu hết nấm đều thích hợp trong môi trƣờng háo khí.
Động thái của quần thể vi sinh vật trong quá trình ủ: nhu cầu C và N của vi
khuẩn, xạ khuẩn và nấm khác nhau. Trong quần thể hỗn hợp khoảng 3-10 % C của chất
liệu ủ bị tiêu thụ bởi vi khuẩn, 15-30 % bởi xạ khuẩn, 30-40 % bởi nấm. Vi khuẩn cần
1-2 % N của chất liệu ủ để tạo một đơn vị C trong tế bào, xạ khuẩn cần 3-6 %, còn nấm
cần 3-4 %. Do đó sự phân huỷ chất hữu cơ ở giai đoạn ủ đầu sẽ tạo ra đạm dễ tiêu cho
xạ khuẩn và nấm sử dụng ở giai đoạn sau. Nhƣ vậy diễn thế của các nhóm vi sinh vật
phụ thuộc vào thành phần dinh dƣỡng của chất liệu trong quá trình ủ. Sự phát triển ban
đầu của vi khuẩn sẽ tạo điều kiện cho nấm và xạ khuẩn phát triển ở giai đoạn tiếp sau
(Alexander, 1977).
Diễn thế của quần thể vi sinh vật còn phụ thuộc vào động thái của nhiệt độ trong
quá trình ủ. Khởi đầu là sự phát triển của nhóm ƣa nhiệt độ trung bình (40- 45 0C). Khi
nhiệt độ của đống ủ tăng kéo theo ƣu thế của nhóm ƣa nhiệt (55-65 0C). Nhiệt độ giảm
xuống trong giai đoạn sau của quá trình ủ dẫn đến sự phục hồi của nhóm ƣa nhiệt độ
trung bình, trong đó có cả nấm (Walker và Harrison, 1960; Chang và Hudson, 1967). Ở
nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cao số lƣợng vi khuẩn đều chiếm ƣu thế. Số lƣợng vi
khuẩn ở nhiệt độ cao khoảng 108-1012/g. Ở nhiệt độ trung bình mật số vi khuẩn
khoảng một bậc cao hơn mật số ở nhiệt độ cao. Dƣới 60 0C mật số xạ khuẩn nhỏ hơn vi
khuẩn khoảng một bậc. Nấm hầu nhƣ biến mất khi nhiệt độ trên 600C, đối với xạ khuẩn
là trên 70 0C. Dƣới 50 0C mật số của nấm có thể đạt đến 105 - 108/g (Blain Metting,
1995).
Quan hệ quần thể vi sinh trong hệ thống ủ: quần thể vi sinh vật luôn có sự tƣơng
tác hỗ trợ nhau hoặc đối kháng nhau trong phân huỷ chất hữu cơ. Điển hình của sự
tƣơng tác hỗ tƣơng là một vài nhóm vi sinh vật tiên phong trong phân huỷ chất hữu cơ.
Sản phẩm phân huỷ của chúng sẽ là nguồn thức ăn của một số nhóm khác, nhƣng lại có
thể ức chế hoạt động của một số nhóm vi sinh vật nào đó. Qua đó cho thấy nếu không
có sự tƣơng trợ nhau thì chất hữu cơ không đƣợc phân huỷ gần đạt mức hoàn toàn. Vai
trò của mỗi nhóm vi sinh vật nhƣ là một mắc xích trong quá trình phân huỷ chất hữu

cơ. Tuy nhiên trong tự nhiên vẫn có những trƣờng hợp đối kháng. Hoạt động của các
nhóm vi sinh vật tiết ra các chất ức chế hoặc sản phẩm phân hủy của chúng ức chế hoạt
động của các nhóm vi sinh vật khác. Sự đa dạng của quần thể vi sinh vật trong ủ phân

15


hữu cơ giúp phân huỷ đƣợc nhiều chất hữu cơ hơn so với quần thể đơn.
1.3.3 Các dấu hiệu kết thúc của tiến trình ủ phân
- Nhiệt độ mẻ ủ giảm dần đến mức cân bằng với nhiệt độ bên ngoài.
- Thể tích, trọng lƣợng khối ủ giảm so với ban đầu.
- Hàm lƣợng chất hữu cơ giảm biểu hiện qua các chỉ tiêu vi sinh, COD, %C, tỷ lệ
C/N giảm đều.
- Sự hiện diện của NO3- và không còn NH3.
- Không còn hấp dẫn côn trùng và có sự phát triển của các ấu trùng côn trùng.
- Không còn mùi hôi.
- Xuất hiện các đốm trắng và xám do sự phát triển của Actinomyces (Lê Hoàng
Việt, 2004).
1.3.4 Chất lƣợng phân Compost
Chất lƣợng phân Compost đƣợc đánh giá dựa trên 4 yếu tố sau:
- Mức độ lẫn tạp chất (thủy tinh, plastic, đá, kim loại nặng, chất thải hóa học,
thuốc trừ sâu,..);
- Nồng độ các chất dinh dƣỡng (dinh dƣỡng đa lƣợng N, P, K; dinh dƣỡng trung
lƣợng Ca, Mg, S; dinh dƣỡng vi lƣợng Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co, Bo,…);
- Mật độ vi sinh vật gây bệnh (thấp ở mức không ảnh hƣởng có hại đến cây trồng);
- Độ ổn định (độ chín, hoai) và hàm lƣợng chất hữu cơ.
(Nguồn: Nghiên cứu quy trình chế biến phân Compost từ rác thải sinh hoạt tại Thành Phố Đà
Lạt, ).

1.4 QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI CELLULOSE BỞI VI SINH VẬT

1.4.1 Phân tử cellulose
Cellulose là thành phần chủ yếu của màng tế bào thực vật. Hàng ngày một
lƣợng lớn Cellulose từ xác bã thực vật, phế phẩm nông nghiệp, rác sinh hoạt…tích lũy
trong đất. Nếu không có nhóm vi sinh vật phân hủy Cellulose thì lƣợng chất hữu cơ
này sẽ tràn ngập trái đất trong một thời gian ngắn.
Cellulose là thành phần chủ yếu trong tế bào thực vật, chiếm tới 50% tổng số
hydratcacbon trên trái đất. Trong vách tế bào thực vật, Cellulose tồn tại trong mối liên

16


kết chặt với các polisaccarit khác, Hemicellulose, pectin và lignin tạo thành liên kết
bền vững.
Trong các phế liệu, cellulose thƣờng có mặt trong các dạng sau:
- Phế liệu nông nghiệp: rơm, rạ, lá cây, vỏ lạc, vỏ trấu, lõi than ngô,…
- Phế liệu công nghiệp thực phẩm: vỏ và xơ quả; bã mía, bã cà phê, bã sắn,…
- Phế liệu trong công nghiệp chế biến gỗ: rễ cây, mùn cƣa, gỗ vụn,…
- Các chất thải gia đình: rác, giấy loại,…
Cellulose có cấu trúc và tính chất rất đặc biệt, gốc glucose trong công thức cấu
tạo của cellulose thƣờng tồn tại dƣới dạng ghế bành, không phân bố theo mặt phẳng cố
định. Chính vì thế chúng tạo ra sự vững chắc cho cellulose. Cellulose chỉ bị phá huỷ
bởi vi sinh vật trong những điều kiện thích hợp.
1.4.2 Vi sinh vật phân giải cellulose
Cellulose là hợp chất không hòa tan, khó bị phân hủy. Enzyme phân hủy
Cellulose nhờ hệ enzyme cellulose gồm 4 enzyme.
- Enzyme 1: cellobiohydrolase cắt đứt liên kết hydro
- Enzyme 2: endoglucanase cắt đứt các liên kết β- 1,4 bên trong phân tử tạo thành
những chuỗi carbon dài.
- Enzyme 3: exoglucanase phân cắt các chuỗi carbon dài thành các disaccharide
là cellobiose.

- Enzyme 4: β- glucosidase thủy phân cellobiose thành glucose.
Trong tự nhiên vi sinh vât phân giải cellulose vô cùng phong phú bao gồm: vi khuẩn,
nấm, xạ khuẩn, nguyên sinh động vật…
Vi khuẩn: Là nhóm vi sinh vật lớn nhất và cũng đƣợc nghiên cứu nhiều nhất.
Từ thế kỉ XIX các nhà khoa học đã phát hiện thấy một số loại vi khuẩn kỵ khí có khả
năng phân giải cellulose. Những năm đầu thế kỉ XX ngƣời ta lại phân lập đƣợc các vi
khuẩn hiếu khí cũng có khả năng này. Trong các vi khuẩn hiếu khí phân giải cellulose,
thì vi khuẩn có vai trò lớn nhất chủ yếu là các chủng: Cytopphaga, Soprocytophaga và
Sorangium. Vi khuẩn nhận đƣợc năng lƣợng khi oxy hóa các sản phẩm của sự phân
giải Cellulose thành CO2 và H2O. Ngoài ra còn thấy giống Cellvibrio cũng có khả năng
phân giải Cellulose. Trong điều kiện kỵ khí, các vi sinh vật ƣa ẩm, ƣa nhiệt thuộc giống
Clostridium và Bacillus tiến hành phân giải Cellulose thành glucose và xenlobioza,

17


chúng sử dụng năng lƣợng từ các loại đƣờng đơn và nguồn carbon đồng thời thƣờng
kèm theo việc tạo nên các axit hữu cơ, CO2 và H2O.
Trong dạ dày của động vật ăn cỏ tồn tại hệ vi sinh vật để phân giải cellulose đó
là: Ruminococus; Flavefaciens; Butyrivibrio; Bacteroides. Ngoài ra, các chủng
Cellulomonas, Bacillus, Acetobacter cũng phân giải mạnh cellulose.
Nhiều tác giả còn phân lập tuyển chọn trong đống ủ phế thải phân giải Cellulose có
Clostririum, Preudomonas chứa phức hệ enzim cellulose: Acteromibacter, Cytophaga,
Sporocytophaga và Sorangium, Sporocytophaga.
Nấm sợi: Nấm sợi phân giải cellulose mạnh hơn vi khuẩn vì chúng tiết vào môi
trƣờng lƣợng enzyme ngoại bào nhiều hơn vi khuẩn. Vi khuẩn thƣờng tiết vào môi
trƣờng phức hệ cellulose không hoàn chỉnh chỉ thủy phân đƣợc cơ chất đã cải tiến nhƣ
giấy lọc và CMC, còn nấm tiết vào môi trƣờng hệ thống cellulose hoàn chỉnh nên có
thể thủy phân cellulose hoàn toàn. Các loại nấm phân hủy mạnh cellulose là:
Trichoderma, Penicillium, Phanerochate, Sporotrichum, Sclerotium.

Nấm ƣa nhiệt, chúng có thể tổng hợp các enzyme bền nhiệt hơn, chúng sinh
trƣởng và phân giải nhanh cellulose. Nấm có thể phát triển ở pH = 3,5 – 6,6. Nguồn
carbon giúp cho nấm phân giải xenluloza. Trong phế thải chứa nhiều nitrat cũng kích
thích nấm phân giải cellulose, nguồn nitơ hữu cơ cũng giúp cho nấm phân giải
cellulose mạnh hơn.
Ngƣời ta đã tìm thấy trong đống ủ phế thải có nhiều loại nấm nhƣ: Aspergillus,
Alternaria, Chaetomium, Coprinus, Fomes, Fusarium, Myrothecium, Penicillium,
Polypones, Rhizoctonia, Rhizocpus, Trichoderma…
Xạ khuẩn: Xạ khuẩn có tác dụng phân giải phế thải khá mạnh. Ngƣời ta chia xạ
khuẩn thành 2 nhóm: Xạ khuẩn ƣa ấm, chúng phát triển mạnh ở nhiệt độ 28 – 300C, và
xạ khuẩn ƣa nhiệt, chúng có thể phát triển mạnh ở nhiệt độ 60 – 700C.
Trong đổng ủ phế thải ngƣời ta nhiều loại xạ khuẩn đó là: Actinomyces, Frankia,
Nocardia, Actinopolyspora, Actinosynoema, Dermatophilus, Pseudonocardia,
Cellulomonas (Chu Thị Thơm và cộng tác viên, 2006).
1.4.3. Sự phân giải cellulose
Quá trình oxy hóa xảy ra bắt đầu bằng sự thủy phân phân tử cellulose nhờ hệ
enzyme cellulase. Sau đó tiếp tục chuyển hóa thành CO2 và H2O. Sự phân giải này xảy
ra rất nhiều trong tự nhiên và có ý nghĩa vô cùng to lớn là vô cơ hoá các xác bã thực
vật có trong tự nhiên. Những sản phẩm trung gian trong quá trình này là nguồn cacbon

18


tốt nhất, có vi khuẩn cố định nitơ, thích hợp để làm phân bón hữu cơ sinh học (Lê
Hoàng Việt, 2004).
1.5 CHẾ PHẨM SINH HỌC DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM
1.5.1 Chế phẩm Emic

Hình 1.2 Chế phẩm sinh học Emic
( ngày truy cập 20/08/2012)

Chế phẩm sinh học Emic do Công ty Cổ phần Công nghệ Vi sinh và Môi trƣờng
sản xuất và đƣợc phân phối bởi Công ty trách nhiệm hữu hạn Deta địa chỉ số 102/8 A
đƣờng Tầm Vu, Ninh Kiều, TP Cần Thơ. Thành phần của chế phẩm gồm có hỗn hợp vi
sinh vật hữu ích có khả năng phân giải cellulose, tinh bột, protein, lipit. Chế phẩm này
có khả năng sinh chất ức chế, chất kháng sinh. Hàm lƣợng vi sinh vật tổng hợp có
trong chế phẩm > 109 CFU/g. Kết quả kiểm nghiệm các chỉ tiêu vi sinh vật có trong chế
phẩm Emic của Bộ y tế, Viện kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia đƣợc
trình bày ở bảng 1.2.
Bảng 1.2 Kết quả kiểm nghiệm các chỉ tiêu vi sinh có trong chế phẩm Emic

Tên chỉ tiêu

Đơn vị

Phƣơng pháp thử

Kết quả

Tổng số VSV hiếu khí

CFU/g

TCVN 4884:2005

2.3 × 109

Saccharomyces

CFU/g

TCVN 5166:1990

8.5 × 109

L.acidophilus

CFU/g

TCVN 7849:2008

1.6 × 109

(Nguồn: Viện kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia, phiếu kết quả kiểm nghiệm số
684/PKN-VKNQG ngày 02/03/2011)

Chế phẩm Emic giúp phân giải nhanh chất hữu cơ trong nƣớc thải, thúc đẩy

19


nhanh quá trình làm sạch nƣớc thải, làm giảm tối đa mùi hôi thối của chất thải hữu cơ,
diệt mầm bệnh và vi sinh vật có hại trong chất thải. Ngoài ra còn có tác dụng phân giải
nhanh rác thải nông nghiệp nhƣ xác bã thực vật, mùn bã hữu cơ, phân bắc và phân
chuồng làm phân bón hữu cơ vi sinh.
Cách sử dụng chế phẩm Emic để ủ compost: phần hữu cơ từ rác đƣợc trộn đều
với chế phẩm Emic dạng bột với liều lƣợng 200g/m3 rác thải, tạo ẩm độ khối ủ khoảng
60%, thời gian ủ từ 18 – 20 ngày.
1.5.2 Chế phẩm Biomix
Biomix là chế phẩm sinh học đang đƣợc nghiên cứu tại Viện Công Nghệ Môi

Trƣờng - Viện Khoa Học và Công nghệ Việt Nam. Biomix đƣợc sử dụng để phân huỷ
nhanh các phế thải hữu cơ (rác thải sinh hoạt, rơm rạ, bã dong riềng, than bùn, phân gia
súc gia cầm,...) thành phân bón hữu cơ bằng các chủng vi sinh vật ƣa nhiệt.
Chế phẩm Biomix có thể phân huỷ nhanh các chất hữu cơ thành mùn, tăng
nguồn phân bón hữu cơ cho đất, làm sạch môi trƣờng, góp phần giảm chi phí sản xuất
cho nông hộ, hạn chế sử dụng phân hoá học và góp phần cải tạo đất. Ngoài ra, chế
phẩm Biomix còn có thể tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh cho động vật và thực vật có
trong chất thải.
Với liều lƣợng 1kg chế phẩm Biomix có thể xử lý đƣợc 2,5 – 3m3 các chất phế
thải hữu cơ trong khoảng thời gian từ 35 – 40ngày. Đối với các loại phế thải nông
nghiệp nhƣ rơm rạ, cỏ, thân lá cây thì bổ sung thêm 0,5 – 1kg NPK (hòa tan và tƣới lên
đống ủ). Rơm phải đƣợc làm ẩm sao cho ẩm độ đạt từ 50 - 55%.
Mật độ vi sinh vật hữu hiệu trong Biomix đạt 109 CFU/g chế phẩm. Thành phần
vi sinh vật của chế phẩm Biomix bao gồm 30 chủng xạ khuẩn ƣa nhiệt nhóm
Streptomyces và 20 chủng vi khuẩn ƣa nhiệt nhóm Bacillus.

20


1.5.3 Chế phẩm Tricho-Compost

Hình 1.3 Chế phẩm sinh học Tricho-Compost
Chế phẩm sinh học Tricho-Compost đƣợc sản xuất tại Nhà máy phân bón Điền
Trang. Sản phẩm lƣu hành theo QĐ số 2702/QĐ – BNN – KHCN ngày 10/10/2005.
Thành phần và hàm lƣợng vi sinh vật có trong chế phẩm Tricho-Compost bao gồm vi
sinh vật phân giải cellulose (Trichoderma spp., Streptomyces spp.) hàm lƣợng 109
CFU/g, vi sinh vật phân giải lân (Bacillus subtilis, Pseudomonas sp.). Ngoài ra, chế
phẩm Tricho-Compost còn có N: 2%, P2O5: 2%, K2O: 1%, CaO: 1%, MgO: 0,5%,
chất hữu cơ ≥ 23%.
Tricho-Compost dùng để sản xuất phân hữu cơ từ các chế phẩm nông nghiệp

(vỏ cà phê, vỏ đậu, mạt cƣa, rơm rạ, phân chuồng,…). Tricho-Compost đƣợc tăng
cƣờng hệ vi sinh vật phân giải cellulose, protein, lân. Tricho-Compost có khả năng
phân hủy lignin, Chitin,… giúp đống ủ mau hoai mục và khử mùi chuồng trại. Đặc biệt
Tricho-Compost có hiệu quả cao trong việc phòng ngừa bị xỉ mủ, vàng lá thối rể, chết
nhanh, chết chậm, chạy dây, lở cổ rễ trên cây trồng do các loại nấm Phytophthora,
Fusarium, Rhizoctonia, Pythium, Verticillium, Sclerotium,… và tuyến trùng gây hại.
Tỷ lệ phối trộn cho đống ủ: xác bã thực vật: 700 kg, phân chuồng: 300 kg,
supper lân: 30 kg, nƣớc: tạo ẩm độ đống ủ khoảng 45 – 50 %, Tricho-Compost: 2 – 3
kg. Cách ủ phân: Trộn Tricho-Compost + xác bã thực vật + phân chuồng + Supper lân,
tƣới nƣớc vùa đủ ẩm độ 40 – 45 %, đảo trộn đều, đánh đóng ủ cao 1 – 1.5m, che mƣa
nắng. Sau 10 – 15 ngày đảo trộn đống ủ (nhiệt độ có thể lên đến 700C), sau 35 – 40
ngày (nhiệt độ giảm xuống) phân hoai mục, sạch mầm bệnh, mầm cỏ dạy.

21