Luận văn thạc sĩ nghiên cứu quy trình xử lý rơm rạ bằng chế phẩm VSV thành phần hữu cơ bón cho lúa xuân trên đất phù sa sông hồng

....

bộ giáo dục và đào tạo
trờng đạI học nông nghiệp hà nội

vũ thị len

Nghiên cứu quy trình xử lý rơm rạ bằng
chế phẩm VSV thành phân hữu cơ bón cho
lúa Xuân trên đất phù sa Sông Hồng

LUậN VĂN THạC Sĩ NÔNG NGHIệP

Chuyên ngành: khoa học đất
MÃ số

: 60.62.15

Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn xuân Thành

Hà Nội - 2008



LỜI CAM ðOAN

Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai cơng
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tơi cam đoan rằng các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều ñã
ñược chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả luận văn

Vũ Thị Len

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………1


LỜI CẢM ƠN

Trong q trình nghiên cứu và hồn thành bản luận văn này, tơi đã
nhận được sự hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo của thầy giáo PGS. TS. Nguyễn
Xn Thành. Bên cạnh đó là sự giúp đỡ q báu của tồn thể các thầy cơ giáo
và cán bộ cơng nhân viên thuộc Bộ mơn Vi sinh vật, phịng phân tích trung
tâm Jica và Bộ mơn Thuỷ nơng - Canh tác, khoa Tài ngun - Mơi trường,
Trường đại học Nơng nghiệp Hà Nội, cùng với sự tương trợ thân ái của bạn
bè, người thân.
Với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành cảm ơn tất cả những sự
giúp ñỡ q báu đó.

Tác giả luận văn

Vũ Thị Len

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………2


MỤC LỤC
PHẦN 1. MỞ ðẦU

1

1.1.

Tính cấp thiết của đề tài

8

1.2.

Mục ñích và yêu cầu nghiên cứu

10

1.3.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

10

PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

11

2.1.

Cây lúa và vai trị của nó trong đời sống nhân loại

11

2.2.

Các quan điểm sử dụng phân bón trong trồng trọt.

14

2.3.

Cơ sở lý luận của việc xử lý phế thải hữu cơ trên ñồng ruộng
bằng phương pháp sinh học

22

2.4.

Các phương pháp xử lý phế thải hữu cơ

31

2.5.

Các nghiên cứu xử lý phế thải hữu cơ bằng phương pháp sinh
học

2.6.

36

Kết quả nghiên cứu về hiệu quả của phân hữu cơ ñối với ñất và
cây trồng

44

PHẦN 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

53

3.1.

ðối tượng nghiên cứu

53

3.2.

ðịa ñiểm nghiên cứu

53

3.3.

Nội dung nghiên cứu

53

3.4.

Phương pháp nghiên cứu

54

PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

57

4.1.

Kết quả ñiều tra tàn dư cây lúa sau thu hoạch vụ mùa 2007 của
địa bàn nghiên cứu

57

4.2.

Kết quả phân tích tính chất đất nơng hố đất trước thí nghiệm

59

4.3.

Phân lập, tuyển chọn các chủng giống VSV có khả năng phân
giải xenlulo cao dùng trong sản xuất chế phẩm

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………3

61


4.3.1. Kết quả phân lập, thu thập và sơ tuyển các chủng giống VSV có
khả năng phân giải xenlulo cao

61

4.3.2. Tuyển chọn các chủng giống VSV có khả năng phân giải
Xenluloza cao dùng trong sản xuất chế phẩm
4.4.

62

Sản xuất chế phẩm VSV phân giải xenluloza dùng trong xử lý
rơm rạ

4.4.1. Quy trình sản xuất chế phẩm (ðề tài B2004 - 32 - 66)

64
65

4.4.2. ðánh giá chất lượng chế phẩm VSV theo tiêu chuẩn Việt Nam
134B -1996
4.5.

66

Xử lý rơm rạ tại ñồng ruộng bằng chế phẩm VSV theo quy trình
cải tiến của ñề tài mã số B2004 - 32 - 66

68

4.5.1. Quy trình xử lý (đã cải tiến)

68

4.5.2. Diễn biến nhiệt ñộ của ñống ủ

70

4.5.3. Chất lượng thành phẩm

72

4.6.

Hiệu quả của phân hữu cơ tái chế từ rơm rạ trên cây lúa xuân
năm 2008

75

4.6.1. Ảnh hưởng của phân RR ñến các yếu tố sinh trưởng và phát triển
của cây lúa
4.6.2. Ảnh hưởng của phân RR ñến các yếu tố cấu thành năng suất lúa

75
77

4.6.3. Ảnh hưởng của phân hữu cơ tái chế từ rơm rạ ñến năng suất lúa
(VL24)

79

4.6.4. Hiệu quả kinh tế của phân hữu cơ tái chế từ rơm rạ bón cho lúa

(VL24)

82

5.1.

Kết luận

85

5.2.

ðề nghị

86

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………4

87


Danh mục các chữ viết tắt
Th t

Ký hiu

Ni dung

1

Cs

Cng s

2

Ctv

Cng tác viên

3

ðHNN HN

ðại học Nông nghiệp Hà Nội

4

VSV

Vi sinh vật

5

VK

Vi khuẩn

6

XK

Xạ khuẩn

7

N

Nấm

8

CMC - aza

Enzim phân giải Cacbon Metyl Celluloza

9

CFU

ðơn vị hình thành khuẩn lạc

10

VSVTS

Vi sinh vật tổng số

11

Phân HCVS

Phân hữu cơ vi sinh

12

RR

Rơm rạ

13

KTKL

Kích thước khuẩn lạc

14

CTDC

Cơng thức đối chứng

15

CTTN

Cơng thức thí nghiệm

16

PPP

Phế phụ phẩm

17

TN - CT

Thuỷ nơng - Canh tác

18

TN - MT

Tài nguyên - Môi trường

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………5


danh mơc b¶ng
2.1.

Ảnh hưởng của lượng đạm bón đến năng suất, chất lượng
rau Spinacea Oleracea

16

2.2.

Quan hệ hữu cơ - vô cơ trong dinh dưỡng lúa

21

2.3.

Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2001

23

2.4.

Hàm lượng xenluloza trong một số tàn dư thực vật trên đồng

2.5.
2.6.

ruộng

23

Quy mơ bãi chơn lấp

32

Hiệu suất phân chuồng bón cho lúa ở đồng bằng sơng Hồng
và sơng Cửu Long (kg thóc/tấn phân chuồng)

2.7.

Một số tính chất vật lý đất Bazan thối hố được vùi 83 tấn
hữu cơ (tầng 0 - 30cm)

4.1.

47
48

Kết quả ñiều tra tàn dư cây lúa vụ mùa 2007 của địa bàn
nghiên cứu

59

4.2.

Tính chất nơng hố của đất trước thí nghiệm

60

4.3.

Kết quả phân lập các chủng giống VSV phân giải xenluloza

62

4.4.

Khả năng phân giải CMC của các chủng VSV phân lập và
thu thập ñược

4.5.

63

Một số đặc tính sinh học của các chủng giống VSV nghiên
cứu

61

4.6.

Khả năng phân giải xenluloza tự nhiên

63

4.7.

Ảnh hưởng của thời gian bảo quản ñến chất lượng chế phẩm
VSV

66

4.8.

Diễn biến nhiệt ñộ trong ñống ủ rơm rạ

71

4.9.

Chất lượng rơm rạ sau 45 ngày ủ

72

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………6


4.10.

Chất lượng của phân RR2 và của một số loại phân hữu cơ
khác

4.11.

74

Ảnh hưởng của phân RR ñến các yếu tố sinh trưởng, phát
triển của cây lúa

4.12.

76

Ảnh hưởng của phân RR ñến các yếu tố cấu thành năng suất
lúa

78

4.13.

Ảnh hưởng của phân RR ñến năng suất lúa

80

4.14.

Hiệu quả kinh tế của phân RR bón cho lúa xn VL24

83

DANH MỤC HÌNH
2.1.

Thực trạng đốt rơm rạ trên đồng ruộng của nơng dân

4.1.

Hình thức sử dụng rơm rạ sau thu hoạch của ñịa ñiểm nghiên cứu

58

4.2.

Ảnh của thửa ruộng thử nghiệm

61

4.3.

Khả năng phân giải xenluloza trên cơ chất tự nhiên

62

4.4.

Hình thái khuẩn lạc của các chủng ñược tuyển chọn

64

4.5.

Một số ảnh thử nghiệm lúa

84

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………7

6


PHẦN 1. MỞ ðẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Cây lúa (Oryza sativa) là một trong ba cây lương thực chính trên thế giới
(lúa mì, lúa nước và ngơ). Hệ thống lúa nước có nguồn gốc lịch sử và phát triển
mạnh mẽ ở châu Á (chiếm 90% diện tích lúa thế giới), nó mang tính an tồn và
ổn định cao đồng thời là nguồn đóng góp chính vào sản lượng lương thực thế
giới và là hệ thống ñáp ứng ñược nhu cầu lương thực của hơn 60% dân số trên
hành tinh của chúng ta.
Ở Việt Nam lúa nước là cây lương thực số một ñược trồng trên khắp mọi

miền ñất nước. ðặc biệt đối với đại đa số người nơng dân Việt Nam, cây lúa
khơng những đem lại lương thực cho họ mà cịn cung cấp chất đốt, ngun liệu
chăn ni gia súc, gia cầm và che phủ đất, chất độn chuồng trại chăn ni và cịn
rất nhiều lợi ích khác nữa từ thân lá cây lúa sau thu hoạch. Như vậy, cây lúa
khơng những đem lại lợi ích nhiều mặt cho bà con nơng dân mà cịn góp phần
đặc biệt quan trọng trong nền kinh tế quốc dân của Việt Nam.
Tuy nhiên, một vài thập kỷ trở lại ñây, trong thâm canh lúa nước nói riêng
và trong thâm canh cây trồng nói chung, phân hố học đã chiếm vị trí độc tơn
trong lịng người sử dụng. Một khối lượng lớn tàn dư thực vật, ngun liệu
được người nơng dân sử dụng làm chất ñộn chuồng trại và ủ làm phân bón hữu
cơ từ cuối thập niên 80 của thế kỷ XX trở về trước, bị lãng quên trên các bờ
vùng, bờ thửa hoặc bị đốt cháy tồn bộ sau mỗi vụ thu hoạch. ðiều này ñồng
nghĩa với việc nhiều loại đất đã và đang bị bóc lột đến kiệt quệ, trở nên bạc màu
hoá, hiệu quả thâm canh giảm, mất dần sức sản xuất; mơi trường nước, khơng
khí và cảnh quan môi trường nông nghiệp nông thôn sẽ rơi vào tình trạng ơ
nhiễm và mất đi vẻ đẹp vốn có của nó, các bệnh dịch hại cây trồng ngày một
tăng.... Từ đó, giải pháp dùng phân hữu cơ (phân sinh học) bón cho các diện tích

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………8


thâm canh cây trồng ñược ñánh giá là ưu việt hơn cả. Áp dụng giải pháp này
không những cung cấp ñầy ñủ 16 nguyên tố dinh dưỡng (N, P, K, Mg, Ca, S,
Bo…) cho cây trồng mà còn làm tơi xốp ñất, tạo cấu trúc ñất sét - mùn, tăng tính
đệm của đất, tăng khả năng giữ phân, nước, điều hịa nhiệt độ của đất đồng thời
cũng cung cấp các kích thích tố giúp cho rễ cây phát triển nhanh hơn; chứa các
chất kháng sinh, các vi sinh vật ñối kháng hay các vitamin ñể tăng khả năng chống
chịu của cây trồng trong những điều kiện bất lợi, lại góp phần tiêu diệt các ổ dịch
bệnh hại cây trồng. Trong ñiều kiện thâm canh ngày nay phân hữu cơ có ý nghĩa
quyết định đến độ phì nhiêu và độ bền sức sản xuất của ñất cũng như ñến năng

suất và chất lượng nông sản.
Mặt khác, tại sao chúng ta không ñưa "kho báu" mà toàn nhân loại
ñang hướng ñến, một nguồn lợi quốc gia vơ cùng có giá trị, đó là tập đồn vi
sinh vật phân huỷ và chuyển hố các hợp chất cacbon vào cơng cuộc bảo vệ
độ phì nhiêu cho đất. Chính nhờ tập đồn VSV này mà hàng vạn, hàng triệu
tấn tàn dư thực vật trên trái ñất vẫn hàng ngày, hàng giờ ñược chuyển hoá
thành các dạng vật chất dễ tan, dễ tiêu trong ñất cho các loài thực vật và VSV
sống hấp thụ, làm cho trái đất trở nên xanh và sạch hơn.
Vì vậy, để trả lại cho đất những gì cây trồng đã lấy ñi từ ñất và ñể góp
phần giải quyết vấn ñề thiếu hụt phân hữu cơ trong thâm canh hiện nay đồng
thời giảm bớt chi phí đầu tư cho phân khống, thuốc bảo vệ thực vật của nhà
nơng thì việc xử lý tàn dư cây lúa sau thu hoạch thành phân bón hữu cơ là rất
cần thiết.
Xuất phát từ thực tế trên, được sự phân cơng của khoa Tài ngun - Môi
trường, ðại học Nông nghiệp Hà Nội, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:
" Nghiên cứu quy trình xử lý rơm rạ bằng chế phẩm VSV thành phân
hữu cơ bón cho lúa Xn trên đất phù sa Sơng Hồng".

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………9


1.2. Mục đích và u cầu nghiên cứu
1.2.1. Mục đích nghiên cứu
1.2.1.1. Tận dụng nguồn rơm rạ trên ñồng ruộng tái chế thành phân hữu
cơ bón cho cây trồng và bù trả lại nguồn dinh dưỡng cho ñất.
1.2.1.2. Cải tiến quy trình xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng bằng
chế phẩm VSV của ñề tài B 2004 – 32 – 66.
1.2.1.3. Bước ñầu ñánh giá hiệu quả của phân hữu cơ tái chế từ rơm rạ
bón cho lúa xn trên đất phù sa sơng Hồng.
1.2.2. u cầu nghiên cứu

- Kiểm tra đặc tính sinh học của bộ giống VSV phân giải xenlulo của bộ
môn Vi sinh vật, khoaTài nguyên Môi trường, trường ðại học Nông nghiệp Hà
Nội (ðHNN HN).
- Phân lập, tuyển chọn chủng giống VSV phân giải xenlulo mới.
- Sản xuất chế phẩm VSV theo quy trình của ñề tài B 2001– 32–09 và
B2004–32–66.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
- ðề tài góp phần bổ sung cơ sở lý luận trong việc nghiên cứu và sản
xuất chế phẩm VSV phân giải xenlulo. ðồng thời khẳng định vai trị của loại
chế phẩm này ñối với việc phân giải các tàn dư thực vật.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Tạo nguồn phân hữu cơ bón cho cây trồng, giải quyết một phần sự
thiếu hụt về phân hữu cơ trong thâm canh hiện nay.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………10


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cây lúa và vai trị của nó trong đời sống nhân loại
Cây lúa Oryza sativa là một loại cây thân thảo, có nguồn gốc từ cây lúa
dại Oryza fatua. Nó là loại cây được đánh giá là cổ xưa nhất, sự tiến hố của
nó gắn liền với sự tiến hố của lồi người (đặc biệt ở châu Á). Theo các tài
liệu ñã ghi chép thì cây lúa được trồng ở Trung Quốc khoảng năm 2800- 2700
trước công ngyên, ở Thái Lan vào khoảng 4000 năm trước công nguyên và ở
Việt Nam vào khoảng 4000 - 3000 năm trước công nguyên [15].
Cây lúa nước là một trong những cây lương thực chủ yếu và quan trọng
trên thế giới, có ảnh hưởng khơng nhỏ tới đời sống của trên 65% dân số và
ñến nền kinh tế của nhiều quốc gia trên hành tinh chúng ta. Năm 1996, lúa
gạo ñược tiêu thụ bởi 5,8 tỷ người ở 176 quốc gia, là lương thực quan trọng

bậc nhất của 2,89 tỷ người dân châu Á, 40 triệu người dân châu Phi và 1,3
triệu người dân châu Mỹ. Ở Việt Nam, gieo trồng lúa nước là một nghề có
truyền thống từ lâu đời, đem lại lợi ích nhiều mặt cho bà con nơng dân nói
riêng và nhân dân cả nước nói chung. ðặc biệt là từ khi thực hiện Nghị quyết
10 và Chỉ thị 100 cùng với việc ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ về
giống, thuỷ lợi, phân bón, kỹ thuật canh tác, quản lý sử dụng đất ñai…, sản
lượng thóc ñã tăng từ 19,2 triệu tấn (năm1990) lên 35,86 triệu tấn (năm
2007), tăng trung bình 0,98 triệu tấn/năm. Sản xuất lúa gạo khơng những đã
đảm bảo vững chắc mục tiêu an ninh lương thực quốc gia mà cịn đưa nước ta
lên vị trí thứ 2 thế giới về xuất khẩu lúa gạo, với lượng xuất khẩu trung bình 3
- 3,5 triệu tấn/năm [8; 37]. ðặc biệt trong những tháng đầu năm 2008, tình
trạng giá cả lương thực leo thang ñã khiến hàng 100 triệu người lâm vào cảnh
khốn cùng, hàng trăm nghìn người có thể bị chết đói (dự đốn của Quỹ tiền tệ
quốc tế (IMF)), nhiều quốc gia trên thế giới hiện ñã phải dùng tới nguồn
lương thực dự trữ hoặc bị khủng hoảng lương thực phải chờ viện trợ từ bên
ngồi (Thơng báo của Tổ chức lương thực và Nông nghiệp của Liên hợp quốc

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………11


(FAO)) [18] nhưng tổng lượng gạo xuất khẩu 2 tháng ñầu năm 2008 của Việt
Nam vẫn ñạt 459,3 ngàn tấn với trị giá gần 190,44 triệu USD, tăng 76,95% về
lượng và tăng 126,91% về trị giá so với cùng kỳ năm 2007 [2].
Như vậy, việc trồng lúa và tăng năng suất, chất lượng lúa gạo là việc làm có ý
nghĩa rất lớn trong vấn đề bình ổn an ninh lương thực, bình ổn chính trị của
nhiều quốc gia trên thế giới ñồng thời cũng là yếu tố ñem lại nguồn thu ngoại
tệ lớn của một số nước xuất khẩu gạo (Thái Lan, Việt Nam, Ấn ðộ, Ai
Cập…). Bên cạnh đó, cây lúa cịn cung cấp cho người nơng dân chất ñốt,
nguyên liệu làm thức ăn gia súc, phân bón và vật liệu che phủ ñất rất hữu
hiệu…(sơ ñồ2.1). Do vậy, cũng có thể nói cây lúa khơng những là người bạn

thân thiết của nhà nơng mà cịn là bạn của tất cả nhân loại sử dụng lúa gạo.
Cây lúa

Rơm rạ

Hạt thóc

- Nhiên liệu;
- Sản xuất điện;
- Giá thể ni nấm;
- Thức ăn cho gia súc;
- Phân bón;
- Vật liệu che phủ ñất;
- Làm nhà ñất

Gạo

Lương thực
cho người và
ñộng vật; Sản
xuất rượu…

Cám

Thức ăn gia súc;
Ngun liệu để
sản xuất phân bón
HCVS

Trấu

Phân bón;
Chất ñốt;
Chất phụ gia

Sơ ñồ 2.1. Vai trò của cây lúa (Oryza sativa )
Tuy nhiên, không phải lúc nào và ở ñâu người ta cũng tận dụng hết các
mặt ưu việt của cây lúa. ðặc biệt, khi nền kinh tế thị trường ngày càng đi lên,
mức sống của người nơng dân ngày càng ñược cải thiện cộng với việc lao

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………12


động trong ngành nơng nghiệp có xu hướng giảm và già hố thì cây lúa
dường như chỉ được biết đến với chức năng chính là cung cấp gạo, nguồn
lương thực ni sống họ. Cịn các chức năng khác chỉ được duy trì và thực
hiện một cách cục bộ ở một số ñịa phương, một số trang trại. Thực tế lợi ích
từ tàn dư cây lúa đem lại cho người nơng dân ai cũng biết nhưng nếu so với
lợi ích hiện tại mà họ có thì nó q thấp và đơi khi khơng thể hiện rõ nên nó
dễ dàng bị người nơng dân bỏ qua. Cũng chính vì lý do đó mà mấy năm gần
ñây, ở các vùng trồng lúa mà điển hình là ở đồng bằng sơng Hồng và sơng
Cửu Long ln xảy ra hiện tượng người nơng dân đốt tồn bộ tàn dư cây lúa
sau thu hoạch để làm sạch đồng ruộng.

Hình 2.1. Thực trạng đốt rơm rạ trên ñồng ruộng của nông dân
/>
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………13


Việc làm này đã dẫn đến khói và bụi tro lan toả ra diện rộng ảnh hưởng

trực tiếp ñến sức khoẻ người dân, ñộng vật, cây trồng bản ñịa và ñến những
người tham gia giao thông trên ñường quốc lộ. Ngồi ra, cịn làm tăng lượng
khí thải nhà kính (CO2), góp phần làm thay đổi khí hậu tồn cầu theo chiều
hướng xấu; làm mất ñi một lượng lớn chất hữu cơ và một số dinh dưỡng quan
trọng ñối với ñất và cây trồng bản ñịa, làm tăng nguy cơ suy thối đất và sự
sụt giảm lương thực trong tương lai.
Tóm lại, đã coi cây lúa là bạn của nhà nơng thì hành xử của chúng ta
đối với nó như thế nào cho đúng? Câu hỏi này, thiết nghĩ khơng chỉ giành cho
người nông dân, các nhà khoa học mà cả các cấp chính quyền. Chỉ có sự kết
hợp hài hồ của 3 nhà (nhà nông, nhà khoa học và nhà quản lý) thì tồn bộ
sản phẩm từ cây lúa sẽ ñược người nông dân sử dụng triệt ñể và họ sẽ nhận
được những lợi ích thiết thực từ cây lúa.
2.2. Các quan điểm sử dụng phân bón trong trồng trọt.
Quản lý dinh dưỡng cây trồng trong sản xuất nông nghiệp là một khâu
quan trọng trong việc xây dựng hệ thống nông nghiệp bền vững. Ngày nay,
sản xuất nông lâm nghiệp trên thế giới đã có những tiến bộ vượt bậc về năng
suất, chất lượng và hiệu quả. Ngoài những yếu tố đóng góp cho sự tiến bộ đó
là giống, cơng nghệ và kỹ thuật canh tác… thì phân bón cũng là yếu tố rất
quan trọng góp phần nâng cao đáng kể năng suất, chất lượng cây trồng. Tuy
nhiên, xung quanh vấn đề về phân bón hiện nay vẫn cịn nhiều tranh cãi và
quan ñiểm khác nhau.
2.2.1. Trong vấn ñề sử dụng phân bón hố học
Phân bón hố học là danh từ chung chỉ tất cả các loại phân bón đa lượng
(NPK), trung lượng (S, Mg, Ca) và vi lượng (B, Mo, Cu, Zn,…) dùng để bón vào
đất cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng đồng thời cải tạo mơi trường ñất; hoặc
dùng ñể phun qua lá bổ sung dinh dưỡng và điều hồ sinh trưởng cây trồng [9].

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………14

Lúc ñầu con người chỉ biết thu lượm những sản vật thiên nhiên để
sinh sống nhưng sau đó họ đã biết dùng phân ngựa, phân bắc (trước công
nguyên khoảng 1000 năm) và khoảng 200 năm trước công nguyên biết
dùng cây họ ñậu làm phân xanh. Vào khoảng 200 - 300 năm trước cơng
ngun Teopharastos và Plinius đã coi nitrat kali như một loại phân bón
cho cây trồng và vai trị nước biển cho dừa. Cho ñến năm 1840 Sulius Von
Liebig xuất bản cuốn "Hố học trong nơng nghiệp và sinh lý được xem là
bình minh của nền nơng nghiệp hiện ñại [47]. Từ ñó ñến nay thế giới ñã
sản xuất và sử dụng phân hoá học với số lượng và chủng loại ngày càng lớn
và phong phú. Andre Voisin, 1963 đã khẳng định rằng: khơng có phân hố
học nơng nghiệp thế giới không thể nào tăng 4 lần trong 50 năm và nó đã
trở thành một trong các yếu tố cơ bản của sự tăng mức sống ở các nước văn
minh [38] (dẫn theo Lê Văn Tri). ðơn cử ra ñây một minh chứng gần gũi
với chúng ta nhất là nền nông nghiệp Việt Nam, theo số liệu thống kê vào
những năm 1980, 1990 chúng ta mới sử dụng 28 kgNPK/ha và 88 kg
NPK/ha, lúc này Việt Nam vẫn là nước ñi xin viện trợ lương thực; nhưng
ñến những năm cuối của thế kỷ 20 lượng phân bón hố học mà ta sử dụng
lên đến 200 kg NPK/ha, từ đó ñã ñưa Việt Nam trở thành nước xuất khẩu
lương thực ñứng hàng thứ 2 - 3 trên thế giới.
Tuy nhiên, mặt trái của vấn đề là ở phía người sử dụng, thực tế cho
thấy chất lượng sản phẩm lại không thường tăng cùng năng suất, ñến một mức
nhất ñịnh năng suất vẫn tăng mà chất lượng giảm. Nghiên cứu của Schuphan,
1958 về ảnh hưởng của lượng đạm bón đến năng suất, chất lượng rau
Spinacea Oleracea cho ta thấy rõ hơn ñiều ñó (bảng 1) [46] (Dẫn theo Vũ
Hữu Yêm).

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………15


Bảng 2.1. Ảnh hưởng của lượng đạm bón đến năng suất, chất lượng rau

Spinacea Oleracea
Lượng

Năng

bón

suất

Trong chất khơ
NO3Protein thơ

Lyzin trong

GTSH

protein thơ

của

ppm
(%)
(kg N/ha)
(kg/ô)
(%)
protein
0
11,16
23
21,7

6,5
75
30
18,8
420
26,3
4,8
67
*
120
24,98
680
28,7
4,5
65
*
360
16,83
601
31,5
4,3
59
Ghi chú: (*) quá ngưỡng tiêu chuẩn của tổ chức y tế thế giới WHO (500ppm NO3-)
Chính từ tác dụng thần kỳ của phân hoá học trong việc tăng năng suất
đã dẫn người nơng dân thế giới tới chỗ lạm dụng nó để phục vụ cho mục đích
tăng trưởng kinh tế của mình. Từ đó đã để lại khơng ít tác hại cho sức khoẻ
người và vật nuôi, huỷ hoại mơi trường sống. ðã có rất nhiều nghiên cứu về
ảnh hưởng xấu của việc lạm dụng phân hố học đến sức khoẻ người và ñộng
vật ñược nêu ra ñể hạn chế việc sử dụng phân hố học của người nơng dân
như nghiên cứu của Bosch (1956), Kemp (1958 - 1960) trên bị đều cho thấy:

bị ni bằng cỏ được bón nhiều đạm thì hàm lượng Cu trong huyết thanh bị
giảm xuống và dễ mắc chứng vơ sinh; hoặc bị ni bằng cỏ bón nhiều Kali
thì có rất nhiều con bị bệnh co cơ ñồng cỏ…[46]
Một số ý kiến khác về vấn đề sử dụng phân bón hố học được nêu ra
trong bài viết của Engrais, 1974 như sau:
- Phân bón hố học tạo ra các thực phẩm có chất lượng kém trong khi
nền canh tác khơng phân hố học lại cho các thực phẩm với giá trị cao;
- Phân hoá học khơng đảm bảo duy trì tốt chế độ mùn cho đất;
- Các loại phân hồ tan ảnh hưởng xấu đến các đặc tính hố lý của đất
và đến hoạt động vi sinh vật.
- Khơng cần phân hố học vì trong đất "sạch" những sự chuyển hố
sinh học có thể tạo ra các chất dinh dưỡng mà ñất thiếu;

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………16


- Bón phân hố học làm cây trồng mẫn cảm hơn với sâu bệnh trong khi
nền canh tác không phân bón có thể tự bảo vệ mình.
- Phân bón làm ô nhiễm nguồn nước.
Tuy vậy, những nhận ñịnh trên chỉ có khi lồi người đã sử dụng phân
bón hố học trong một thời gian dài với một liều lượng quá lớn. Hai nhà dinh
dưỡng học kỳ cựu là H. Gounelle và Pointeau đã có những kết luận là:
"Người ta khơng thấy trường hợp nào thành phần dinh dưỡng của cây trồng
thay ñổi ở mức chấp nhận ñược lại dẫn ñến việc làm hao tổn sức khoẻ của con
người và gây ra bệnh tật". Hoặc một nhận ñịnh khác của Bùi ðình Dinh
(1999) là: "Xét cho cùng, phân hố học cũng từ đất và từ khí trời mà ra. Phân
Nitơ tổng hợp từ khí quyển, phân photpho sản xuất từ quặng Apatit, phân kali
sản xuất từ quặng chứa kali cao như Kainit, silvilit…[38]. Do đó, cần nhắc lại
một lần nữa là chúng ta sử dụng phân hoá học như thế nào để hạn chế và thậm
chí nó khơng mang những mặt hạn chế nêu trên. Thực tế về bản chất phân

khoáng ngồi việc làm tăng năng suất, chất lượng nơng sản cịn để lại cho đất
một lượng tàn dư thân lá thực vật rất lớn, đồng thời kích thích việc sinh sơi nảy
nở và hoạt động của vi sinh vật đất, làm tăng cường q trình khống hố và
mùn hố trong ñất nếu người nông dân biết sử dụng ñúng liều lượng, ñúng cách
và ñúng lúc [7] (dẫn theo Vũ Hữu m).
2.2.2. Trong vấn đề sử dụng phân bón hữu cơ
Trước những hậu quả do việc lạm dụng hoá chất trong nơng nghiệp của
lồi người đem lại thì một lần nữa học thuyết về nền nơng nghiệp hữu cơ lại
được trỗi dậy và ñề cập ñến trong hầu hết các diễn ñàn về nông nghiệp ở khắp
các châu lục trên thế giới. Người ta cho rằng áp dụng nền nông nghiệp hữu cơ
sẽ đem lại các lợi ích như [19]:
- Tạo ra nơng phẩm có chất lượng cao;
- Tăng cường các chu kỳ sinh học trong các hệ thống canh tác;

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………17


- Duy trì và tăng cường độ phì nhiêu cho ñất;
- Tránh ô nhiễm nảy sinh từ nông nghiệp;
- Giảm thiểu việc sử dụng những tài nguyên không tái sinh ñược;
- Cùng tồn tại và bảo vệ môi trường.
ðể ñạt ñược những mục tiêu trên thì việc trả lại ñầy ñủ chất hữu cơ cho
ñất ñược ñánh giá là quan trọng nhất. Nguyên nhân là do nhờ có chất hữu cơ mà
làm tăng nguồn cung cấp nitơ từ mùn ñất tự nhiên, tăng khả năng giữ nước, tránh
cho ñất bị chai cứng hoặc bị xói mịn, từ đó làm tăng tính bền vững cho đất. Tất
nhiên, khi lượng chất hữu cơ của đất trồng bị giảm, phải dùng phân khống ñể
bù lại sự thiếu hụt các chất dinh dưỡng nhằm duy trì năng suất của đất. Việc làm
này sẽ tăng thêm một số chất dinh dưỡng cho đất, nhưng khơng thể thay thế
được đặc tính của chất hữu cơ về mặt sinh lý học, cũng khơng thể thay được tất
cả các chất dinh dưỡng cần thiết ñối với cây trồng nên nó phải được xem là một

sự bổ sung cho việc tái tuần hồn chứ khơng phải là một sự thay thế.
Lên Văn Căn, 1979 qua thử nghiệm ñã ñưa ra kết luận: cày vùi rơm rạ
tạo ñiều kiện cho ñất có khả năng chịu ñựng ñược lượng phân ñạm hố học
cao, tăng cường nhiều chỉ tiêu của tính chất ñất, cho năng suất cây trồng cao
hơn. Tỷ lệ chất hữu cơ trong đất thường đi đơi với độ phì nhiều của ñất. Về
phương diện này, khi chất liệu mùn khơng thích hợp chúng ta cần biến đổi
chúng theo hướng mong muốn ñể ñem lại cho ñất những chất mùn có giá trị
cao. Các chất mùn có tác dụng kích thích sự tăng trưởng và là chất kháng sinh
đối với thực vật, dưới tác dụng kích thích của chất mùn, hệ rễ của thực vật
phát triển tốt và phát huy ñược khả năng sử dụng nhiều chất dinh dưỡng, chất
mùn cịn có tác dụng nâng cao tính thẩm thấu màng của tế bào thực vật [5].
Nguyễn Tử Siêm, Thái Phiên (1992) có nhận định: Mất chất hữu cơ đã
kéo theo hàng loạt suy thoái về trạng thái vật lý, chế độ nước, dự trữ và tình
trạng dinh dưỡng đất. Bón phân hữu cơ và phân xanh, ñặc biệt là cây bộ đậu

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………18


làm tăng tổng số nhóm chức trong axit mùn, tăng các hydrat cacbon, giúp cho
lân ít bị cố định [25].
Nguyễn Vi, 1993 cho rằng nhờ khả năng phân giải nhanh các chất hữu
cơ ñưa vào của hệ vi sinh vật làm tăng độ phì nhiêu đất, tăng lượng axit hữu
cơ, hydrat cacbon và hình thành vật chất mùn mới có hoạt tính trao đổi cao.
Chúng rất giầu các nhóm chức, nhất là nhóm - COOH có tác dụng ngăn cản
sự giữ chặt lân thơng qua việc tạo hiệu ứng hình thành phức của các cation
hoá trị 2, 3 làm hạn chế kết tủa ở dạng phốt phát vô cơ. Hiệu ứng này tăng
theo hiệu ứng axit và giảm khi mạch của cấu trúc chất mùn tăng. ðưa chất
hữu cơ vào ñất làm tăng mạnh hàm lượng các nhóm chức và tăng số lượng vật
chất mùn mạch ngắn chính là tác nhân làm tăng hiệu ứng này [41].
Vũ Hữu Yêm, 1995, cũng thừa nhận rằng phân hữu cơ có tác dụng

chuyển hố các hợp chất khó tan thành dễ tan, giải phóng được nhiều dinh
dưỡng trong đất cho cây trồng, cơ chế của hiện tượng này là do tác ñộng của
các axit hữu cơ được phân giải ra tác động tích cực với Fe trong các
phosphate trở thành kém bền vững hơn và chuyển chúng sang dạng phosphate
có hố trị thấp hơn [45]. Nhận ñịnh này cũng tương ñồng với nhận ñịnh của
F.J. Stevenson (1982): Lân dễ tiêu của ñất tăng khi bón hữu cơ vào đất bởi
q trình “chelat” của cation đa hố trị với axit hữu cơ và các sản phẩm thối
rữa hữu cơ, chất hữu cơ có vai trị trong việc điều hồ dinh dưỡng khơng chỉ
đối với lân mà ngay cả với sắt. Các hợp chất hữu cơ có đặc tính “chelat” đóng
vai trị quan trọng trong việc cung cấp cho thực vật Fe và các nguyên tố vi
lượng khác [65].
Phạm Tiến Hồng, 1995, trên đất bạc màu nếu khơng bón phân hữu cơ
khơng thể cho năng suất cao dù có bón lượng phân khống lớn. Phân hữu cơ
bón vào đất ngồi việc cung cấp dinh dưỡng trực tiếp cho cây cịn có chức
năng điều hồ dinh dưỡng trong ñất và hạn chế một số nguyên tố gây độc cho

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………19


cây, thực chất tăng khả năng hấp thu của ñất, hạn chế sự rửa trôi, sự bốc hơi
của các chất dinh dưỡng và quan trọng hơn đó là vấn đề tạo phức ñối với các
kim loại gây ñộc như Fe, Al, Mn… Trên vùng đất vốn đã thối hố nếu chỉ
bón cho cây trồng 4 tấn phân chuồng/ha là chưa đủ, dẫn đến năng suất khơng
ổn định ở mức có lãi suất [16].
Như vậy, quan điểm về vai trị của phân hữu cơ ñối với ñất ñai và cây
trồng của các nhà khoa học là khá đồng nhất. Từ đó, càng làm sáng tỏ tầm quan
trọng của loại phân này trong thâm canh cây trồng nói chung và thâm canh lúa
nước nói riêng. ðể thay cho lời kết, chúng tơi xin trích lời phát biểu của
Rozamon B. G tại hội nghị quốc tế lần thứ 14 về thổ nhưỡng học tại Koyto,
Nhật Bản (1990), đó là: "Mùn đất bị mất trên hành tinh có thể trở thành hiểm

họa về sinh thái nếu khơng kịp thời ngăn chặn bởi vì mùn ñất là người tích luỹ
cơ bản năng lượng mặt trời trên trái ñất hiện nay và là người bảo vệ khả năng
sản xuất của ñất, ñảm bảo sự ổn ñịnh sinh thái của sinh quyển [48].
2.2.3 Sử dụng cân ñối phân hữu cơ - vơ cơ
Từ các quan điểm về vấn đề sử dụng phân hố học và phân hữu cơ nêu
ở hai phần trên, gần ñây ñã xuất hiện một số nhận định có tính bao qt hơn
và được ña số loài người ủng hộ: Phân sinh học (phân chuồng, phân xanh, phế
phụ phẩm cây trồng nông nghiệp, phân vi sinh…) có tác dụng rất lớn trong
tạo nền thâm canh ñể tăng năng suất cây trồng nhưng nếu chỉ có nó thì khơng
cung cấp đủ dinh dưỡng cho cây trồng để cho năng suất cao, khó đảm bảo đủ
lương thực, thực phẩm cho tồn nhân loại. Do vậy, để ñảm bảo cho một nền
nông nghiệp bền vững, FAO (1993) ñã ñề xướng chương trình sử dụng tổng
hợp các loại phân sinh học và hố học một cách cân đối (IPNS). Tức là phải tăng
cường sử dụng phân bón, kết hợp hài hồ giữa phân vơ cơ và hữu cơ, trong đó
các loại phân được sử dụng khơng những chỉ cân đối về tỷ lệ mà cịn phải cân
đối với lượng hút ñể bù trả lại lượng thiếu hụt do cây trồng lấy đi từ đất [38].

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………20


Cân đối hữu cơ - vơ cơ khơng chỉ làm tăng hiệu quả sử dụng phân
khoáng mà ngược lại phân khoáng cũng làm tăng hiệu lực của phân hữu cơ.
Trên nền có bón phân khống, hiệu lực 1 tấn phân chuồng đạt 53 - 89 kg thóc,
trong khi khơng bón phân khống chỉ đạt 32 - 52 kg (bảng 2). Kết quả đó
chứng minh tại sao cây lúa thường xấu trong giai đoạn đầu nếu chỉ bón phân
chuồng mà khơng bón lót phân đạm [7].
Bảng 2.2. Quan hệ hữu cơ - vơ cơ trong dinh dưỡng lúa
ðất

Nền phân bón

Hiệu quả (kg thóc/tấn phân
chuồng)

Phù sa
Bạc màu

Khơng bón phân khống

52

Có bón phân khống

89

Khơng bón phân khống

32

Có bón phân khống

53

Nguồn: Bón phân cân ñối và hợp lý cho cây trồng, Nxb Nông nghiệp Hà Nội, 2005
Bên cạnh đó, thực tế thổ nhưỡng học ñã chứng minh, các tay nối hữu
cơ như Fe, Al, Ca, Mg có vị trí đặc biệt trong việc hình thành cấu trúc đất,
gắn kết các vi đồn lạp bền trong nước, tránh được lực xâm kích của hạt mưa.
Trong tương tác phân bón với đất đai, các liên kết hữu cơ - khống hoặc các
phức chelat có tác động tương tự, chúng cố ñịnh tạm thời các yếu tố dinh
dưỡng, tránh rửa trơi, bay hơi hoặc hồ tan q nhanh hoặc giữ chặt cố kết.

ðiều này làm tăng hiệu quả của các loại phân bón đối với cây trồng [64]. Hay
một nhận xét của Nguyễn Tử Siêm về quan ñiểm quản lý dinh dưỡng tổng
hợp cũng cho ta thấy rõ sự cần thiết phải bón kết hợp và cân ñối phân hữu cơ
- vô cơ: Cây trồng cần cung cấp không phải chỉ là một nguyên tố mà luôn
luôn cần một tập hợp nhiều nguyên tố. Cần thay ñổi tập quán chỉ chú trọng
ñến phân ñạm, coi nhẹ lân, kali, trung lượng và vi lượng. Phân hữu cơ có hiệu
ứng rất tổng hợp nhưng lượng dinh dưỡng mà nó đưa lại khơng lớn, chính vì

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………21


thế cần phải bổ sung bằng phân hố học, có hàm lượng nguyên tố cao hơn,
hiệu ứng nhanh hơn. Tuy nhiên, cần cải tiến cách bón phân, chúng ta nên chia
nhỏ phân khống bón thành nhiều lần, đồng thời kết hợp với phân hữu cơ, tủ
gốc, phủ đất, đi đơi với giữ ẩm sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng rất nhiều. Từ đó
cần tránh tư tưởng về một nền nơng nghiệp với kỹ thuật đầu tư thấp (canh tác
bỏ hố, làm đất tối thiểu hay khơng làm đất), khơng bón phân hố học, khơng
sử dụng thuốc trừ sâu…Quan điểm này gần ñây ñã bị bác bỏ cả về mặt lý luận
cũng như thực tiễn [26].
Tóm lại, các quan điểm về sử dụng phân bón là thay đổi qua các thời kỳ
lịch sử mặc dù sự thay đổi đó là chậm hơn. Tuy nhiên, sự thay ñổi này là tất
yếu vì nó phù hợp với nhu cầu, thị hiếu về lương thực, thực phẩm của toàn thể
nhân loại ở mỗi một giai đoạn lịch sử đó cũng như phù hợp với sự phát triển
của khoa học kỹ thuật về con người nói chung và về nơng nghiệp nói riêng.
2.3. Cơ sở lý luận của việc xử lý phế thải hữu cơ trên ñồng ruộng bằng
phương pháp sinh học
2.3.1. Thành phần phế thải hữu cơ trên ñồng ruộng
Phế thải hữu cơ trong tự nhiên có thành phần rất phong phú và ña dạng.
Tuy nhiên, tựu chung chúng ñều thuộc 2 nhóm hợp chất chính là:
Nhóm hợp chất hữu cơ chứa cacbon:

Nhóm hợp chất hữu cơ chứa nitơ

- Xenluloza;

- Protein;

- Hemixenluloza;

- Lipid;

- Pectin;

- Kitin

- Lignin;
- Tinh bột
Các hợp chất hữu cơ này khơng bất biến mà ln ln chuyển hố từ
dạng này sang dạng khác dưới tác dụng của nhiều yếu tố khác nhau (vật lý,
hoá học và sinh học) tạo thành một vịng tuần hồn khép kín trong tự nhiên.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………22


Thành phần và số lượng phế thải hữu cơ trên ñồng ruộng là tuỳ thuộc
vào hệ thống canh tác của mỗi vùng ñịa lý, mỗi quốc gia dân tộc. Tuy vậy,
phế thải hữu cơ trên ñồng ruộng là loại chiếm số lượng lớn nhất trong các loại
chất thải hữu cơ và thành phần chủ yếu của nó là nhóm hợp chất cacbon khó
phân giải (xenluloza, hemixenluloza, pectin, lignin).
Bảng 2.3. Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2001

Loại chất thải
Số lượng (triệu tấn/năm)
Tàn dư thực vật trên ñồng ruộng
1200
Bùn thải
650
Rác thải sinh hoạt
400
Rác vườn
690
Chất thải công nghiệp thực phẩm
420
Nguồn: Nguyễn ðức Lượng, Nguyễn Thuỳ Dương, 2001 [22]
Bảng 2.4. Hàm lượng xenluloza trong một số tàn dư thực vật trên đồng ruộng
Loại tàn dư thực vật

Xenluloza (%)

Bơng
Vỏ hạt
Sợi
Gỗ thơng

60
91
41

Rơm
Lúa mì
Lúa mạch

Kiều mạch
Lúa nước
Vỏ đậu tương
Mía
Cây
Bã
Thân ngơ
Cỏ
Nguồn: Dẫn theo Nguyễn Thị Thanh Dung, 1996, [11]"

30.5
4834
42.8
43
51
42
56.6
36
28

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………23