Luận văn thạc sĩ nghiên cứu sản xuất và sử dụng chế phẩm vi sinh vật hữu hữu dạng bột phục vụ xử lý môi trường chăn nuôi

....

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NGÔ THỊ PHƯƠNG YẾN

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG CHẾ PHẨM
VI SINH VẬT HỮU HIỆU DẠNG BỘT PHỤC VỤ XỬ LÝ
MÔI TRƯỜNG CHĂN NUÔI

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
MÃ SỐ: 60.42.02.01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS.TS. NGUYỄN QUANG THẠCH
2. TS. NGUYỄN THÀNH TRUNG

HÀ NỘI – 2013


LỜI CAM ðOAN
Tơi xin cam đoan rằng các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là
trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào.
Tơi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã
ñược cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn này đều ñã ñược chỉ rõ
nguồn gốc.
Tác giả luận văn

Ngô Thị Phương Yến

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

i


LỜI CẢM ƠN
ðể hồn thành bản luận văn này tơi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ về nhiều mặt
của các cấp lãnh ñạo, các tập thể và cá nhân.
Trước tiên tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc và kính trọng tới GS.TS
Nguyễn Quang Thạch, TS Nguyễn Thành Trung đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn
và giúp đỡ tơi hồn thành bản luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ Viện Sinh học Nông nghiệp đã
giúp đỡ tơi trong suốt q trình tơi làm việc và thực hiện đề tài nghiên cứu của mình.
Tơi xin gửi lời cảm ơn tới ban lãnh ñạo Trường ðại học Nông nghiệp Hà
Nội, Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ Sinh học, Viện đào tạo sau đại học, các
thầy cơ giáo trong bộ mơn Cơng nghệ vi sinh đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tơi về
kiến thức và chun môn trong suốt 2 năm học tập và làm luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình anh chị Tuyến – Khích, Phường ðình
Bảng, Thị xã Từ Sơn, Tỉnh Bắc Ninh đã tạo điều kiện và giúp đỡ tơi trong thời
gian tơi làm đề tài tại trang trại gà của anh chị.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới gia đình,
người thân và bạn bè ñã cổ vũ, ñộng viên, giúp ñỡ tơi trong suốt thời gian thực
hiện đề tài.
Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2013
Tác giả luận văn

Ngô Thị Phương Yến

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ðOAN...............................................Error! Bookmark not defined.
LỜI CẢM ƠN ....................................................Error! Bookmark not defined.
MỤC LỤC .........................................................Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC BẢNG ..........................................Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC HÌNH ...........................................Error! Bookmark not defined.
PHẦN 1. MỞ ðẦU ........................................................................................... 1
1.1.

ðẶT VẤN ðỀ ...................................................................................... 1

1.2.

MỤC ðÍCH VÀ U CẦU.................................................................. 2

1.2.1.

Mục đích............................................................................................... 2

1.2.2.

u cầu................................................................................................. 2

1.3.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................................................... 3

1.3.1.

Ý nghĩa khoa học .................................................................................. 3

1.3.2.

Ý nghĩa thực tiễn................................................................................... 3

PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 4
2.1.

Ơ nhiễm mơi trường trong chăn ni và các biện pháp xử lý................. 4

2.1.1.

Ơ nhiễm mơi trường trong chăn nuôi..................................................... 4

2.1.2.

Các biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi ................................................ 5

2.2.

Vi sinh vật hữu hiệu và tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ EM
trên thế giới và ở Việt Nam ................................................................... 6

2.2.1.

Vi sinh vật hữu hiệu .............................................................................. 6

2.2.2.

Ứng dụng của vi sinh vật hữu hiệu và các dạng chế phẩm (EM)............ 7

2.2.3.

Tình hình nghiên cứu và ứng dụng cơng nghệ EM trên thế giới ............ 9

2.2.4.

Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ EM ở Việt Nam ........... 13

2.3.

Chế phẩm EMINA .............................................................................. 14

2.3.1.

Tác dụng chế phẩm EMINA................................................................ 15

2.3.2.

Thành phần của chế phẩm EMINA ..................................................... 16

PHẦN 3. ðỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU .................................................................................. 24
3.1.

ðối tượng, vật liệu nghiên cứu ............................................................ 24

3.1.1

Các nhóm vi sinh vật........................................................................... 24

3.1.2

Vật liệu nghiên cứu ............................................................................. 24

3.1.3

Các loại hoá chất dùng cho nghiên cứu ............................................... 24

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

iii


3.1.4

Thiết bị máy móc ................................................................................ 25

3.2

Mơi trường nghiên cứu........................................................................ 25

3.3.

Thời gian và ñịa ñiểm nghiên cứu ....................................................... 27

3.4.

Nội dung và phương pháp nghiên cứu................................................. 27

3.4.1.

Nội dung nghiên cứu........................................................................... 27

3.4.2.

Phương pháp nghiên cứu..................................................................... 29

PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................... 32
4.1.

Phân lập các chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải cellulose, protein,
tinh bột mạnh ...................................................................................... 32

4.1.1.

Kết quả phân lập vi khuẩn Lactic ........................................................ 32

4.1.2.

Kết quả phân lập vi khuẩn Bacillus .................................................... 35

4.1.3.

Phân lập các chủng nấm men .............................................................. 36

4.1.4.

Phân lập các chủng xạ khuẩn............................................................... 37

4.1.5.

Phân lập các chủng nấm Trichoderma ................................................. 38

4.1.6

ðịnh danh các chủng vi sinh vật bằng phương pháp truyền thống ....... 40

4.2

Khả năng sinh enzym ngoại bào của các chủng vi sinh vật.................. 40

4.2.1.

Khả năng sinh enzym của các chủng Bacillus ..................................... 40

4.2.2.

Khả năng sinh enzym của các chủng xạ khuẩn .................................... 41

4.2.3.

Khả năng sinh enzym của các chủng nấm Trichoderma ...................... 42

4.3.

Xác định mơi trường lên men xốp thích hợp cho từng nhóm vi sinh vật ....43

4.4.

Tiến hành phối trộn các nhóm vi sinh vật tạo chế phẩm vi sinh vật hữu
hiệu dạng bột....................................................................................... 46

4.5

Ảnh hưởng của chế phẩm EMINA và chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu
dạng bột ñến kết quả xử lý chất ñộn chuồng........................................ 48

4.6

Ảnh hưởng của chế phẩm EMINA và chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu
dạng bột ñến kết quả xử lý phân gia cầm............................................ 52

4.6.1

Sự biến ñộng nhiệt ñộ ñống ủ............................................................. 53

4.6.2.

Sự thay ñổi khối lượng của ñống ủ ..................................................... 55

4.6.3

Thành phần của phân gia cầm sau khi xử lý ........................................ 55

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................ 57

5.1.

Kết luận .............................................................................................. 57

5.2.

Kiến nghị ............................................................................................ 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 58

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

iv


DANH MỤC BẢNG
STT

TÊN BẢNG

TRANG

Bảng 1: ðặc ñiểm tế bào, khuẩn lạc của 3 chủng Lactic.....................................33
Bảng 2: Chỉ số OD sinh trưởng và pH môi trường nuôi cấy MRS của 3 chủng Lactic ........35
Bảng 3: ðặc ñiểm khuẩn lạc và ñặc ñiểm tế bào của các chủng Bacillus.............35
Bảng 4: ðặc ñiểm khuẩn lạc và ñặc ñiểm tế bào của các chủng nấm men ...........36
Bảng 5: ðặc điểm hình thái của các chủng xạ khuẩn ...........................................37
Bảng 6: ðặc ñiểm khuẩn lạc và ñặc ñiểm tế bào của các chủng Trichoderma .....39
Bảng 7: Hoạt tính enzym amylase và protease của các chủng Bacillus ................40
Bảng 8: Khả năng sinh enzym của các chủng xạ khuẩn .......................................41

Bảng 9: Khả năng sinh enzym của các chủng nấm Trichoderma..........................42
Bảng 10: Mật ñộ của các chủng vi sinh vật khi lên men xốp (CFU/g sản phẩm) .........44
Bảng 11: Mật ñộ của các chủng Trichoderma sau khi lên men xốp (CFU/g sản
phẩm).....................................................................................................45
Bảng 12. Ảnh hưởng của thời gian bảo quản .......................................................47
Bảng 13: Hàm lượng các khí ban đầu khi chưa sử dụng chế phẩm.......................51
Bảng 14: Hàm lượng các khí sau khi sử dụng chế phẩm 1 ngày...........................51
Bảng 15: Hàm lượng các khí sau khi xử lý chế phẩm 5 ngày ...............................52
Bảng 16: Sự biến ñổi của nhiệt ñộ trong ñống ủ...................................................54
Bảng 17: Sự chênh lệch nhiệt ñộ giữu bên trong đống ủ và ngồi mơi trường......54
Bảng 18: Sự thay ñổi khối lượng của ñống ủ .......................................................55
Bảng 19 : Tỷ lệ khối lượng của ñống ủ trước và sau khi xử lý .............................55
Bảng 20: Thành phần của phân gia cầm..............................................................56

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

v


DANH MỤC HÌNH
STT

TÊN HÌNH ẢNH

TRANG

Hình ảnh 1. Khuẩn lạc chủng L1 .........................................................................34
Hình ảnh 2. Khuẩn lạc chủng L2 .........................................................................34
Hình ảnh 3. Khuẩn lạc chủng L3 .........................................................................34
Hình ảnh 4. Khuẩn lạc chủng Ba1 .......................................................................36

Hình ảnh 5. Khuẩn lạc chủng Ba2 .......................................................................36
Hình ảnh 6. Khuẩn lạc chủng M1 ........................................................................37
Hình ảnh 7. Khuẩn lạc chủng M2 ........................................................................37
Hình ảnh 8. Khuẩn lạc chủng XK1 ......................................................................38
Hình ảnh 9. Khuẩn lạc chủng XK2 ......................................................................38
Hình ảnh 10. Khuẩn lạc chủng T1 .......................................................................39
Hình ảnh 11. Tế bào chủng T1.............................................................................39
Hình ảnh 12. Khuẩn lạc chủng T2 .......................................................................39
Hình ảnh 13. Tế bào chủng T2.............................................................................39
Hình ảnh 14. Khả năng phân giải tinh bột chủng Bacillus....................................41
Hình ảnh 15.Khả năng phân giải protein chủng Bacillus......................................41
Hình ảnh 16. Khả năng phân giải tinh bột chủng xạ khuẩn ..................................42
Hình ảnh 17. Khả năng phân giải protein chủng xạ khuẩn ...................................42
Hình ảnh 18. Khả năng phân giải cellulose chủng xạ khuẩn.................................42
Hình ảnh 19. Khả năng phân giải cellulose chủng nấm Trichoderma ...................43
Hình ảnh 20. Chế phẩm xạ khuẩn dạng bột..........................................................45
Hình ảnh 22. Chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu dạng bột .........................................46
Hình ảnh 23. Cơng thức 1 (đối chứng) khơng sử dụng chế phẩm. ........................48
Hình ảnh 24. Công thức 2: sử dụng chế phẩm EMINA dạng dung dịch để xử lý...............49
Hình ảnh 25. Cơng thức 3: sử dụng chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu dạng bột để
xử lý. ...................................................................................................49
Hình ảnh 26. ðo khí cơng thức 1 (đối chứng) khơng sử dụng chế phẩm. .............50
Hình ảnh 27. ðo khí cơng thức 2: sử dụng chế phẩm EMINA dạng dung dịch để
xử lý. ...................................................................................................50
Hình ảnh 28. ðo khí cơng thức 3: sử dụng chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu dạng
bột để xử lý. ........................................................................................51
Hình ảnh 29. ðống ủ phân gia cầm ........................................................................... 53

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

vi


PHẦN 1. MỞ ðẦU
1.1. ðẶT VẤN ðỀ
Việt Nam là một nước nông nghiệp, với khoảng 70% số dân sống bằng nghề nơng.
Sản xuất nơng nghiệp đóng vai trị rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Trong
những năm gần ñây, chăn nuôi ñã và ñang trở thành mũi nhọn của phát triển kinh tế
nông nghiệp. Tuy nhiên, việc chăn nuôi nhỏ lẻ trong nông hộ, thiếu quy hoạch, nhất
là các vùng dân cư đơng đúc đã gây ra ơ nhiễm mơi trường ngày càng trầm trọng. Ơ
nhiễm mơi trường do chăn nuôi gây nên chủ yếu từ các nguồn chất thải rắn, chất thải
lỏng, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết chơn lấp, tiêu hủy khơng đúng kỹ thuật.
ðối với các cơ sở chăn nuôi, các chất thải gây ơ nhiễm mơi trường có ảnh hưởng trực
tiếp tới sức khỏe con người, làm giảm sức ñề kháng vật ni, tăng tỷ lệ mắc bệnh, các
chi phí phịng trị bệnh, giảm năng suất và hiệu quả kinh tế... Do đó, việc xử lý chất
thải đang là vấn đề cấp bách để bảo vệ mơi trường và phát triển nông nghiệp bền
vững. Người ta thường sử dụng các chế phẩm sinh học để xử lý mơi trường chăn ni
như: chế phẩm EM, chế phẩm EMUNI, chế phẩm EMINA…
Trên thế giới, công nghệ Vi sinh vật hữu hiệu ( Effective Microorganisms EM) ñang ñược áp dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực như: trồng trọt, chăn nuôi,
nuôi trồng thuỷ hải sản, xử lý môi trường, xây dựng, công nghiệp và lĩnh vực y học
từ những năm 1980. Ở Việt Nam chế phẩm EM cũng ñã ñược ứng dụng trong nhiều
lĩnh vực từ những năm 1994-1995.
Hiện nay, ngoài các chế phẩm EM nhập ngoại cịn có nhiều loại chế phẩm sinh
học ñược nghiên cứu chế tạo dựa trên nguyên tắc hoạt ñộng và phối chế của chế
phẩm EM như EMUNIV của trường ðại học Khoa học tự nhiên, EMINA của Viện
Sinh học Nông nghiệp ðại học nông nghiệp Hà nội.. Chế phẩm EMINA có chất
lượng tương đương chế phẩm EM nhập nội, chế phẩm ñã bước ñầu ñược thử
nghiệm và ứng dụng trên nhiều lĩnh vực : chăn nuôi, trồng trọt, thủy sản, xử lý ô
nhiễm môi trường....
Chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu EMINA (Effective microorganisms of Institute

of Agrobiology) là tập hợp các lồi vi sinh vật có ích bao gồm các nhóm: vi khuẩn

Trường ðại Học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

1


Bacillus, vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn Lactic, nấm men, xạ khuẩn), sống cộng sinh
trong cùng môi trường. Với những nhóm vi sinh vật có mặt trong chế phẩm EMINA,
với cơ chế tác ñộng khác nhau nhưng ñều theo hướng làm lệch cân bằng giữa vi
sinh vật có ích và vi sinh vật gây hại trong đất, nước, vật ni, cây trồng và môi
trường. Kết quả làm tăng khả năng đồng hóa, sức đề kháng, sự sinh trưởng của vật
ni và cây trồng cũng như làm trong lành môi trường. Chế phẩm đã được Bộ
NN&PTNT cơng nhận là tiến bộ kỹ thuật cho áp dụng rộng rãi vào sản xuất.
Sử dụng các chế phẩm sinh học như EMINA ñể xử lý chất thải trong chăn ni
vừa an tồn với vật ni, an tồn với người chăn ni, thân thiện với môi trường và
mang lại hiệu quả cao. Tuy nhiên, chế phẩm EMINA ñang ñược sử dụng trên thị
trường ñều ở dạng dung dịch nên việc vận chuyển cồng kềnh, áp dụng trong xử lý
các dạng chất thải nhão gặp nhiều khó khăn. ðể giúp cho việc sử dụng chế phẩm
EMINA hiệu quả và tiện lợi hơn, việc nghiên cứu chế tạo chế phẩm dạng bột là rất
cần thiết. . Chính vì vậy, chúng tơi tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu sản
xuất và sử dụng chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu dạng bột phục vụ xử lý ô nhiễm
môi trường chăn nuôi ”.
1.2. MỤC ðÍCH VÀ YÊU CẦU
1.2.1. Mục đích
Nghiên cứu sản xuất và sử dụng thành công chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu
dạng bột phục vụ xử lý ô nhiễm môi trường chăn nuôi.
1.2.2. Yêu cầu
- Tuyển chọn được các chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải xenlulose, protein,
tinh bột mạnh (bao gồm: vi khuẩn Bacillus, nấm men, xạ khuẩn, nấm

Trichorderma)

- Xác ñịnh được mơi trường lên men xốp thích hợp với từng nhóm vi sinh vật.
- Xác định được tỷ lệ phối trộn các nhóm vi sinh vật tạo chế phẩm vi sinh vật hữu
hiệu dạng bột để có được mật độ và hoạt tính của VSV là cao nhất.

- Bước đầu ñánh giá hiệu quả xử lý ô nhiễm môi trường của chế phẩm vi sinh vật
hữu hiệu dạng bột ñã chế tạo

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

2


1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
- Bổ sung các dẫn liệu khoa học trong nghiên cứu về vi sinh vật , góp phần xác
định và phát hiện thêm một số nhóm và các chủng vi sinh vật hữu hiệu phục vụ
cho nông nghiệp.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Tạo chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu dạng bột có hiệu quả cao, giá thành rẻ,
góp phần giải quyết đề ơ nhiễm mơi trường trong chăn nuôi.

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

3


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Ơ nhiễm mơi trường trong chăn ni và các biện pháp xử lý

2.1.1. Ơ nhiễm môi trường trong chăn nuôi
Trong thời gian qua, ngành chăn ni của nước ta phát triển với tốc độ nhanh.
Theo thống kê năm 2010 của Cục Chăn nuôi, cả nước có khoảng 8,5 triệu hộ chăn
ni quy mơ gia đình và 18.000 trang trại chăn ni tập trung. Với tổng ñàn 300
triệu con gia cầm và hơn 37 triệu con gia súc, nguồn chất thải từ chăn nuôi ra mơi
trường lên tới 84,45 triệu tấn. Trong đó, nhiều nhất là chất thải từ lợn (24,96 triệu
tấn), tiếp ñến gia cầm (21,96 triệu tấn) và bò (21,61 triệu tấn) ( Nguyễn Tuấn Dũng,
2012) [34].
Theo đánh giá của Tổ chức Nơng Lương Thế giới (FAO): ngành chăn ni
đến năm 2020 vẫn tiếp tục phát triển nhằm ñáp ứng nhu cầu thực phẩm ñảm bảo
cho sức khỏe cộng ñồng và gia tăng dân số. Sản xuất chăn ni đang có xu hướng
chuyển dịch từ các nước phát triển sang các nước ñang phát triển, từ phương Tây
sang các nước Châu Á Thái Bình Dương. Châu Á sẽ trở thành khu vực sản xuất và
tiêu dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất. Sự thay đổi về chăn ni ở khu vực này
có ảnh hưởng quyết ñịnh ñến “cuộc cách mạng” về chăn ni trên tồn cầu. Nhu
cầu tiêu thụ thịt, sữa cho xã hội tăng nhanh ở các nước ñang phát triển, ước tính
tăng khoảng 7 - 8%/năm.
Cũng như các nước trong khu vực, chăn ni Việt Nam đứng trước u cầu
vừa phải duy trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng ñủ nhu cầu tiêu dùng trong
nước và từng bước hướng tới xuất khẩu. Chăn nuôi phải phát triển bền vững gắn với
nâng cao chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm, khả năng cạnh tranh và bảo vệ môi
trường là xu hướng tất yếu hiện nay. Dự kiến mức tăng trưởng bình qn: giai đoạn
2010 - 2015 đạt khoảng 6 - 7% năm và giai ñoạn 2015 - 2020 ñạt khoảng 5 - 6%
năm (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2013) [35].
Chất thải chăn nuôi là nguyên nhân gây ô nhiễm lớn cho mơi trường tự nhiên
do lượng lớn các khí thải và chất thải từ vật ni. Các khí thải từ vật ni cũng
chiểm tỷ trọng lớn trong các khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Theo báo cáo của Tổ

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

4


chức Nông Lương Thế giới (FAO), chất thải của gia súc toàn cầu tạo ra 65% lượng
Nitơ oxit (N2O) trong khí quyển. ðây là loại khí có khả năng hấp thụ năng lượng
mặt trời cao gấp 296 lần so với khí CO2. ðộng vật ni cịn thải ra 9% lượng khí
CO2 tồn cầu, 37% lượng khí Methane (CH4) – loại khí có khả năng giữ nhiệt cao
gấp 23 lần khí CO2. Theo số liệu ước tính của Cục Chăn ni, tổng số chất thải rắn
hằng năm từ ñàn gia súc, gia cầm ở Việt Nam khoảng 73 - 76 triệu tấn. Phần lớn
chất thải chăn ni được sử dụng làm phân bón. Tuy nhiên trước khi đưa vào sử
dụng, việc xử lý chất thải chăn ni có sự khác nhau theo quy mô chăn nuôi. Với
quy mô chăn nuôi trang trại và gia trại thì việc xử lý chất thải được coi trọng hơn,
cịn tại các hộ chăn ni nhỏ lẻ gắn với sản xuất nông nghiệp, chất thải chăn ni
chủ yếu được vận chuyển trực tiếp từ chuồng ni ra ngồi đồng bón cho cây trồng,
số lượng được xử lý rất ít. Theo kết quả điều tra chăn ni lợn 8 vùng sinh thái, số
gia trại, trang trại chăn ni lợn có áp dụng các biện pháp xử lý chất thải chiếm
khoảng 74%, cịn lại khơng xử lý chiếm khoảng 26%; trong các hộ, các cơ sở có xử
lý thì 64% áp dụng phương pháp sinh học (Biogas, ủ v.v...), số còn lại 36% xử lý
bằng phương pháp khác (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2013) [35].
2.1.2. Các biện pháp xử lý chất thải chăn ni
Mục đích của việc xử lý chất thải chăn nuôi:
- Tiêu diệt các loại mầm bệnh có trong chất thải đến mức an tồn, đảm bảo
điều kiện chăn nuôi trong trại chăn nuôi và khu vực khu dân cư xung quanh trại.
- Hạn chế ñến mức thấp nhất sự thất thoát các dưỡng chất N, P, K trong phân.
- Giảm hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước thải đến mức an tồn trước
khi thải ra dòng tiếp nhận.
- Tái sử dụng chất hữu cơ trong chất thải vào các mục đích có ích như làm
chất đốt (biogas), phân bón, làm thức ăn cho gia súc và nuôi trồng thủy sản.
Chất thải chăn nuôi bao gồm các chất thải rắn và lỏng, ñể việc xử lý có kết
quả tốt thường người ta phân loại và chọn lọc phương pháp thích hợp để xử lý một

cách có hiệu quả. Các phương pháp bao gồm hai nhóm chính là: xử lý khơng sinh
học và xử lý sinh học (Lưu Hữu Mãnh, Bùi Thị Lê Minh, 2008) [3].
- Xử lý không sinh học: bao gồm những cách xử lý bằng vật lý và hóa học

Trường ðại Học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

5


+Xử lý vật lý: gồm phương pháp lắng cặn và thiêu ra tro.
Phương pháp lắng cặn (sự trầm tích): Phương pháp này ñược sử dụng rộng
rãi ñể thu những chất rắn có thể lắng đọng xuống đáy, thường các bể lắng có hình
chữ nhật, hình vng hay hình trịn.
Phương pháp thiêu ra tro: sử dụng nhiệt độ cao như lị sưởi ñể ñốt phân, rác,
xác súc vật thành tro.
+ Xử lý hóa học: Bao gồm sự tiêu độc và sự ngưng kết hóa học
• Sự tiêu độc hay sát trùng: Mục đích làm giảm mật độ vi khuẩn và để loại
thải mầm bệnh ra khỏi nước. Có nhiều hóa chất có thể dùng tiêu độc nước thải như
chlorine, iodin, ozone.
• Sự ngưng kết hóa học: Thêm các hóa chất vào trong nước thải ñể ngưng
kết các particulate va colloisal và vì vậy làm giảm nhu cầu oxy của chất thải.
- Xử lý sinh học:
+ Sử dụng thảm thực vật, hồ thuỷ sinh
+ Sử dụng vi sinh vật: Là biện pháp chính trong xử lý sinh học. Dựa trên cơ sở
tối ưu hố các điều kiện mơi trường cho hệ vi sinh vật tự nhiên hoặc vi sinh vật khởi
ñộng phát triển ñể phân giải các hợp chất hữu cơ trong phân trong điều kiện hiếu
khí hay kỵ khí tạo sản phẩm cuối cùng ổn định, có giá trị kinh tế, giảm hàm lượng
chất rắn tổng số, giảm mùi, tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh. Biện pháp chủ yếu xử lý
chất thải lỏng là biogas, xử lý chất thải rắn là composting.
2.2. Vi sinh vật hữu hiệu và tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ EM

trên thế giới và ở Việt Nam
2.2.1. Vi sinh vật hữu hiệu
Trong môi trường tự nhiên ổn định trong sạch thì ln tồn tại một hệ thống
cân bằng với nhiều vi sinh có ích chiếm thế chủ ñộng.
Sự phân bố của vi sinh vật trong ñất phụ thuộc vào ñộ dày của tầng ñất, vào
đặc điểm, tính chất của đất, vào thời tiết khí hậu, vào quan hệ giữa vi sinh vật với
cây trồng. Vi sinh vật có ích trong đất có nhiều tác dụng như làm tăng nguồn dinh
dưỡng, phân giải các hợp chất hữu cơ, tăng độ phì cho đất, chuyển hóa chất vô cơ
(Nguyễn Xuân Thành và ctv, 2003) [9].

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

6


Vi sinh vật có ích cũng có nhiều loại, có loại giúp cho quá trình phân huỷ chất
hữu cơ nhanh hơn, có loại giúp cho q trình tổng hợp ra chất hữu cơ nhiều hơn từ
CO2 và nước. Từ lâu, con người đã biết lợi dụng vi sinh vật có ích, để phục vụ đời
sống như cơng nghệ lên men, ủ phân hữu cơ, trồng cây họ ñậu ñể cải tạo đất…
Ngày nay, khi cơng nghệ sinh học phát triển hơn, con người có hiểu biết và sử dụng
vi sinh vật vào nhiều lĩnh vực có hiệu quả hơn, để tạo ra ñược các chế phẩm thuốc
trừ sâu sinh học, phân bón vi sinh có tác dụng tốt cho sản xuất lại an tồn cho con
người, động vật và mơi trường sống.
2.2.2.Ứng dụng của vi sinh vật hữu hiệu và các dạng chế phẩm (EM)
Cùng với chất hữu cơ, vi sinh vật sống trong đất, nước đều có mối quan hệ rất
chặt chẽ với cây trồng. Hầu như mọi quá trình xảy ra trong đất đều có sự tham gia
trực tiếp, hay gián tiếp của vi sinh vật (mùn hoá, khống hố chất hữu cơ, phân giải,
cố định chất hữu cơ...). Vì vậy, vi sinh vật được coi là hệ thống của bộ phận dinh
dưỡng tổng hợp cho cây trồng. Cơng nghệ sinh học về phân bón thực chất là tổng
hợp các kỹ thuật (vi sinh, vi sinh học phân tử, hoá sinh...) nhằm sử dụng vi sinh vật

sống hoặc các hoạt chất sinh học của chúng tạo nên các dinh dưỡng cần thiết cho
cây trồng hay thơng qua đó giúp cây trồng sinh trưởng và phát triển và sử dụng dinh
dưỡng tốt hơn (Phạm Văn Toản, 2002) [12].
Giáo sư Teruo Higa, trường ðại học Tổng hợp Ryukysu, Okinawa của Nhật
Bản đã nghiên cứu và phát minh ra cơng nghệ vi sinh vật hữu hiệu (EM) vào những
năm 70 của thế kỷ XX. T. Higa ñã nghiên cứu phân lập, ni cấy, trộn lẫn 5 nhóm
vi sinh vật có ích là vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm men, xạ khuẩn và
nấm sợi được tìm thấy trong tự nhiên tạo ra chế phẩm Effective Microorganisms
(EM) [17], [30], [38]. Công nghệ EM dần trở nên nổi tiếng và có ứng dụng rộng rãi
ở nhiều nước.
T. Higa cho rằng, chế phẩm EM giúp sinh ra các chất chống oxy hoá như
inositol, ubiquinone, saponine, polysaccharide phân tử thấp, polyphenol và các
muối chelate. Các chất này có khả năng hạn chế bệnh, kìm hãm các vi sinh vật có
hại và kích thích các vi sinh vật có lợi. ðồng thời các chất này cũng giải độc các

Trường ðại Học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

7


chất có hại do có sự hình thành các enzym phân huỷ. Vai trị của EM cịn được phát
huy bởi sự cộng hưởng sóng sinh ra bởi các vi khuẩn quang dưỡng.
Từ công thức của chế phẩm EM, một số chế phẩm tương tự và nội địa hóa đã
được sản xuất ở Việt Nam là chế phẩm GEM và VEM [38].
Các vi sinh vật trong chế phẩm EM có một hoạt ñộng chức năng riêng của
chúng. Do ñều là các vi sinh vật có lợi, cùng chung sống trong một môi trường, sống
cộng sinh với nhau, cùng hỗ trợ cho nhau nên hoạt ñộng tổng thể của chế phẩm EM
tăng lên rất nhiều (Nguyễn Quang Thạch và ctv, 2001) [11]. Có nhiều dạng chế phẩm
EM đã được sản xuất. Tuy nhiên, trong ứng dụng, chỉ cần dùng riêng biệt một loại
chế phẩm hoặc phối hợp nhiều loại khác nhau cũng ñã mang lại hiệu quả cao.

* Dung dịch EM gốc (EM1)
EM1 nguyên chất là tập hợp khoảng 50 loài vi sinh vật có ích cả hảo khí và kỵ
khí thuộc 10 chi khác nhau gồm vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm men, xạ
khuẩn và nấm mốc sống cộng sinh cùng mơi trường.
Từ chế phẩm EM1 có thể chế ra các chế phẩm khác như EM thứ cấp, EM
Bokashi B (làm thức ăn cho gia súc) và EM Bokashi C (để xử lý mơi trường) (Lê
Khắc Quảng, 2004) [8].
* EM Bokashi
EM Bokashi thường có dạng bột, hoặc hạt nhỏ ñược ñiều chế bằng cách lên
men các chất hữu cơ (cám, bánh dầu, bột cá, phân, than bùn) với dung dịch EM1.
EM Bokashi có tác dụng tăng tính đa dạng của vi sinh vật trong ñất và cung cấp
dinh dưỡng cho cây trồng.
EM Bokashi B: Dung dịch EM1, rỉ ñường (hoặc ñường nâu), nước sạch, ñược
pha trộn theo tỷ lệ 3:3:100. Sau đó phun dung dịch trên vào thức ăn và trộn ñều cho
ñến khi ñộ ẩm ñạt khoảng 30 ñến 40%. Cho vào bao hoặc thùng chứa, bao kín ñể lên
men kỵ khí. Sau 7-10 ngày, khi hỗn hợp lên men, thơm mùi rượu, có mốc trắng trên bề
mặt, nghĩa là EM Bokashi B đã làm xong và có thể đem dùng.
EM Bokashi C: Vật liệu khơ là cám gạo và mùn cưa ñược pha trộn theo tỷ lệ
1:1. Dung dịch EM ñược chuẩn bị như trên. Cách làm tương tự như ñối với EM
Bokashi B (Lê Khắc Quảng, 2004) [8].

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

8


* EM 5
EM 5 ñược dùng ñể phun lên cây trồng, nhằm tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh và
loại trừ sâu hại bằng q trình sinh học, khơng phải tiêu diệt bằng quá trình trực tiếp.
* EM - FPE (EM Fermented Plant Extract)

EM - FPE là chiết xuất cây cỏ lên men EM. EM - FPE bao gồm một hỗn hợp cỏ
tươi với rỉ mật ñường và EM1. Tác dụng chính là cung cấp chất dinh dưỡng cho cây
trồng, ñồng thời hạn chế vi sinh vật gây bệnh và cơn trùng.
2.2.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng cơng nghệ EM trên thế giới
Theo giáo sư T. Higa hệ thống nơng nghiệp thiên nhiên có sử dụng cơng nghệ
vi sinh vật hữu hiệu (EM) là hệ thống nông nghiệp có năng suất cao, ổn định, giá
thành thấp, khơng độc hại, cải thiện mơi trường và bền vững. Do đó từ năm 1982
EM ñã ñược sử dụng vào sản xuất nơng nghiệp, kết quả là đã làm giảm rõ rệt các
tác nhân gây hại cho sản xuất nông nghiệp như giảm sâu bệnh, cơn trùng. Ngồi ra,
trên thực tế, cơng nghệ này ñã mang lại kết quả rất khả quan, ñó là: Năng suất, chất
lượng mùa vụ tăng, sản phẩm thu hoạch tăng, chất lượng sản phẩm tăng, nhờ đó mà
sản xuất tăng trưởng và phát triển bền vững. Tiến sĩ James F. Parr - Cục nghiên cứu
Nông nghiệp - Bộ nơng nghiệp Mỹ đã nói "Chúng tơi nhìn nhận Cơng nghệ EM như
một cơng cụ tiềm tàng có giá trị có thể giúp đỡ nơng dân phát triển hệ thống canh
tác bền vững về kinh tế, môi trường và xã hội" (Higa, Parr, 1994) [20]. Cũng từ đó,
EM đã ñược nghiên cứu và sử dụng cho nhiều mục tiêu ña dạng hơn cho sản xuất,
bảo quản và chế biến nông sản thực phẩm v.v… ðến nay, công nghệ EM ñã ñợc
ứng dụng ra khắp các lục ñịa trong hơn 150 nước và ñã ñược sản xuất ở hơn 80
quốc gia. Sau hơn 20 năm nghiên cứu EM, giáo sư T. Higa cùng các ñồng nghiệp ñã
phát triển từ 5 lớp sinh vật (ñược ghi nhận trong bằng sáng chế của T. Higa) đến 9
lớp, từ 83 lồi vi sinh vật lên đến 130 lồi trong EM (Vinny Pint, 2003) [25].
Tại Hội nghị Quốc tế lần thứ nhất về Nông nghiệp thiên nhiên cứu thế và nơng
nghiệp EM được tổ chức từ ngày 17- 21 tháng 10 năm 1989 tại Băng Cốc- Thái Lan
đã có nhiều báo cáo khoa học nghiên cứu về ứng dụng của EM đối với nơng nghiệp
như: Báo cáo về khái niệm và giả thuyết của EM của T. Higa và G.N Wididana trường ñại học Ryukyus, Okinawa, Nhật Bản. Báo cáo ñã chỉ ra khái niệm của EM

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

9

là dựa trên cơ sở cấy hỗn hợp EM vào trong ñất làm thay ñổi trạng thái cân bằng vi
sinh vật và tạo ra một môi trường phù hợp cho cây trồng sinh trưởng, phát triển
mạnh. Vi sinh vật có ích ñược cấy vào ñất ñã tiếp tục phát triển lấn át các quần thể
vi sinh vật bản địa khơng có lợi. Một số giả thiết liên quan đến EM ñã ñược xác
minh trong báo cáo ñó là ngăn chặn bệnh hại cây, bảo tồn năng lượng ở trong cây,
làm tan các chất khống ở trong đất, cân bằng hệ sinh thái vi sinh ở trong ñất, tăng
hiệu lực quang hợp, cố ñịnh nitơ sinh học (Higa Wididana, 1989) [19]. Báo cáo của
D. N. Lin- Trung tâm nghiên cứu canh tác tự nhiên của Hàn Quốc về hiệu quả của
EM ñến sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa (Lin, 1989) [21]. Báo cáo của
Panchaban - Trường ñại học Khon Kaen, Thái Lan về hiệu quả của EM ñến sinh
trưởng, phát triển và năng suất ngô (Panchaban, 1989) [23] v.v.
Hội nghị quốc tế lần thứ 2 tổ chức tại Brazil tháng 10 năm 1991 cũng đã có
một loạt các báo cáo về hiệu quả của EM ñến sinh trưởng, phát triển và năng suất
một số cây trồng nhu lúa, khoai lang, rau spinach, khoai tây, cải bắp, ớt.. ở các nước
Nhật Bản, Myanma, Sri Lanka, Hàn Quốc, Brazin (Phạm Thị Kim Hoàn, 2008) [2].
Tại hội nghị quốc tế lần thứ 3 vào năm 1993, lần thứ 4 vào năm 1995, lần thứ
5 vào năm 1997, lần thứ 6 vào năm 1999 và lần thứ 7 vào năm 2002 nhiều nghiên
cứu mới về EM và những ứng dụng của EM trên khắp thế giới được cơng bố như
nghiên cứu về tác dụng của EM tới nẩy mầm và sức nẩy mầm của hạt giống; ảnh
hưởng của EM tới ñất; hiệu quả của EM ñến sinh trưởng, phát triển và năng suất
một số cây trồng: ngơ, đậu, đậu tương, cà chua, dưa chuột, bí, khoai tây, rau các loại,
chuối; hiệu quả của EM ñến rễ cây trồng và ñất; tác dụng của EM ñối với nghề
trồng hoa; EM trong quản lý sâu bệnh tổng hợp.
Nhờ những kết quả nghiên cứu ứng dụng có hiệu quả mà các nước trên thế
giới đón nhận EM như là một giải pháp ñể ñảm bảo cho một nền nông nghiệp phát
triển bền vững và bảo vệ môi trường (Apnan news, 2007) [16].. Trong lĩnh vực
nông nghiệp EM có tác dụng bổ sung vi sinh vật cho ñất, cải thiện môi trường ñất,
phân hủy chất hữu cơ tăng hiệu quả của phân bón, cố định nitơ khơng khí, ngăn
chặn các tác nhân gây bệnh, sâu hại trong ñất, kích thích sự nảy mầm, ra hoa, kết

quả chín, tăng khả năng quang hợp, năng suất chất lượng cây trồng.

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

10


Nhiều nhà máy, xưởng sản xuất EM ñã ñược xây dựng ở nhiều nước trên thế giới
và ñã sản xuất ñược hàng ngàn tấn EM mỗi năm như: Mỹ, Trung Quốc, Thái Lan (hơn
1000 tấn/năm), Myanmar, Nhật Bản, Brazil (khoảng 1.200 tấn/năm), Srilanca, Nepal,
Indonesia (khoảng 50- 60 tấn/năm).... ( Phạm Thị Kim Hồn, 2008) [2].
EM đang và đã được biết và kinh doanh trên khắp thế giới bởi một số cơ sở
sản xuất và những nhà cung ứng dưới một số tên sản phẩm, tên nhãn hiệu, nhãn mác
ñã ñăng ký thương hiệu như: Efficient Microbes (EM), EMRO USA Effective
Microorganisms, EM-1, EM1, EM1ñ, Beneficial Microbes (aka BM), Beneficial
Microorganisms (BM), Beneficial and Effective Microbes (BEM), EM Kyusei,
Kyusei EM, Vita Biosa, Terra Biosa, Effective Microbes, Essential Microorganisms,
Efficient Microorganisms, Compound Microorganisms (CM), Complex Fermented
Microorganisms (CFM), Fermented Microorganisms, Molasses Culture, Cultured
Molasses, Stuff for Food Dregs, bokashi, EM-X health beverage, EM Ceramics,
EM Salt, or EM Soap. Một số nước có sản phẩm EM nổi tiếng và ñã ñược cấp
chứng chỉ như: Nhật Bản, Canada, Mỹ, Mexico, Úc, ðan mạch, Brazin, (Vinny Pint,
2003) [25].
Sản phẩm phân bón vi sinh vật đầu tiên trên thế giới được sản xuất vào năm
1898 do Công ty Nitragin tại Mỹ với tên gọi Nitragin chứa chủng vi khuẩn nốt sần
Rhizobium. Trải qua một thời gian dài, tới nay phân bón vi sinh vật đã trở thành
hàng hố và được sử dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới. Ngoài phân vi khuẩn nốt
sần, các loại phân vi sinh vật khác như cố ñịnh nitơ tự do từ Azotobacter,
Clostridium, tảo lam cố định nitơ từ Azospirillum, phân giải phophat khó tan từ
Bacillus, Pseudomonas... tăng sức ñề kháng cho cây trồng từ vi sinh vật gây bệnh

vùng rễ từ Steptomyces, Bacillus... cũng ñược sản xuất với số lượng lớn. Theo số
liệu thống kê năm 1993 tại ấn ðộ, cho thấy thời gian từ 1992 - 1993, tổng lượng các
dạng vi sinh vật bón trực tiếp cho cây trồng là 2.584 tấn. Năm 2000, tổng số các loại
vi sinh vật đã được bón tại ấn ðộ ñạt 818.000 tấn (Phạm Văn Toản, 2002 ) [12].
Theo Ahmad R.T. và ctv (1993) [15], sử dụng EM cho các cây trồng như lúa,
lúa mì, bơng, ngơ và rau ở Pakistan làm tăng năng suất các cây trồng. Năng suất lúa
tăng 9,5%, bông tăng 27,7%. ðặc biệt, bón kết hợp EM-2 và EM-4 cho ngơ làm

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

11


tăng năng suất lên rõ rệt. Bón EM-4 cho lúa, mía và rau đã làm tăng hàm lượng chất
dễ tiêu ở trong ñất. Hàm lượng ñạm dễ tiêu tăng 2,2% khi bón kết hợp NPK + EM-4
(Zacharia P.P., 1993) [32].
Khi bón kết hợp phân hữu cơ với EM cho cây lạc ở vùng ñất ñỏ của Trung
Quốc, ñã làm tăng hàm lượng chất dễ tiêu trong ñất, tăng ñạm tổng số và giảm tỷ lệ
C/N. EM làm tăng khả năng nảy mầm của lạc, tăng năng suất và tăng khối lượng
sinh vật học (Zhao Q, 1995) [33].
Theo kết quả nghiên cứu của Yamada K. và ctv (1996) [31], Bokashi có ñộ pH
là 5,5 và chứa 4,3 mg S, 900 mg N dễ tiêu dưới dạng NH4, 10 mg P2O5. Hiệu lực
của EM Bokashi ñến hàm lượng các chất dinh dưỡng trong ñất và sinh trưởng phát
triển của cây trồng do các yếu tố tạo nên là nguồn hữu cơ, nguồn vi sinh vật hữu
hiệu và các chất đồng hố có trong EM.
Milagrosa S.P. và E.T. Balaki (1996) [22] cho rằng, bón riêng biệt Bokashi
(2000 kg/ha) hoặc EM -1 (10 l/ha với nồng ñộ 1/500) cho khoai tây ñã hạn chế ñược
bệnh héo xanh vi khuẩn Pseudomonas solanacearum. Năng suất khoai tây ở trường
hợp bón riêng Bokashi cao hơn so với bón riêng EM-1. Bón kết hợp Bokashi và
EM-1 làm tăng kích cỡ củ to nhiều hơn so với bón phân gà + NPK. Việc tăng kích

cỡ củ và năng suất là do Bokashi và EM-1 có hiệu lực trong việc cung cấp các chất
dinh dưỡng cần thiết cho cây trong suốt các thời kỳ sinh trưởng phát triển.
Rochayat Y. và ctv (2000) [27] nghiên cứu ảnh hưởng của việc bón Bokashi
và phân lân ñến sinh trưởng phát triển và năng suất của cây khoai tây trồng ở Tây
Java, nơi có ñộ cao trung bình 545m so với mặt nước biển ñã cho rằng: bón Bokashi
với 20 tấn/ha ñã làm tăng chiều cao cây, diện tích lá, khối lượng cây khơ, số
củ/khóm và tăng năng suất củ một cách rõ rệt.
Susan Carrodus (2002) [28] cho rằng EM Bokashi có ảnh hưởng tích cực đến
sinh trưởng, làm tăng hàm lượng diệp lục của cây giống cải bắp và cải củ. Số rễ
tăng lên và sự hoạt ñộng của bộ rễ nhiều hơn, các lá xanh hơn. Kết quả này là do sự
cung cấp các chất dinh dưỡng liên tục cho cây từ Bokashi, cịn EM có chứa các
phytohormon hoặc các hoạt chất sinh học khác làm trì hỗn sự già hố của cây
(Dato và ctv, 1997; Yamada và Xu, 2000) .

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

12


Theo Sopit V. (2006) [29], ở vùng đơng bắc Thái Lan, bón riêng Bokashi cho
ngơ ngọt, năng suất tăng 16% so với đối chứng, thấp hơn nhiều so với bón NPK
(15:15:15), nhưng giá phân NPK ñắt gấp 10 lần so với Bokashi. Hơn nữa, giá phân
hoá học cao và lợi ích trong sản xuất nông nghiệp hữu cơ cho người nơng dân, đặc
biệt đối với người nơng dân nghèo là chủ của những mảnh đất cằn cỗi thì việc ứng
dụng cơng nghệ EM là rất hữu ích.
Về cơ bản, cơng nghệ EM ñược ứng dụng trong nhiều lĩnh vực [11], [17], [30],
[38], cụ thể như:
2.2.3.1. Trong trồng trọt
Thúc ñẩy, tham gia, tăng cường khả năng thích nghi với các điều kiện bất thuận
theo chiều hướng có lợi ở tất cả các giai ñoạn sinh trưởng phát triển của cây.

2.2.3.2. Trong chăn ni
Tăng cường khả năng tiêu hố, hấp thụ các loại thức ăn, sức ñề kháng và khả
năng chống chịu ñối với các ñiều kiện ngoại cảnh bất thuận
2.2.3.3. Trong bảo vệ môi trường
Giảm thiểu, ngăn chặn việc ô nhiễm mơi trường nói chung và mơi trường nơng
nghiệp nói riêng.
2.2.4. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng cơng nghệ EM ở Việt Nam
Nhận thức được vai trị của vi sinh vật từ những năm ñầu của thập kỷ 80 nhà
nước ta ñã triển khai hàng loạt các ñề tài nghiên cứu thuộc chương trình cơng nghệ
sinh học phục vụ nơng nghiệp giai đoạn 1986 - 1990 và chương trình cơng nghệ
sinh học các năm 1991-1995, 1996-1998 (Phạm Văn Toản, 2002) [12].
Năm 1997, một số cơ quan nghiên cứu như Viện Bảo vệ thực vật, Trường ðại
học Nông nghiệp Hà Nội, ðại học Quốc gia Hà Nội và một số tỉnh Thái Bình, Hà
Nội, v.v... đã có nhiều nghiên cứu thử nghiệm bước đầu thăm dị chế phẩm EM trên
một số lĩnh vực trồng trọt, bảo vệ thực vật, vệ sinh mơi trường. Kết quả ban đầu cho
thấy, sử dụng cơng nghệ EM có hiệu quả tích cực.
Từ năm 1998 - 2000, ñề tài ñộc lập cấp Nhà nước về "Nghiên cứu thử nghiệm
và tiếp thu công nghệ EM trong các lĩnh vực nông nghiệp và vệ sinh môi trường" do
Trường ðại học Nơng nghiệp triển khai đã được Bộ Khoa học Công nghệ và Môi

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

13


trường quyết ñịnh cho thực hiện (Nguyễn Quang Thạch và ctv, 2001) [11] . ðề tài
ñã ñánh giá ñộ an tồn của chế phẩm EM, xác định thành phần biến ñộng số lượng
và ñặc tính của chế phẩm EM, hiệu quả của EM trong xử lý rác thải, vệ sinh mơi
trường, trồng trọt, chăn ni. ðến nay đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ
EM được nhiều Viện, Trung tâm và ở các tỉnh nhất là trong lĩnh vực mơi trường

triển khai.
Giai đoạn 2007-2009 Viện Sinh học Nơng nghiệp - Trường ðHNN Hà Nội ñã
thực hiện dự án: “Nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chế phẩm EMINA trong trồng
trọt, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản và xử lý môi trường”. Sản phẩm của dự án là
chế phẩm EMINA, thực chất chế phẩm này là chế phẩm EM nhưng ñược sản xuất
từ phân lập các vi sinh vật hữu hiệu trong nước nên hồn tồn chủ động và khơng
gây ảnh hưởng cũng như thay đổi xấu gì về hệ thống vi sinh vật bản ñịa.
Năm 2008, Trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ tỉnh Bắc
Giang đã xây dựng mơ hình ni giun quế bằng chế phẩm sinh học EMINA hiệu
quả tăng rõ rệt. Ngoài ra, nhiều hộ dân và các hợp tác xã nông nghiệp ở tỉnh Bắc
Giang còn sử dụng chế phẩm sinh học EMINA thay thế cho chế phẩm cùng loại
EM phải mua ở nước ngồi để xử lý mơi trường.
2.3. Chế phẩm EMINA
Chế phẩm EMINA (Effective Microogarnism Institute of Agrobiology) là
chế phẩm probiotic của Viện sinh học Nông nghiệp thuộc Trường ðại học Nông
nghiệp Hà Nội. EMINA bao gồm các chủng vi sinh vật hữu hiệu (EM) thuộc các
nhóm vi khuẩn Lactic, vi khuẩn Bacillus, vi khuẩn quang hợp tía khơng lưu huỳnh
và nấm men. Các chủng vi sinh vật ñược phân lập từ các mẫu ñất, nước lấy từ
nguồn tự nhiên trong nước, hồn tồn khơng gây độc với con người và vật ni,
đảm bảo chất lượng cho chế phẩm.
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu của ñề tài ñộc lập cấp Nhà nước do GS.TS.
Nguyễn Quang Thạch chủ nhiệm ñề tài:“ Nghiên cứu thử nghiệm và tiếp thu công
nghệ EM (vi sinh vật hữu hiệu) trong các lĩnh vực nơng nghiệp và vệ sinh mơi
trường”. ðề tài đã nghiên cứu cải tiến, xây dựng quy trình cơng nghệ, sản xuất

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

14

thành công chế phẩm EMINA phục vụ cho sản xuất nông nghiệp và xử lý môi
trường (Nguyễn Quang Thạch và ctv, 2001) [11].
2.3.1. Tác dụng chế phẩm EMINA
Trong trồng trọt:
EMINA có tác dụng với nhiều loại cây trồng (cây lương thực, cây ăn quả,
cây rau,...) ở mọi giai ñoạn sinh trưởng, phát triển khác nhau. Những thí nghiệm đã
cho thấy rằng EMINA có tác dụng kích thích sinh trưởng, làm tăng năng suất và
chất lượng cây trồng, cải tạo chất lượng ñất. Cụ thể:
- Làm tăng sức sống cho cây trồng, tăng khả năng chịu hạn, chịu úng và chịu
nhiệt.
- Kích thích sự nảy mầm, ra hoa, kết quả và làm chín (đẩy mạnh q trình
đường hố).
- Tăng cường khả năng quang hợp của cây trồng.
- Tăng cường khả năng hấp thụ và hiệu suất sử dụng các chất dinh dưỡng.
- Kéo dài thời gian bảo quản, làm hoa trái tươi lâu, tăng chất lượng bảo quản
các loại nông sản tươi sống.
- Cải thiện mơi trường đất, làm cho đất trở nên tơi xốp, phì nhiêu.
- Hạn chế sự phát triển của cỏ dại và sâu bệnh.
Trong chăn nuôi:
- Làm tăng sức khoẻ vật ni, tăng sức đề kháng và khả năng chống chịu với
các ñiều kiện ngoại cảnh.
- Tăng cường khả năng tiêu hoá và hấp thụ các loại thức ăn.
- Kích thích khả năng sinh sản.
- Tăng sản lượng và chất lượng trong chăn nuôi.
- Tiêu diệt các vi sinh vật có hại, hạn chế sự ơ nhiễm trong chuồng trại chăn
nuôi.
Trong bảo vệ môi trường:
Do tác dụng tiêu diệt các vi sinh vật gây thối (sinh ra các loại khí H2S, SO2,
NH3,...) nên khi phun EMINA vào rác thải, cống rãnh, toalet, chuồng trại chăn nuôi, ...
sẽ khử mùi hơi một cách nhanh chóng. ðồng thời số lượng ruồi, muỗi, ve, các loại

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

15


cơn trùng bay khác giảm hẳn. Rác hữu cơ được xử lý bằng EMINA chỉ sau một ngày
có thể hết mùi và tốc độ mùn hố diễn ra rất nhanh. Trong các kho bảo quản chế biến
nông sản, sử dụng EMINA có tác dụng ngăn chặn q trình gây thối, mốc.
2.3.2. Thành phần của chế phẩm EMINA
Chế phẩm EMINA là sự kết hợp cộng sinh của bốn nhóm vi sinh vật, mỗi
nhóm đều có những đặc tính sinh trưởng và tác dụng ñặc trưng.
2.3.2.1. Vi khuẩn Lactic
Vi khuẩn Lactic ñược xếp chung vào họ Lactobacillaceae thuộc bộ
Eubacteriales. ðây là nhóm vi khuẩn khơng đồng nhất về mặt tế bào (hình que ngắn,
dài, hình cầu, đứng riêng rẽ, kết đơi hoặc kết thành chuỗi,...) nhưng chúng tương ñối
ñồng nhất về mặt sinh lý. Tất cả chúng đều có đặc điểm chung là vi khuẩn Gram (+),
không sinh bào tử (trừ Lactobacillus inulinus) và khơng chuyển động. Axit lactic
sinh ra có thể ở dạng D(-), D(+) hay dạng DL. Khác với một số vi khuẩn đường
ruột cũng có khả năng sinh axit lactic, tất cả vi khuẩn Lactic ñều là vi khuẩn lên
men kị khí bắt buộc, khơng chứa xitocrom, catanase, nitratoreductase. Mặc dù vậy
chúng lpvẫn có khả năng sống trong điều kiện có oxy khơng khí là do peoxydase
phân giải H2O2 thành H2O và O2. Như vậy vi khuẩn Lactic sống từ kỵ khí đến vi
hiếu khí (Pfennig, 1992) [25] , (Ledesma o.V, 1977) [21]. Vi khuẩn Lactic có khả
năng sinh trưởng trong khoảng nhiệt ñộ rộng từ 5 - 55oC, sinh trưởng tốt trong ñiều
kiện nhiệt ñộ 15 - 45oC. Nhiệt độ có ảnh hưởng mạnh đến sự hoạt động của các
enzyme, trong một khoảng nhiệt độ nào đó thì tốc ñộ phản ứng tăng khi nhiệt ñộ
tăng, nhưng khi nhiệt độ tăng q cao thì xảy ra hiện tượng biến tính enzyme.
Hoạt động của vi khuẩn Lactic, đặc biệt là hoạt ñộng của hệ enzyme chịu tác
ñộng mạnh của pH. Vi khuẩn Lactic có pH tối ưu cho sự phát triển là 5,6 - 6,2

(Lactobacillus); 5,5 - 6,5 (Pediococcus); 6,3 - 6,5 (Leuconotoc); 5,75 (Lactococcus)
(Seppo Salminen, 2004).
Vi khuẩn lactic sinh ra axit lactic làm thay đổi pH mơi trường sang vùng axit.
ðây là tác dụng ức chế các vi khuẩn gây thối rữa thực phẩm chứa Nitơ ở dạ dày và
ruột non, đảm bảo cho q trình sinh dưỡng ñược tốt. Axit lactic cong có tác dụng
ức chế vi khuẩn gây bệnh ñường ruột hoặc gây viêm nhiễm nội tạng. Với nhiều vi

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

16


khuẩn lactic có khả năng điều hịa pH mơi trường trong từng bộ phận của ống tiêu
hóa, giữ nhịp hoạt ñộng cho các nhóm vi khuẩn khác trong ñường ruột cũng như
mơi trường. Ở đây cịn thấy axit lactic có thể là cơ chất dinh dưỡng cho nhiều nhóm
trong đường ruột. Chính vì vậy nhóm vi khuẩn này có tác dụng phục hồi hệ vi sinh
vật đường ruột. Ngồi ra, vi khuẩn Lactic có khả năng tạo ra các sản phẩm có thể
ức chế một số vi sinh vật có hại trong q trình trao đổi chất đặc biệt có bacteirocin
- là chất có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối, hỏng và mang
mầm bệnh trong các sản phẩm thực phẩm. Vì vậy, vi khuẩn lactic được phối hợp
cùng với các lồi vi sinh vật hữu ích khác trong chế tạo chế phẩm sinh học để sử
dụng trong chăn ni gia súc gia cầm, ni trồng thủy sản, xử lí nước thải chăn
ni và ao ni trồng thủy sản.
2.3.2.2. Vi khuẩn Bacillus
Bacillus là nhóm trực khuẩn phổ biến trong tự nhiên (ở ñất, nước, trên các
lồi thực vật như cỏ khơ, khoai tây, rau quả...), sống kị khí tuỳ tiện nhưng trong
điều kiện hiếu khí thì hoạt động mạnh hơn. Tất cả các vi khuẩn Bacillus đều có khả
năng phân giải các hợp chất chứa nitơ, như protein nhờ sinh ra enzym proteaza
ngoại bào, ngồi ra chúng cịn có khả năng sinh ra enzym amylaza làm loãng tinh
bột, biến chất này thành dạng dễ hoà tan và thuỷ phân tiếp theo thành các dextrin và

các ñường hợp thành, một số chủng Bacillus subtilis, B. Mesentericus,... có khả
năng sinh tổng hợp enzym xenluloza và hemixenluloza phân huỷ xenlulo và
hemyxenlulo ( Lương ðức Phẩm, 2007) [6].
Quá trình phân giải protein tóm tắt theo sơ đồ sau:
Protein → polypeptit →

oligopeptit

→

axit amin

→

NH3.

Bacillus là những trực khuẩn hình que, nhuộm màu Gram dương. Kích thước
khác nhau (0,25 - 0,5) x (1,2 - 10) µm, có chùm tiêm mao giúp chúng có thể di
chuyển được, các tế bào vi khuẩn Bacillus có thể đứng riêng rẽ, liên kết thành chuỗi,
hoặc thành sợi ( Lương ðức Phẩm, 2007) [6].
Ngoài các enzyme ngoại bào trên, các chủng vi khuẩn cịn có khả năng sinh
ra bacteriocin - chất có hoạt tính kháng sinh, như insulin, subtilin từ Bacillus
subtilis. Bacitracin từ B.licheniformis các chất có hoạt tính này thường khơng dùng

Trường ðại Học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

17


trong y tế nên không xảy ra hiện tượng nhờn thuốc với các vi sinh vật gây bệnh,

riêng bacitracin là chất bổ sung vào thức ăn chăn ni để ức chế các sinh vật gây
bệnh đường ruột cũng như kích thích tiêu hố và tăng trọng cho vật ni.
Vi khuẩn Bacillus có khả năng sinh bào tử. Khi sinh bào tử khơng biến dạng
hình thái tế bào, do mỗi tế bào chỉ sinh ra một bào tử nên đây khơng phải là loại bào
tử có khả năng sinh sơi nảy nở như nấm mà ñể chống lại các ñiều kiện bất lợi của
môi trường.
ða số Bacillus sinh trưởng ở pH = 7,0 một số phù hợp với pH = 9 - 10 như
B.Alcalophillus hay có lồi phù hợp với pH = 2 - 6 như B. Acidocaldrius.
Có chủng ưa nhiệt ñộ cao ( 45 - 75oC) hay ưa lạnh (5 - 25oC). Thường gặp
Bacillus sống ở nhiệt ñộ 34 - 37oC.
Chỉ một số ít lồi thuộc chi Bacillus gây bệnh ở người và ñộng vật như
B.Anthracis, B.Lentimorbus, B.Cereus (Goden, 1973) gây độc cho cơn trùng. ða số
cịn lại đều có ích.
2.3.2.3. Vi khuẩn quang hợp
Vi khuẩn quang hợp là nhóm vi sinh vật tiền nhân sống quang dưỡng có khả
năng sử dụng các chất khử của lưu huỳnh, hydro phân tử hay các acid hữu cơ ñơn
giản làm nguồn ñiện tử thay thế nước trong quá trình quang hợp. Chúng có thể chứa
lưu huỳnh sinh ra trong tế bào ở dạng giọt. Vi khuẩn quang dưỡng thường có màu
sắc từ ñỏ tía ñến xanh lục ( Nguyễn Lân Dũng, 2003) [1].
Vi khuẩn quang hợp thuộc nhóm vi khuẩn Gram âm đơn bào, đa dạng về
hình thái và kích thước. Hình cầu (Thiocystis, Thicapsa roseopersicina, Th.pfennigii,
Amoebobacter),

hình

que

(Chromatium,

Thiodictyon),

hình

dấu

phẩy

(Ectothiorhodospira). Một số lồi vi khuẩn có thể chuyển động nhờ tiên mao mọc ở
đầu tế bào. Về kích thước, tế bào vi khuẩn quang dưỡng thường có kích thước từ
0,3 - 0,6µm ( Nguyễn Thị Kim Yến, 2003) [14].
Người ta dựa vào huyền phù tế bào của vi khuẩn quang dưỡng khi sinh trưởng
trong ñiều kiện quang dưỡng để chia thành 3 nhóm sau:
- Nhóm vi khuẩn quang dưỡng tía khơng lưu huỳnh (Athiorhodaceae)
- Nhóm vi khuẩn quang dưỡng tía lưu huỳnh (Thiorhodaceae)

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

18