Thu hồi dinh dưỡng bởi lúa dùng để xử lý chất thải rắn từ nuôi trồng thủy sản:
năng suất, tình trạng dinh dưỡng và cân đối dinh dưỡng
Cao văn Phụng1, Nguyễn bé Phúc2, Trần kim Hoàng2 and Bell R.W. 3
1. Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long, Ô Môn-TP. Cần Thơ, Vietnam. Email:
caovanphung@hcm.vnn.vn
2. Đại Học An Giang , TP. Long Xuyên, tỉnh An Giang, Vietnam
3. Khoa Khoa Học Môi Trường, Đại Học Murdoch, Murdoch 6150, Australia.
Tóm lược
Chất thải từ sản xuất thâm canh cá Tra làm ô nhiễm nguồn nước mặt vùng đồng bằng
sông Cửu Long ở Việt Nam. Mục đích của nghiên cứu này là xử lý chất thải rắn từ các ao
nuôi cá Tra vùng đồng bằng sông Cửu Long bằng cách dùng bón cho đất ruộng để cây lúa
thu hồi các chất dinh dưỡng như nguồn phân bón thay thế. Thí nghiệm đồng ruộng được
thực hiện từ vụ mùa mưa 2007 và trong 6 vụ lúa kế tiếp bằng cách dùng 3 liều lượng chất
thải rắn (1, 2 và 3 tấn/ha) kết hợp với 1/3 hoặc 2/3 liều lượng phân vô cơ khuyến cáo ở
mức (60N-17P-24K trong mùa mưa và 80N-17.4P-49.8K/ha trong mùa khô tính bằng
kg/ha). Năng suất lúa nhìn chung ở các nghiệm thức đều như nhau ngoại trừ nghiệm thức
chỉ bón 1 tấn chất thải rắn kết hợp với 1/3 lượng phân vô cơ theo khuyến cáo thì năng
suất bị giảm khoảng 0,3 tấn/ha. Tuy vậy, nghiệm thức bón 3 tấn chất thải rắn khi kết hợp
với 1/3 lượng phân vô cơ trong mùa khô lại cho năng suất lúa cao hơn khi sử dụng với
2/3 lượng phân vô cơ . Khi rơm rạ bị lấy đi hết thì cân bằng N và P thường vẫn dương
trong vụ mùa mưa nhưng lại âm trong vụ mùa khô. Để lại rơm rạ thì cân bằng K tăng
thêm rất cao nhưng cân bằng N chỉ dương khi bón chất thải rắn và phân bón vô cơ ở liều
cao. Cân bằng P luôn luôn dương. Trị số trung bình của tổng C, N, Zn và lượng hữu dụng
của P, K gia tăng trong đất qua 6 vụ lúa. Các kết quả này cho thấy chất thải rắn từ ao
nuôi cá Tra thay thế được từ 1/3 đến 2/3 lượng phân vô cơ thường sử dụng cho lúa và
khẳng định rằng chát thải rắn từ ao nuôi cá có thể được tái chế để sử dụng cho lúa để
giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước và giảm chi phí phân bón.
Từ khóa: Cá Tra, Chất thải ao nuôi, ô nhiễm, dinh dưỡng.

1 Corresponding author Cuu Long Rice Research Institute, O’Mon district, Cantho city-Vietnam. Phone No
(84) 710861452. Fax: (84) 710861457. Email: caovanphung@hcm.vnn.vn
Dẫn nhập
Chất thải từ ao nuôi thâm canh cá Tra (Pangasianodon hypophthalmus) đã trở thành chất
gây ô nhiễm cho nguồn nước mặt ở đồng bằng sông Cửu Long của Việt Nam (Phuong,
1998). Từ các ao này, một lượng lớn chất thải lỏng và rắn được thải ra đường nước mà
không qua xử lý. Hậu quả là làm ô nhiễm kênh hoặc sông rạch do phải chứa các chất thải
từ ao nuôi cá giàu dinh dưỡng (đặc biệt là đạm, lân và kali) là vấn đề cần quan tâm.
Nuôi cá Tra ở đồng bằng sông Cửu Long đã có từ lâu nhưng ngành công nghiệp này chỉ
trở nên quan trọng cho xuất khẩu sau năm 2000 với mức tăng trưởng hàng năm khoảng
15-20 %. Tổng sản lượng cá Tra ở đồng bằng sông Cửu Long đã gia tăng 6 lần từ mức
400.000 tấn vào năm 2004 lên đến hơn 1,5 triệu tấn vào năm 2007 với diện tích ao nuôi
vào khoảng 5.000 ha (Phương và CTV.,2008). Để sản xuất một lượng lớn cá này hàng
năm ước lượng có khoảng 450 triệu mét khối chất thải lỏng và rắn từ các ao nuôi được
thải trực tiếp vào nguồn nước (Phương, 1998). Ô nhiễm do chất thải ao nuôi cá vì có hàm
lượng cao chất hữu cơ và dưỡng chất (Pillay, 1992). Lượng chất thải sản sinh ra tùy thuộc
vào số lượng và chất lượng thức ăn (Cowey and Cho, 1991). Tuy nhiên việc kết hợp nuôi
trồng thủy sản vào hẹ thống nông nghiệp hiện hữu được cho là cải thiện được độ phì của
đất và sinh thái bền vững do quản lý tốt và cải thiện độ phì nhiêu đất do tái chế chất thải
(Bartone and Arlosoroff; 1987). Hơn thế nữa, tái chế phân ủ hữu cơ có thể giảm nhu cầu
sử dụng phân hóa học (Falahi-Ardakani et al. 1987).
Việc cung cấp các chất dinh dưỡng trong chất thải rắn cho ruộng lúa cần phải được quản
lý cẩn thận để tránh sự thay đổi rõ rệt trong đất về chất dinh dưỡng hữu dụng. Sự tích tụ
lân trong đất qua thời gian dẫn đến hiện tượng phú dưỡng các đường nước quanh khu vực
như đã xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới (Brookes et al. 1997). Hơn thế nữa, việc cung cấp
dư thừa đạm cho lúa do kết hợp với đạm trong chất thải rắn và phân bón có thể dẫn đến
đỗ ngã làm giảm năng suất lúa. Như vậy bất kỳ sự phối hợp sử dụng chất thải rắn từ ao
nuôi cá phải được tính toán cẩn thận về lượng dưỡng chất thừa và phải có sự điều chỉnh
thích hợp lượng phân bón và thời gian áp dụng. Lượng dinh dưỡng hữu dụng trong chất
thải rắn cũng cần phải được xác định.
Nghiên cứu này nhằm tái chế chất thải rắn từ ao nuôi cá bằng cách sử dụng chúng cho
canh tác lúa để thu hồi chất dinh dưỡng và tận dụng hàm lượng hữu cơ trong chất thải.
Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm xác định giá trị thay thế phân bón của chất thải rắn để
làm thế nào điều chỉnh lượng phân bón khuyến cáo cho lúa.
Vật liệu và phương pháp
Chất thải rắn từ ao nuôi dưới dạng bùn đáy ao có 60% nước được để cho ráo nước
và rồi được ủ để làm phân ủ hữu cơ. Thành phần chất thải rắn trong mùa mưa (Cw) và
mùa khô (Cd) được trình bày trong bảng 1. Phân vô cơ dùng trong thí nghiệm là urea,
super lân và KCl.
Thí nghiệm đồng ruộng về tái chế chất thải rắn được thực hiện qua 6 vụ liên tiếp
bắt đầu từ vụ Hè Thu 2007 và kết thúc vào vụ mùa khô 2010 tại Viện lúa đồng bằng sông
Cửu Long thuộc huyện Ô Môn-TP. Cần Thơ (trên loại đất phù sa Umbri-
EndoOrthiThionic-Gleysols). Đặc tính đất thí nghiệm được trình bày trong bảng 2. Các
nghiệm thức bao gồm phân vô cơ (T1-đối chứng) ở liều lượng khuyến cáo 60N-17.44P-
49.8K/ha cho vụ mùa mưa và 80N-17.4P-49.8K/ha cho vụ mùa khô, tương ứng. Phân hữu
cơ từ bùn đáy ao được áp dụng ở mức 1, 2 or 3 tấn/ha tính theo trọng lượng khô kết hợp
với phân vô cơ ở liều lượng 1/3 (cho các nghiệm thức T2, T3, T4) hoặc 2/3 (cho các
nghiệm thức T5, T6 và T7, tương ứng) lượng phân của lô đối chứng. Thí nghiệm được bố
trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lập lại và kích thước lô 7x7 m.
Giống lúa ngắn ngày Thai Bonet được sạ với liều lượng 100 kg/ha cho cả hai vụ mùa
mưa và mùa khô. Tất cả phân hữu cơ từ bùn đáy ao và 50% phân vô cơ P và K được bón
trước khi sạ. Lượng phân P và K còn lại được bón lúc tượng khối sơ khởi vào thời điểm
35 ngày sau khi gieo (DAS) trong khi N được chia ra làm 3 lần bón lúc (7, 20 và 35 DAS)
với liều lượng 25, 50 và 25 % lượng N tương ứng. Nước ruộng được duy trì ở mức 2 cm
trong suốt vụ.
Các thành phần năng suất được đo trong mẫu thu từ 2 khung vuông 0.5x 0.5 m.
Năng suất thực tế được ghi nhận bằng cách thu hoạch 5 m2 trong mỗi lô. Lúa được phơi
khô, cân và đo ẩm độ. Thu hoạch lúa bằng tay bằng cách cắt 2/3 cây lúa tính từ gốc chừa
lại 1/3 rơm trên ruộng như cách thức mà nông dân thường thực hiện. Lúa được tuốt ngay
trên ruộng và để lại rơm tại chổ. Trong hệ thống lúa 3 vụ, rơm thường được rải đều và
được đốt để dễ dàng cho việc xới đất cho vụ sau. Tuy nhiên , vẫn còn khoảng 1/3 lượng
rơm trên ruộng trong hệ thống lúa 2 vụ bởi vì thời vụ không quá nghiêm nhặt và việc cày
xới có thể được tiến hành ngay cả khi gốc rạ còn hiện diện trên đồng.
Các bon hữu cơ được xác định bằng cách vô cơ hóa ướt; phân tích dưỡng chất (N,
P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn) theo phương pháp chuẩn về đất (Page et al. 1982), cây
trồng (Chapman and Pratt, 1961); nước và mẫu chất thải phân tích theo phương pháp
phân tích hóa học cho nước và chất thải (MCAWW) EPA/600/4/79-020 biên soạn vào
tháng 3 năm 1983. Phân tích thống kê bằng phần mềm IRRISTAT phiên bản 5.1 bằng
phân tích độ biến thiên cân bằng 1 chiều.
Cân bằng dưỡng chất (N, P, K) được tính theo phương cách của Dobermann and Fairhurst
(2000) để ước lượng tổng đầu vào và đầu ra. Các giá trị của Dobermann and Fairhurst
(2000) được thay bằng các trị số có được từ các giá trị đặc thù hiện có. Ngân quỹ dưỡng
liệu của đạm, lân, kali ở hệ thống 2 lúa được tính theo kịch bản khi mà 2/3 lượng rơm
được lấy đi, và khi 100 % lượng rơm rạ được giữ lại xem như cách thức của các chiến
lược quản lý rơm rạ khác nhau.
Kết quả
Trong vụ mùa mưa năm 2007, năng suất lúa không khác biệt nhau ở tất cả các nghiệm
thức. Tuy nhiên, do năng suất lúa thấp biến thiên trong khoảng từ 2.04 đến 2.40 t/ha nên
dinh dưỡng trong vụ này có lẻ không phải là yếu tố hạn chế.
Năng suất lúa gia tăng lên đến 6 t/ha trong vụ mùa khô năm 2008 (Hình. 1). Nghiệm thức
T1 (100 % phân vô cơ ở mức khuyến cáo cho vụ mùa khô) đạt năng suất cao nhất. Tuy
nhiên, nó không cao hơn có ý nghĩa so với các nghiệm thức T2, T5, T6 và T7. Nghiệm
thức T3 có năng suất thấp hơn cho thấy rằng bón 1 t phân hữu cơ bùn đáy ao/ha và giảm
lượng phân bón vô cơ đi chỉ còn 1/3 là không cung cấp đủ dinh dưỡng cho năng suất tối
hảo. Tuy nhiên, khi gia tăng lượng chất thải áp dụng lên tới 2 hoặc 3 t/ha bù đắp lại cho
việc giảm bớt 1/3 lượng phân vô cơ. Hơn thế nữa, việc sử dụng 2/3 lượng phân vô cơ kết
hợp với 1 t chất thải rắn không làm giảm năng suất.
Kết quả phân tích đất, rơm và hạt về nồng độ các chất dinh dưỡng đa lượng, trung lượng
và vi lượng cho thấy không có sự khác biệt nào ở các nghiệm thức trong cả 2 vụ (chỉ trình
bày kết quả phân tích đa lượng trong bảng 4-9). Điều này cho thấy rằng việc sử dụng chất
thải rắn cho canh tác lúa không gây ra tác động tiêu cực nàu cho sinh trưởng của lúa.
Năng suất cao nhất được ghi nhận ở nghiệm thức T7 trong vụ mùa mưa 2008 (vụ thứ 3)
nhưng nó không khác biệt có ý nghĩa thống kê với các nghiệm thức khác. Cũng không có
sự khác biệt nào khi phân tích nồng độ các chất dinh dưỡng trong đất, rơm và hạt. Vụ
mùa khô kế tiếp (vụ thứ 4) cũng không có sự khác bệt nào về năng suất và nồng độ các
chất dinh dưỡng giữa các nghiệm thức. Tuy vật đạm tổng số và lân hữu dụng trong đất
cao ở nghiệm thức tương ứng T7 và T1. Năng suất lúa cao nhất được ghi nhận ở nghiệm
thức T6 trong vụ mùa mưa năm 2009 và nó khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức
khác. Trong khi năng suất thấp nhất tìm thấy ở nghiệm thức T2 do bón phân thấp nhất
nhưng nó không khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức T4. Một lần nữa các nghiệm
thức T1, T3, T4, T5 và T7 có năng suất không khác biệt nhau qua phân tích thống kê.
Nồng độ đạm trong rơm ở nghiệm thức T6 cũng cao nhất; tuy nhiên nó không khác biệt
có ý nghĩa so với các nghiệm thức T1, T3, T5, T7. Nồng độ kali trong thân của T4 là thấp
nhất so với các nghiệm thức khác. Ngược lại, T1 có nồng độ kali cao nhất nhưng nó