Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu sử dụng vi sinh vật phân hủy xác cá tra để chế biến thành phân hữu cơ sinh học phục vụ nông nghiệp

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

215
lượt xem 57
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu sử dụng vi sinh vật phân hủy xác cá tra để chế biến thành phân hữu cơ sinh học phục vụ nông nghiệp tập trung tìm hiểu tỷ lệ và thành phần hóa học của cá tra; đánh giá hiệu lực của các chế phẩm EM đến khả năng phân hủy xác cá tra; đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phân bón sinh hóa hữu cơ lên cây cải ngọt.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu sử dụng vi sinh vật phân hủy xác cá tra để chế biến thành phân hữu cơ sinh học phục vụ nông nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Lê Thị Thảo Sương NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VI SINH VẬT PHÂN HỦY XÁC CÁ TRA ĐỂ CHẾ BIẾN THÀNH PHÂN HỮU CƠ SINH HỌC PHỤC VỤ NÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh - 2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Lê Thị Thảo Sương NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VI SINH VẬT PHÂN HỦY XÁC CÁ TRA ĐỂ CHẾ BIẾN THÀNH PHÂN HỮU CƠ SINH HỌC PHỤC VỤ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Vi sinh vật Mã số: 604240 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN ĐĂNG NGHĨA Thành phố Hồ Chí Minh - 2011
LỜI CAM ĐOAN 0B Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu độc lập của tôi. Những số liệu trong luận văn là trung thực và có nguồn gốc cụ thể, rõ ràng. Các kết quả của luận văn do tác giả thực hiện nghiên cứu và chưa được công bố trong bất cứ công trình khoa học nào. Lê Thị Thảo Sương
Để hoàn thành luận văn này tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới TS. Nguyễn Đăng Nghĩa, người thầy luôn quan tâm hướng dẫn, tận tình giúp đỡ và động viên tôi trong những lúc khó khăn nhất. Tuy có lúc Thầy rất nghiêm khắc nhưng tôi vẫn luôn coi đó là động lực để tôi phấn đấu hơn nữa. Tôi cũng xin được chân thành cảm ơn TS. Đồng Thị Thanh Thu, tuy cô không phải là người hướng dẫn cho tôi nhưng cô đã chỉ bảo tôi rất nhiều khi tôi gặp khó khăn trong quá trình thực nghiệm. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến cô Trần Thanh Thủy và các Cô thuộc phòng thí nghiệm trường Đại học sư phạm TPHCM cùng các anh chị học viên Cao học K.18, K.19 đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành các bước thí nghiệm. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình anh Nguyễn Tiến Thành, tổ 6B, Khu phố 3, phường Thới An, Quận 12 đã nhiệt tình giúp đỡ trong suốt quá trình thực nghiệm đề tài. Và tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, những người luôn động viên, giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập cũng như làm đề tài nghiên cứu.
MỤC LỤC B 1 LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. 3 2T 2T MỤC LỤC ........................................................................................................................ 4 2T T 2 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN ................................................... 7 2T T 2 MỞ ĐẦU........................................................................................................................... 8 2T T 2 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................................ 10 2T T 2 1.1.Phân bón và vai trò của phân bón trong phát triển nông nghiệp .................................................... 10 T 2 T 2 1.1.1.Khái niệm phân hữu cơ sinh học ........................................................................................... 10 T 2 T 2 1.1.2.Sơ lược về lịch sử phát triển phân bón và xu thế cân đối dinh dưỡng trong nông nghiệp ....... 10 T 2 T 2 1.1.3.Giá trị của phân bón hữu cơ sinh học .................................................................................... 11 T 2 T 2 1.1.4.Một số phân hữu cơ sinh học đã được sản xuất ..................................................................... 11 T 2 T 2 1.1.4.1 Phân hữu cơ vi sinh vật ................................................................................................ 11 T 2 2T 1.1.4.2 Phân lân vi sinh ............................................................................................................ 14 T 2 2T 1.1.5 Một số vấn đề về sản xuất và ứng dụng phân bón vi sinh tại Việt Nam ................................. 14 T 2 T 2 1.2. Chế phẩm EM ............................................................................................................................. 15 T 2 2T 1.2.1.Lịch sử nghiên cứu ............................................................................................................... 15 T 2 2T 1.2.2.Thành phần vi sinh vật trong chế phẩm EM .......................................................................... 15 T 2 T 2 1.2.3.Một số ứng dụng của chế phẩm EM...................................................................................... 16 T 2 T 2 1.2.3.1 Ứng dụng trong chăn nuôi............................................................................................. 16 T 2 2T 1.2.3.2 Ứng dụng trong bảo vệ môi trường ............................................................................... 17 T 2 T 2 1.2.3.3 Ứng dụng trong sản xuất phân bón ................................................................................ 18 T 2 T 2 1.2.4 Một số chế phẩm EM được sản xuất tại Việt Nam ................................................................ 20 T 2 T 2 1.3 T 2 T 2 Một số hiểu biết về thành phần dinh dưỡng của cá Tra.............................................................. 22 T 2 T 2 1.3.1.Vị trí phân loại ..................................................................................................................... 22 T 2 2T 1.3.2.Phân bố: ............................................................................................................................... 23 T 2 2T 1.3.3.Đặc điểm sinh học ................................................................................................................ 23 T 2 2T 1.3.4 Thành phần dinh dưỡng ........................................................................................................ 24 T 2 2T 1.4.Thực trạng nuôi cá Tra ở một số tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long ........................................ 25 T 2 T 2
1.4.1.Con giống:............................................................................................................................ 25 T 2 2T 1.4.2.Diện tích nuôi cá Tra ............................................................................................................ 26 T 2 2T 1.4.3.Vấn đề ô nhiễm môi trường: ................................................................................................. 27 T 2 2T 1.4.4.Một số biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường đã và đang áp dụng hiện nay ............................ 29 T 2 T 2 1.4.4.1 Biện pháp kỹ thuật cao .................................................................................................. 29 T 2 2T 1.4.4.2 Biện pháp Thuỷ sinh thực vật ........................................................................................ 29 T 2 T 2 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 31 2T T 2 2.1.Đối tượng .................................................................................................................................... 31 T 2 2T 2.2.Nội dung nghiên cứu:................................................................................................................... 31 T 2 2T 2.3.Phương pháp nghiên cứu:............................................................................................................. 31 T 2 2T Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................... 32 2T T 2 3.1.Tỷ lệ và thành phần hóa học của cá Tra........................................................................................ 32 T 2 T 2 3.2.Đánh giá hiệu lực của các chế phẩm EM đến khả năng phân hủy xác cá tra.................................. 32 T 2 T 2 3.2.1. Ảnh hưởng của EM tới sự thay đổi trạng thái cảm quan của các mẫu thủy phân xác cá Tra.. 33 T 2 T 2 3.2.2. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa học ............................................................................ 36 T 2 T 2 3.2.2.1.Ảnh hưởng của EM tới sự biến đổi hàm lượng đạm tổng số .......................................... 36 T 2 T 2 3.2.2.2 Ảnh hưởng của EM tới sự biến đổi hàm lượng đạm formol ........................................... 38 T 2 T 2 3.2.2.3.Ảnh hưởng của EM tới sự biến đổi hàm lượng đạm NH 3 .............................................. 40 T 2 R R2 T 3.2.2.4.Ảnh hưởng của EM tới sự biến đổi hàm lượng đạm amin .............................................. 41 T 2 T 2 3.3.Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phân bón sinh hóa hữu cơ lên cây cải ngọt. .......................... 45 T 2 T 2 3.3.1. Đánh giá cảm quan .............................................................................................................. 46 T 2 2T 3.3.2.Ảnh hưởng của phân bón lên sự tăng chiều cao của cây ........................................................ 47 T 2 T 2 3.3.3.Ảnh hưởng của phân bón lên năng suất của cây .................................................................... 48 T 2 T 2 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................................ 51 2T 2T 1.Kết luận: ......................................................................................................................................... 51 T 2 T 2 2.Đề nghị: .......................................................................................................................................... 52 T 2 T 2 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 53 2T 2T PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 57 2T T 2
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN 2B EM : effective microorgannic HTX: hợp tác xã KH & CN: Khoa học và công nghệ VSV: vi sinh vật PHCVS: phân hữu cơ vi sinh PHCVSVCN: phân hữu cơ vi sinh vật chức năng HCSH: hữu cơ sinh học ĐBSCL: đồng bằng sông Cửu Long CT: công thức ĐC: đối chứng TBKH: tiến bộ khoa học NN&PTNT: Nông nghiệp và phát triển nông thôn TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
MỞ ĐẦU B 3 Hiện nay, sự phát triển của nền nông nghiệp nước ta đang đi vào mức độ thâm canh cao với việc sử dụng ngày càng nhiều phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật hóa học và các loại nông dược nhằm mục đích khai thác, chạy theo năng suất và sản lượng. Chính vì vậy, với sự canh tác trên đã làm cho đất đai ngày càng thoái hóa, dinh dưỡng bị mất cân đối, mất cân bằng hệ sinh thái trong đất, hệ vi sinh vật trong đất bị phá hủy, tồn dư các chất độc hại trong đất ngày càng cao, nguồn bệnh tích lũy trong đất càng nhiều dẫn đến phát sinh một số dịch hại không dự báo trước. Chính vì vậy, xu hướng quay trở lại nền nông nghiệp hữu cơ với việc tăng cường sử dụng chế phẩm sinh học, phân bón hữu cơ trong canh tác cây trồng đang là xu hướng chung của Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Việc sử dụng phân bón hữu cơ (hữu cơ truyền, hữu cơ sinh học, hữu cơ-khoáng, hữu cơ vi sinh) không những giải quyết được các vấn đề về thoái hóa đất, tránh được ô nhiễm môi trường mà còn mang lại năng suất kinh tế cao cho nền kinh tế nông nghiệp và là tiền đề để có thể “phát triển bền vững”. Trước thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu sử dụng vi sinh vật phân hủy xác cá Tra để chế biến thành phân hữu cơ sinh học phục vụ nông nghiệp” là cần thiết để góp phần trong việc xử lý ô nhiễm môi trường đồng thời tạo ra sản phẩm có giá trị kinh tế để phục vụ cho nông nghiệp. Qua đề tài này, chúng tôi hy vọng có thể mở ra một hướng mới trong việc phát triển dòng phân bón hữu cơ sinh học để ứng dụng vào trong phát triển nông nghiệp. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI U  Khắc phục hiện trạng ô nhiễm trong quá trình nuôi thâm canh cá Tra. Khai thác và tận thu các phế phụ phẩm trong nuôi và chế biến để sản xuất phân hữu cơ sinh học phục vụ nông nghiệp.  Tiết kiệm được ngoại tệ từ việc góp phần giảm lượng phân bón hóa học nhập khẩu.
 Góp phần xử lý ô nhiễm môi trường do sử dụng chất thải trong nuôi trồng và chế biến thủy sản. Giảm nguồn lây lan dịch bệnh do việc thu gom và xử lý xác cá chết trong các ao nuôi.  Chế phẩm phân hữu cơ sinh học được sử dụng tại địa phương làm tăng độ phì nhiêu cho đất, phục vụ cho các qui trình canh tác theo tiêu chuẩn GAP, tăng hiệu quả sản xuất nông nghiệp theo hướng bền vững. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI U • Mục tiêu chung: U U - Sử dụng các chế phẩm Vi sinh hữu hiệu để phân hủy xác cá Tra tạo thành sản phẩm phân bón hữu cơ sinh học phục vụ nông nghiệp. Góp phần tái sử dụng các phế phụ liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao chất lượng nông sản. • Mục tiêu cụ thể: U U - Sử dụng một số chế phẩm EM để phân hủy xác cá Tra trong điều kiện háo khí. - Xác định được loại chế phẩm phù hợp cho hiệu quả phân hủy cao trong điều kiện háo khí. - Xây dựng qui trình chế biến xác cá Tra thành phân bón hữu cơ sinh học chất lượng cao phục vụ canh tác cây trồng. - Khảo nghiệm đánh giá hiệu lực của phân bón chế biến từ xác cá Tra sau phân hủy trên cây rau ăn lá THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI: - Thời gian: tháng 1/2009 đến tháng 7/2011 - Địa điểm: Đề tài được thực hiện tại Trung tâm Nghiên cứu Chuyển giao TBKT Nông nghiệp, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam, số 12 Nguyễn Chí Thanh, phường 2, quận 10, TP/ Hồ Chí Minh.
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU U 4B U 1.1.Phân bón và vai trò của phân bón trong phát triển nông nghiệp 10B 1.1.1.Khái niệm phân hữu cơ sinh học B 2 Phân hữu cơ sinh học là loại phân bón sử dụng quá trình lên men vi sinh vật để hoạt hóa than bùn (rác thải) rồi trộn với các phân bón hóa học (N, P, K), các nguyên tố vi lượng, trung lượng cùng các chất điều hòa kích thích tăng trưởng cho cây trồng.[1] 1.1.2.Sơ lược về lịch sử phát triển phân bón và xu thế cân đối dinh dưỡng trong nông B 3 2 nghiệp Trên thế giới, lịch sử nghiên cứu và sử dụng phân bón đã có từ rất lâu đời và được bắt đầu từ phân hữu cơ. Tại Trung Quốc, 1.500 năm trước công nguyên, người ta đã sử dụng cỏ, thân lá cây đậu và sau đó là phân chuồng để bón ruộng. Đến tận thế kỷ 18 loài người vẫn cho rằng cây hút thức ăn từ mùn trong đất vì vậy chỉ cần bón phân hữu cơ cho cây. [2] Ở Châu Âu, ngay đầu thế kỷ thứ nhất đã có nhiều nghiên cứu về phân bón. Một số học giả đã đưa ra các thuyết khác nhau về “nguồn thức ăn”cho cây, trong đó có thạch cao, muối, nước, đất, mùn, không khí,… Đến năm 1840, nhà bác học người Đức - Liebig đã xuất bản cuốn sách nổi tiếng “Hóa học áp dụng trong ngành canh tác và sinh lý”, được dịch ra nhiều thứ tiếng trên thế giới. Học thuyết của Liebig bác bỏ thuyết mùn mà khẳng định vai trò của muối khoáng trong dinh dưỡng thực vật, đồng thời đề ra lý thuyết cần thiết phải bón trả lại tất cả những chất khoáng mà cây trồng đã lấy đi mới đảm cho thu hoạch mùa màng. Việc khẳng định phân hữu cơ không cung cấp trực tiếp dinh dưỡng cho cây mà phải gián tiếp qua các chất khoáng - sản phẩm của quá trình phân giải chất hữu cơ đã tạo ra tiền đề vững chắc cho các công trình nghiên cứu sau này, làm bùng nổ nền công nghiệp phân bón hóa học trên toàn thế giới. Theo FAO, nhu cầu sử dụng phân hóa học tăng lên với tốc độ vũ bão. [2] Năm 1905, cả thế giới mới sử dụng 1,4 triệu tấn NPK thì đến các năm 1990 lượng phân hóa học đã sử dụng tới 138 triệu tấn, năm 2000 là 144 triệu tấn, năm 2005 là 150 triệu tấn và hiện nay nhu cầu sử dụng phân hóa học của thế giới lên tới 200 triệu tấn. [2]
1.1.3.Giá trị của phân bón hữu cơ sinh học B 4 2 Sử dụng phân hữu cơ sinh học nghĩa là cùng lúc đưa vào đất canh tác 3 loại phân: phân hóa học, phân hữu cơ, phân vi sinh. Ngoài ra nó còn được bổ sung đầy đủ các nguyên tố, các hoạt chất quan trọng mà cây trồng và đất thiếu, từ đó điều chỉnh được hàm lượng dinh dưỡng phù hợp với từng loại cây trồng trên mỗi vùng đất canh tác khác nhau.[1] Ngoài ra, việc sử dụng phân bón hữu cơ sinh học có thể duy trì và tăng độ phì nhiêu của đất trồng về mặt dài hạn, giảm đến mức tối thiểu các loại ô nhiễm do kết quả của sản xuất nông nghiệp gây ra [1] Như vậy, có thể thấy rằng, việc sử dụng phân bón hữu cơ sinh học vừa đảm bảo nhu cầu phát triển bền vững trong khi vẫn đảm bảo khả năng duy trì năng suất cây trồng 1.1.4.Một số phân hữu cơ sinh học đã được sản xuất B 5 2 1.1.4.1 Phân hữu cơ vi sinh vật B 4 Trên thế giới, các loại phân hữu cơ vi sinh (PHCVS) được sử dụng ngày càng nhiều do làm tăng năng suất, giảm chi phí phân khoáng, cải thiện độ phì nhiêu đất và đặc biệt làm tăng chất lượng nông sản. PHCVS là loại phân bón mà thành phần chủ yếu là chất hữu cơ và có chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vật sống có ích ở mật số trên 106 CFU/gam phân. Ở những nước P P có nền nông nghiệp tiến bộ, xu hướng hiện nay là sử dụng những loại PHCVS vừa có hàm lượng hữu cơ cao vừa chứa nhiều chủng VSV có ích để đồng thời giải quyết được nhiều mục tiêu trong nền nông nghiệp hiện đại. Ở Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, Úc đã nghiên cứu sản xuất được những loại PHCVS cao cấp, thành phần chính ngoài chất hữu cơ có chất lượng cao, nhiều chủng vi sinh vật (VSV) có ích còn giàu dinh dưỡng, chất kháng sinh và các hoạt chất sinh học (NPK, trung lượng, vi lượng và các hoạt chất sinh học).[2]
Phân bón vi sinh do Noble Hiltner sản xuất đầu tiên tại Đức năm 1896 và được đặt tên là Nitragin. Sau đó phát triển sản xuất tại một số nước khác như ở Mỹ (1896), Canada (1905), Nga (1907), Anh (1910) và Thụy Điển (1914). [45] Nitragin là loại phân được chế tạo bởi vi khuẩn Rhizolium do Beijerink phân lập năm 1888 và được Fred đặt tên vào năm 1889 dùng để bón cho các loại cây thích hợp họ đậu. Từ đó cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu nhằm ứng dụng và mở rộng việc sản xuất các loại phân bón vi sinh cố định nitơ mà thành phần còn được phối hợp thêm một số vi sinh vật có ích khác như một số xạ khuẩn cố định nitơ sống tự do Frankia spp, Azotobacter spp, các vi khuẩn cố định nitơ sống tự do Clostridium, Pasterium, Beijerinkiaindica, các xạ khuẩn có khả năng giải cellulose, hoặc một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa các nguồn dự trữ phospho và kali ở dạng khó hoà tan với số lượng lớn có trong đất mùn, than bùn, trong các quặng apatit, phosphoric v.v... chuyển chúng thành dạng dễ hoà tan, cây trồng có thể hấp thụ được. [45] Ở Việt Nam, phân VSV cố định đạm cây họ đậu và phân VSV phân giải lân đã được nghiên cứu từ năm 1960. Đến năm 1987, phân Nitragin trên nền chất mang than bùn mới được hoàn thiện. Năm 1991 đã có hơn 10 đơn vị trong cả nước tập trung nghiên cứu phân vi sinh vật. Các nhà khoa học đã phân lập được nhiều chủng vi sinh vật cố định đạm và một số VSV phân giải lân [44] Hiện nay, nhiều loại phân hữu cơ vi sinh đã được nghiên cứu sản xuất và được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận là tiến bộ kỹ thuật. Theo ước tính của Cục Trồng trọt, lượng phân hữu cơ vi sinh sản xuất trong năm 2008 có trên 100 loại với khoảng 1,2 triệu tấn, bước đầu tham gia vào sản xuất nông nghiệp theo hướng hữu cơ. Thị trường cho các sản phẩm dạng này đang dần được mở rộng, trong đó ứng dụng nhiều nhất là các vùng đất cơ giới nhẹ, các vùng trồng rau tập trung như Lâm Đồng, vùng ven Hà Nội và những vùng trồng các loại cây có giá trị kinh tế cao như cà phê, hồ tiêu, thanh long. Có thể ví dụ một kết quả nghiên cứu của đề tài cấp nhà nước KC.04.04, được công nhận là tiến bộ kỹ thuật, cho phép ứng dụng trong sản xuất theo Quyết định số 2421/QĐ/BNN-KHCN ngày 17/8/2004. Sản phẩm của đề tài có tên là Phân hữu cơ vi sinh vật chức năng (PHCVSVCN). PHCVSVCN được sản xuất theo một quy trình chặt chẽ từ nguyên liệu là hữu cơ động vật, phụ phế phẩm của công nghiệp chế biến cà phê với tổ hợp vi sinh vật chức năng đậm đặc (mật độ VSV hữu hiệu từ 106-107 VSV/g phân), P P P P
gồm các VSV cố định đạm, VSV phân giải lân, VSV tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật và VSV đối kháng vi khuẩn và nấm bệnh vùng rễ cây trồng. Các kết quả nghiên cứu đã kết luận sử dụng PHCVSVCN cung cấp N, P cho cây, tăng khả năng trao đổi chất trong cây, tiết kiệm được phân khoáng, cải thiện độ phì nhiêu đất, giảm đầu tư phân hoá học và hạn chế rõ rệt một số bệnh vùng rễ do nấm và vi khuẩn gây ra, đặc biệt là bệnh do Phytophthora.[2] - Công ty Donall từ năm 1989 đã sản xuất tại Thành phố Hồ Chí Minh phân sinh học trên nền than bùn với thương hiệu là Komic. Các loại phân được sản xuất chuyên dùng cho cây mía, cà phê, cao su được bán rộng rãi trên thị trường [4] * Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh lên năng suất và chất lượng cây trồng - Tính toán hiệu quả kinh tế từ một số nghiên cứu ban đầu cho các vùng trồng tiêu ở Đông Nam Bộ cho thấy sử dụng PHCVSVCN với lượng từ 2-4 kg/nọc sẽ giảm được 25- 40 kg N, 25-35 kg P2 O 5 , giảm tỷ lệ bệnh héo rũ từ 16,5% xuống còn 5%, năng suất tiêu R R R R tăng hơn so với chỉ bón phân hoá học từ 7-15%, lợi nhuận 12,3 triệu đồng đối với cà phê.[2] - Theo kết quả nghiên cứu của đề tài KC.04.04 thì sử dụng PHCVSVCN có hiệu quả rõ rệt với nhiều loại cây trồng, trong đó có cây cà phê ở Đông Nam Bộ.[ 2] - Kết quả nghiên cứu bón PHCVSVCN cho thấy: trên cây khoai tây bón PHCVSVCN bằng 1/10 lượng phân chuồng nhưng năng suất khoai tây tăng 16,67%- 19,27%, đồng thời giảm tỷ lệ bệnh héo xanh từ 21,45% xuống dưới 10%. Trên cây cà chua (tại Vĩnh Phúc) bón PHCVSVCN, năng suất cà chua tăng 20,5%, tỷ lệ bệnh héo xanh giảm từ 33,5% xuống còn 24,1%. Trên cây lạc tại tỉnh Hòa Bình, bón PHCVSVCN thay thế được 20% lượng đạm, năng suất vẫn cao hơn đối chứng đồng thời giảm rõ rệt tỷ lệ cây bị bệnh. [2] - Năng suất trái dưa leo trồng tại Thốt Nốt biến động trong khoảng 15,2 – 19,8 tấn/ha. Sử dụng phân hữu cơ vi sinh bã bùn mía, kết hợp nấm Trichoderma-ĐHCT (BBM-Trico) 15 tấn/ha kết hợp tưới dung dịch N cấp II vẫn giữ được năng suất không khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức nông dân mặc dù nông dân sử dụng rất nhiều
lượng phân hoá học. Mặc dù năng suất có thấp hơn nhưng các nghiệm thức sử dụng hoàn toàn phân hữu cơ vi sinh mang lại kết quả trong thực tế sản xuất cho vùng thâm canh rau màu là rất lớn, giúp giảm 300 kg Urê, 1000 kg Super P và 250 kg KCl so với bón phân vô cơ theo nông dân. Với kết quả này cho thấy hiệu quả rõ ràng về hiệu quả và tiềm năng của việc sử dụng hoàn toàn phân hữu cơ vi sinh (BBM-Trico) kết hợp với dung dịch vi khuẩn cố định đạm Gluconacetobacter diazotrophicus vào sản xuất rau màu là có triển vọng trong việc nâng cao năng suất cũng như phẩm chất do hoàn toàn không sử dụng phân hóa học. [7] 1.1.4.2 Phân lân vi sinh B 5 4 Hàm lượng lân tổng số trong nhiều loại đất Việt Nam khá cao, nhất là đất đỏ bazan, nhưng hầu hết các đất lại nghèo lân dễ tiêu. Các nguồn lân hữu cơ trong đất và lân vô cơ bón vào đều cần thiết có sự tham gia phân giải của VSV mới trở lên hữu dụng. VSV phân giải lân vô cơ khó tan thường gặp là Pseudomonas, Agrobacterium, Micrococus,… Hiện nay, nhiều phòng thí nghiệm VSV trong nước đã phân lập được một số chủng VSV phân giải lân có hoạt lực cao ứng dụng trong sản xuất phân lân vi sinh. Tuy nhiên có thể nguồn phân lân vô cơ trong nước khá dồi dào và giá không cao nên nông dân chưa thực sự quan tâm đến phân lân vi sinh bằng các loại phân VSV khác. [2] 1.1.5 Một số vấn đề về sản xuất và ứng dụng phân bón vi sinh tại Việt Nam B 6 2 Phân bón có vai trò hết sức quan trọng đối với tăng năng suất cây trồng, phẩm chất nông sản, góp phần quan trọng về bảo đảm an ninh lương thực, tăng sản phẩm trồng trọt để xuất khẩu. Do vậy giải pháp tăng hiệu quả sử dụng phân bón, giảm chi phí là rất quan trọng. Theo tính toán của Bộ Nông nghiệp, tuỳ theo đất, mùa vụ và cây trồng, phân bón chiếm tỷ lệ từ 30-50% giá thành sản phẩm trồng trọt. Do vậy, việc tăng cường chỉ đạo hướng dẫn sử dụng hiệu quả phân bón thông qua các biện pháp tăng hiệu suất sử dụng phân bón cho cây trồng sẽ góp phần tích cực vào việc hạ giá thành sản xuất, góp phần cải thiện chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm nông sản và hạn chế ô nhiễm môi trường. Với định hướng này, phát triển sản xuất phân bón VSV có chất lượng cao nhằm thay thế từ 20-30% lượng phân vô cơ là cần thiết và khả thi. Mặc dù hiện tại đã có khá nhiều sản phẩm phân vi sinh sản xuất ở trong nước, nhưng một mặt do nông dân ưa sử dụng phân hóa học, mặt khác máy móc thiết bị, điều
kiện và nhân lực nghiên cứu còn hạn chế nên chất lượng phân vi sinh sản xuất trong nước thiếu ổn định, chưa mở rộng được quy mô ứng dụng. Vì vậy đầu tư cho chương trình ứng dụng những tiến bộ mới về công nghệ sinh học nói chung và trong sản xuất phân vi sinh vật nói riêng sẽ tạo ra bước đột phá trong chiến lược quản lý dinh dưỡng cây trồng tổng hợp, tăng sức cạnh tranh các nông sản có chất lượng cao trên thị trường quốc tế. [2] 1.2. Chế phẩm EM 1B 1.2.1.Lịch sử nghiên cứu B 7 2 Chế phẩm EM (effective microorgannic) đã được bắt đầu nghiên cứu bởi Giáo sư Tiến sĩ Teruo Higa (người Nhật Bản) vào những năm 1970. Ông đã phân lập, nuôi cấy trộn lẫn các vi sinh vật có ích được tìm thấy trong môi trường và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và thực phẩm. Ông đã kiên trì đấu tranh cho quan điểm mở rộng các chế phẩm sinh học, giảm thiểu tiến tới đẩy lùi việc sử dụng phân bón hoá học, thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh bằng hoá học. Ông và các cộng sự sau khi nghiên cứu thành công đã đảm nhiệm phân lập, nhân giống và cung cấp công nghệ, kỹ thuật, xây dựng các Trung tâm nghiên cứu công nghệ EM và tham gia xây dựng nhà máy sản xuất chế phẩm EM tại nhiều nước trên thế giới. [15] Hiện nay có khoảng 100 nước ứng dụng chế phẩm sinh học EM trong sản xuất nông nghiệp và xử lý môi trường. Chế phẩm EM được chính thức đưa vào Việt Nam từ tháng 4 năm 1997. 1.2.2.Thành phần vi sinh vật trong chế phẩm EM B 8 2 Chế phẩm EM được tạo ra không phải bằng kỹ thuật di truyền và cũng không chứa các loài vi sinh vật được tạo ra bởi kỹ thuật di truyền. EM rất an toàn, rẻ, và ứng dụng có hiệu quả, cải thiện tốt môi trường. Thành phần chính của chế phẩm chủ yếu là các khuẩn quang hợp tổng hợp chất hữu cơ từ CO 2 và H2 O, vi khuẩn cố định Nitơ (sử R R R R dụng chất hữu cơ của vi khuẩn quang hợp để chuyển Nitơ trong không khí thành các hợp chất Nitơ), xạ khuẩn (sản sinh các kháng sinh ức chế vi sinh vật gây bệnh và phân giải chất hữu cơ), vi khuẩn Lactic (chuyển hoá thức ăn khó tiêu thành thức ăn dễ tiêu hoá), nấm men (sản sinh các vitamin và các axít amin). Các vi sinh vật tạo ra một môi trường
sinh thái đồng nhất, sản sinh ra nhiều sản phẩm khác nhau cùng sinh trưởng, phát triển. Mỗi loại vi sinh vật trong chế phẩm EM có chức năng năng hoạt động riêng của chúng. Các vi sinh vật này đều là những vi sinh vật có lợi chung sống trong cùng một môi trường, chúng sống cộng sinh với nhau, cùng hỗ trợ nhau do vậy hiệu quả họat động tổng hợp của chế phẩm tăng lên rất nhiều. Trong đó loài vi khuẩn quang hợp đóng vai trò chủ chốt, sản phẩm của quá trình quang hợp là nguồn dinh dưỡng quan trọng cho các loài khác trong chế phẩm EM.[20] Việc sản xuất vi sinh vật từ phụ phẩm khá đơn giản và dễ thực hiện: xử lý thô nguồn nguyên liệu phế phụ phẩm từ sản xuất nông nghiệp và các nhà máy chế biến, phối trộn với chế phẩm EM gốc và một vài phụ liệu khác như đạm, kali, rỉ mật…, độ ẩm cuối cùng của hỗn hợp cần đạt từ 45-50%. Nguyên liệu dùng để sản xuất chế phẩm là tận dụng các loại phế phẩm nông nghiệp như: bột bắp, bột cám, vỏ trấu, lõi bắp, vỏ điều, mùn cưa,… với giá thành thấp, nhưng hiệu quả của sản phẩm mang lại giải quyết được nhiều vấn đề bức xúc của xã hội hiện nay [20] 1.2.3.Một số ứng dụng của chế phẩm EM B 9 2 1.2.3.1 Ứng dụng trong chăn nuôi B 6 4 - Làm tăng sức khỏe vật nuôi, tăng cường sức đề kháng và khả năng chống chịu đối với các điều kiện ngoại cảnh - Tăng cường khả năng tiêu hóa 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 ô nhiễm trong chuồng trại chăn nuôi. - Chế phẩm EM có tác dụng đối với mọi vật nuôi, bao gồm các loại gia súc gia cầm và các loài thủy hải sản. - Tác động trực tiếp đến người sản xuất, làm thay đổi phương thức, thói quen tập quán sản xuất dựa vào hóa chất, từng bước áp dụng những công nghệ sinh học, kỹ thuật mới vào sản xuất nhằm nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, bảo vệ môi trường. - Đây là con đường tái sử dụng các chất hữu cơ bằng công nghệ vi sinh vừa xử lý được ô nhiễm nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp, vừa tạo ra phân bón bổ sung có hiệu quả cho sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy hải sản. - Đẩy mạnh công tác ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ vào chăn nuôi.[20]
* Một số công trình ứng dụng sử dụng EM trong chăn nuôi: - 2000, TS. Nguyễn Văn Kiệm, Đại học nông nghiệp Hà Nội, thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thử nghiệm chế phẩm EM trong việc phòng và điều trị bệnh tiêu chảy ở gia súc”, trong đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu thử nghiệm và tiếp thu công nghệ EM trong lĩnh vực nông nghiệp và vệ sinh môi trường” [12] - 2010, Ths. Trần Quang Khánh Vân Khoa Thủy sản, Đại học Nông Lâm Huế thực hiện đề tài: “Đánh giá hiệu quả kinh tế và ảnh hưởng môi trường của việc sử dụng chế phẩm sinh học trong ao nuôi tôm sú xã Quảng Công”. [25] - 2011, triển khai ứng dụng chế phẩm sinh học tại HTX Quang Trung, HTX Tử Mạc, xã Yên Trung (Ý Yên, Nam Định) đã đạt hiệu quả cao. Các trang trại sử dụng chế phẩm sinh học này trong thời gian 3 tháng đều không có hiện tượng con nuôi mắc bệnh, đặc biệt là cúm gia cầm và dịch lở mồm long móng ở lợn, trâu bò; tốc độ tăng trọng của vật nuôi tại các trang trại có bổ sung chế phẩm EM trong thức ăn và nước uống tăng 5-7% so với vật nuôi tại các trang trại khác.[20] - Triển khai ứng dụng chế phẩm EM trong xử lý nguyên liệu trồng nấm, xử lý nền đáy và môi trường nước nuôi tôm sú theo hình thức bán thâm canh và quảng canh cải tiến tại các xã Mỹ Phúc (Mỹ Lộc), Nam Dương (Nam Trực) và các huyện Nghĩa Hưng, Hải Hậu, Giao Thủy.[20] 1.2.3.2 Ứng dụng trong bảo vệ môi trường B 7 4 Có tác dụng tiêu diệt các vi sinh vật gây mùi thối (sinh ra các loại khí H 2 S, SO 2 , R R R R NH 3 ,…), nên khi phun EM vào rác thải, cống rãnh, toa lét, chuồng trại chăn nuôi,.. sẽ R R khử được mùi hôi một cách nhanh chóng. Đồng thời số lượng ruồi, muỗi, ve, các loại côn trùng bay khác giảm hẳn số lượng. Chức năng phân hủy rác thải hữu cơ tiêu diệt các vi sinh vật gây thối, làm tốc độ hóa mùn diễn ra nhanh hơn chỉ sau một ngày.[20] Chế phẩm EM có thể giúp cho hệ vi sinh vật tiết ra các emzyme phân hủy như lignin peroxidase, có khả năng phân hủy các hóa chất nông nghiệp tồn dư, môi trường được cải thiện. Đây là sản phẩm thân thiện môi trường phù hợp với xu hướng của xã hội hướng đến thay thế thuốc hóa học bằng chế phẩm sinh học. [20] - Viện Khoa học nông nghiệp Việt Nam đã sản xuất chế phẩm vi sinh: DW03, DW04 và DW06 từ hỗn hợp 10 chủng thuộc các chi Actinomyces và Bacillus để xử lý chất
thải hữu cơ trong điều kiện yếm khí. Kết quả khảo sát cho thấy, việc bổ sung chế phẩm này đã thúc đẩy sự phát triển của khu hệ vi sinh vật phân hủy chất thải. [6] - Chế phẩm GEM, GEM –P, CTA dùng xử lý mùi hôi tại bãi rác cho kết quả rất khả quan. [23] - Tại Công ty xử lý rác thải thành phố Hồ Chí Minh (HOWADICO) sử dụng chế phẩm EM thứ cấp pha loãng theo tỷ lệ 1/400 phun vào rác thải đô thị sau 3 tuần phun mùi hôi giảm dần; sau 3 tháng theo đánh giá chung của toàn bộ công nhân công trường xử lý rác, mùi hôi giảm khoảng 75-80 %. [37] - Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường tỉnh Vĩnh Long kết hợp với trung tâm CTA đã tiến hành thử nghiệm sử dụng chế phẩm EM để xử lý mùi hôi trong chăn nuôi với lượng dùng 1 lít dung dịch EM thứ cấp 1 % phun cho 1m2 bề mặt chuồng, sau 24 giờ P P mùi hôi đã giảm rõ. Sau 3-4 ngày phun liên tục mùi hôi giảm đến 80 %. [37] - Tại Công ty TAMICO (TP. Hồ Chí Minh): Dùng EM thứ cấp pha loãng 0,5% phun lên tường, sàn nhà nơi chứa da, nơi thuộc da và toàn bộ mặt bằng sản xuất của Công ty; phun thường xuyên 15 ngày liên tục từ ngày thứ 16 trở đi phun cách nhật. Kết quả là mùi hôi giảm rõ rệt, các thông số kiểm nghiệm môi trường đều đạt ở mức cho phép. [37] 1.2.3.3 Ứng dụng trong sản xuất phân bón B 8 4 Hiện nay nhiều chế phẩm vi sinh làm phân bón được sản xuất theo nhiều hướng khác nhau, nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào điều kiện kinh tế, công nghệ. Thành phần vi sinh vật trong các chế phẩm làm phân hữu cơ ở mỗi cơ sở sản xuất khác nhau. Có hai dạng chế phẩm chủ yếu là chế phẩm nấm (ít phổ biến hơn do khó bảo quản và dễ bị nhiễm tạp) và các chế phẩm vi khuẩn rất phổ biến trên thị trường. Hiện nay các chế phẩm vi khuẩn được sản xuất theo nhiều dạng với những ưu nhược điểm khác nhau: dạng trên môi trường thạch, dạng dịch thể, dạng khô, dạng đông khô, nhưng phổ biến nhất hiện nay trên thế giới là dạng bột chất mang. VSV được tẩm vào chất mang, cư ngụ và được bảo vệ chức năng chuyên tính cho đến khi sử dụng. Nguồn chất mang có thể dùng là than bùn, bã mía, bột xenlulo hoặc rác thải hữu cơ nghiền (Đông Nam Á), hoặc bentonit với bột cá (Ấn Độ), còn ở Mỹ hiện nay sử dụng bột Polyacrylamit. [2]
Trên thế giới, một số chế phẩm VSV đang được sử dụng phổ biến và hiệu quả gồm: - Chế phẩm VSV cố định đạm: có các dạng VSV tự do và hội sinh (vi khuẩn Azotobacter, Beijerrinskii, Clostridium,…), chế phẩm cố định nitơ phân tử cộng sinh với cây họ đậu có hoạt tính Nitrozenaza (các loài vi khuẩn Rhizobium), các chế phẩm vi khuẩn hảo khí, yếm khí, xạ khuẩn và nấm. Các chủng VSV này phải được tuyển chọn kỹ lưỡng bảo đảm chúng có cường độ cố định nitơ cao, sức cạnh tranh lớn và tính thích ứng rộng trước khi nhân sinh khối. Vi khuẩn nốt sần đã được sản xuất công nghiệp và trở thành hàng hóa ở châu Âu, Nam Mỹ và Úc. Năm 2000 giá trị hàng hóa của phân vi khuẩn nốt sần trên thế giới đạt khoảng 50 triệu USD, trong đó Mỹ là quốc gia có lượng sử dụng lớn nhất với giá trị là 20 triệu USD. Tại Ấn Độ, phân vi khuẩn nốt sần đã giúp tăng năng suất cây đậu đỗ trung bình tới 13,9% và mang lại lợi nhuận 1.204 Rupi/ha. Ở Đông Nam Á, Thái Lan là nước sử dụng phân vi khuẩn nốt sần nhiều nhất. Thông qua việc sử dụng phân vi khuẩn nốt sần trong giai đoạn 1980-1993, Thái Lan đã tiết kiệm được 143.828 tấn urê. Lợi nhuận của việc nhiễm khuẩn cho đậu phộng mang lại cho mỗi ha là 78,5 USD. Nhiễm khuẩn cho cây bộ đậu không đắt, đầu tư kỹ thuật thấp nhưng mang lại hiệu quả kinh tế cao và đặc biệt quá trình tổng hợp đạm sinh học này không gây ô nhiễm môi trường, nâng cao độ phì đất cải thiện môi trường sinh thái. [2] - Năm 1996, tiến sĩ V.C.Cuevas, đưa ra công nghệ ủ composting với nấm Tricoderma hazianum rifai + than bùn + lá cây pil pil để tạo phân bón vi sinh. [26] Ở Việt Nam các kết quả nghiên cứu cho thấy vi sinh vật cố định đạm làm giàu cho đất từ 50-100 kg N/ha/năm, có thể thay thế được 20-60 kg Urê/ha, giảm tỷ lệ sâu bệnh từ 25-50%. Kết quả nghiên cứu gần đây của Viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệp miền Nam cho thấy chỉ cần bón 10 kg N/ha năng suất tương đương với bón 50 đến 60N trên cùng một điều kiện canh tác. - Các chế phẩm EM Bokasshi để phân hủy mụn xơ dừa làm phân bón hữu cơ sinh học, chế phẩm Zymplex ủ hiếu khí với phân chuồng đạt hiệu quả cao, thời gian ủ nhanh. Đến nay, nhiều viện nghiên cứu về nông nghiệp trong nước như Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, Viện Sinh học
Nhiệt đới,… đã phân lập, tuyển chọn, nhân nuôi trong môi trường thanh trùng các chế phẩm VSV cố định đạm, phân giải lân, phân giải xenlulo có mật độ VSV rất cao, hoạt lực mạnh cung cấp cho sản xuất và chế biến phân hữu cơ đạt kết quả tốt. [2] 1.2.4 Một số chế phẩm EM được sản xuất tại Việt Nam B 0 3 Năm 2009, Trung tâm Ứng dụng tiến bộ KH&CN tỉnh Yên Bái (Sở KH&CN Yên Bái) đã đăng ký và đề xuất thực hiện dự án: “Ứng dụng công nghệ sản xuất chế phẩm vi sinh hữu hiệu EM (Effective Microoganisms) và xây dựng mô hình thử nghiệm xử lý rác thải sinh hoạt trong trồng trọt và chăn nuôi tại thị xã Nghĩa Lộ và huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái”. Đến nay, Trung tâm đã tiếp nhận công nghệ và sản xuất thành công 5 loại chế phẩm E.M thứ cấp đang được sử dụng phổ biến, đó là: 1. Chế phẩm E.M 2: Là dung dịch được sản xuất từ EM gốc, có tác dụng phân giải các chất hữu cơ, khử mùi hôi chuồng trại chăn nuôi, làm sạch môi trường; cải thiện tính chất hoá lý của đất; kích thích tiêu hoá, giúp tăng trưởng vật nuôi. Được dùng trong trồng trọt, chăn nuôi và xử lý môi trường. 2. Chế phẩm E.M 5: Là dung dịch được sản xuất từ EM gốc. Được sử dụng trong trồng trọt, dùng để xua đuổi côn trùng, diệt trừ một số sâu hại; hạn chế, phòng ngừa bệnh tật, sâu hại, tăng cường khả năng đề kháng, chống chịu của cây trồng. 3. Chế phẩm E.M - F.P.E: Là dung dịch chiết xuất cây trồng được lên men từ EM gốc. Dùng trong trồng trọt nhằm bổ sung chất dinh dưỡng, kích thích sinh trưởng cây trồng, làm tăng năng suất và chất lượng cây trồng. 4. Chế phẩm E.M - Bokashi chăn nuôi: Là hỗn hợp các chất hữu cơ lên men với EM 2. Dùng trong chăn nuôi nhằm tăng cường khả năng tiêu hoá và hấp thụ các loại thức ăn tốt hơn, tăng khả năng miễn dịch, chống lại bệnh tật, ngăn chặn mùi hôi trong chuồng trại... 5. Chế phẩm E.M - Bokashi môi trường: Là hỗn hợp các chất hữu cơ lên men với E.M 2. Trong trồng trọt dùng để xử lý đất trồng trước và sau khi thu hoạch, xử lý phế thải nông nghiệp sau thu hoạch. Trong chăn nuôi dùng để xử lý môi trường chuồng trại chăn nuôi, làm giảm thiểu mùi hôi chuồng trại và giúp cho vật nuôi tránh được một số bệnh về hô hấp, bệnh ngoài da...