Tài liệu NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÙN THẢI AO NUÔI TÔM THÂM CANH THÀNH PHÂN HỮU CƠ TẠI HUYỆN ĐẦM DƠI, TỈNH CÀ MAU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Môi trường đất và nước Mã ngành: 62040303 TÊN NCS: NGUYỄN VĂN MẠNH TÊN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÙN THẢI AO NUÔI TÔM THÂM CANH THÀNH PHÂN HỮU CƠ TẠI HUYỆN ĐẦM DƠI, TỈNH CÀ MAU Cần Thơ, 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Môi trường đất và nước Mã ngành: 62040303 TÊN NCS: NGUYỄN VĂN MẠNH TÊN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÙN THẢI AO NUÔI TÔM THÂM CANH THÀNH PHÂN HỮU CƠ TẠI HUYỆN ĐẦM DƠI, TỈNH CÀ MAU Cần Thơ, 2016 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Bùi Thị Nga Người hướng dẫn phụ: TS. Cao Văn Phụng Luận án được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường. Họp tại: ....................................................................... Vào lúc …... giờ …... ngày …....... tháng …...... năm …........ Phản biện 1: Phản biện 2: Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ. Thư viện Quốc gia Việt Nam. Chương 1 GIỚI THIỆU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nuôi thâm canh tôm ven biển đã phát triển nhanh trong những năm gần đây, sản lượng và kim ngạch xuất khẩu luôn tăng hàng năm, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Cà Mau nói riêng và cả nước nói chung. Tuy nhiên, bùn đáy ao nuôi tôm thâm canh chứa hàm lượng dinh dưỡng khá cao; nếu không được quản lý kịp thời sẽ gây ô nhiễm cho môi trường nước ao nuôi và ảnh hưởng đến môi trường đất và nước lân cận khi bùn được sên vét sau mỗi vụ nuôi. Việc thâm canh hóa nghề nuôi tôm đã dẫn đến nhiều hệ lụy như sự tự ô nhiễm, mất cân đối sinh thái vùng ven biển, nhiễm bệnh là nguyên nhân gây thiệt hại nặng nề nhất cho nghề nuôi tôm. Báo cáo về bệnh nhiễm khuẩn trên tôm cho thấy tần số nhiễm bệnh tỉ lệ thuận với mức độ nuôi thâm canh và điều kiện môi trường bất lợi (Alderman and Hastings, 1998). Mặt khác, nuôi tôm thâm canh dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường do lượng lớn bùn đáy ao được thải bỏ sau khi thu hoạch tôm. Nếu lượng bùn này thải trực tiếp ra sông, rạch lân cận là nguy cơ gây phú dưỡng thủy vực và ảnh hưởng xấu đến môi trường nước vùng nuôi; kết quả là tôm dễ bị sốc và dễ bị bệnh (Phạm Thị Tuyết Ngân và ctv, 2011). Cho đến nay, sử dụng bùn thải ao nuôi tôm thâm canh để ủ phân compost vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu. Để ủ được phân từ bùn thải ao nuôi thâm canh, vấn đề được đặt ra là bùn đáy ao nuôi tôm thâm canh sau rửa mặn phải đạt EC dưới ngưỡng gây độc cho cây trồng (EC≤4mS/cm) và được phối trộn với vật liệu hữu cơ ủ phân quy mô nông hộ, không chỉ tái sử dụng nguồn dinh dưỡng trong bùn mà còn giúp giảm ô nhiễm môi trường từ bùn thải ao nuôi tôm thâm canh và góp phần phát triển nghề nuôi tôm được bền vững. Do vậy, đề tài “Nghiên cứu xử lí bùn thải ao nuôi tôm thâm canh thành phân hữu cơ tại huyện Đầm Dơi, tỉnh Cà Mau” đã được thực hiện. 2. Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá lượng bùn và chất dinh dưỡng trong bùn thải từ hoạt động nuôi tôm thâm canh tại huyện Đầm Dơi, tỉnh Cà Mau. Nghiên cứu biện pháp rửa mặn bùn đáy ao nuôi tôm thâm canh đạt giá trị EC dưới ngưỡng gây độc cho cây trồng (EC≤4mS/cm) làm vật liệu chính để ủ phân. Nghiên cứu phối trộn vật liệu hữu cơ có bổ sung chế phẩm sinh học nhằm tạo ra phân compost sử dụng trồng rau quy mô hộ gia đình. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là: Bùn đáy ao nuôi tôm thâm canh, rơm và vỏ trấu, chế phẩm sinh học EcoMarine, nấm Trichoderma spp. Nghiên cứu ủ phân compost với vật liệu là bùn đáy ao nuôi tôm sau rửa mặn và sử dụng phân compost trồng cải ngọt, xà lách và rau muống quy mô nông hộ. 4. Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Tình hình nuôi tôm thâm canh và ô nhiễm môi trường nuôi tại huyện Đầm Dơi tỉnh Cà Mau. Nội dung 2: Đánh giá biến động dinh dưỡng của bùn theo thời gian với điều kiện rửa mặn trong phòng thí nghiệm và ngoài đồng. Nội dung 3: Đánh giá biến động dinh dưỡng trước và sau khi ủ phân compost từ bùn thải ao nuôi tôm thâm canh. Nội dung 4: Đánh giá tăng trưởng của rau trồng trên phân compost theo thời gian. 5. Cấu trúc của luận án Luận án được phân thành 05 chương: Chương 1: Giới thiệu (gồm 3 trang) Chương 2: Tổng quan tài liệu (gồm 25 trang) 2 Chương 3: Phương pháp nghiên cứu (gồm 14 trang) Chương 4: Kết quả và thảo luận (gồm 86 trang) Chương 5: Kết luận và đề xuất (gồm 01 trang) 6. Giả thuyết nghiên cứu Bùn thải ao nuôi tôm thâm canh sau rửa mặn có EC dưới ngưỡng gây độc cây trồng và hàm lượng dinh dưỡng ở mức khá giàu để ủ phân?. Tạo được phân compost từ bùn thải ao nuôi tôm thâm canh và trồng được rau quy mô hộ gia đình?. 7. Điểm mới của luận án Phương pháp rửa mặn bùn đáy ao nuôi tôm thâm canh (EC≤4mS/cm) dưới ngưỡng gây độc cho cây trồng và đánh giá biến động dinh dưỡng trong quá trình rửa mặn. Bùn thải ao nuôi tôm thâm canh ven biển tạo được phân compost và được sử dụng trồng cho cây rau quy mô nông hộ. Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Bùn đáy ao nuôi tôm thâm canh Chất dinh dưỡng trong bùn phụ thuộc chủ yếu vào chế độ quản lý ao nuôi và các nguồn dinh dưỡng đầu vào, bao gồm: mật độ tôm nuôi, tần suất sử dụng chế phẩm sinh học, chất hóa học, liều lượng vôi và Zeolite bón vào ao nuôi, lượng thức ăn sử dụng... (Smith, 1993; Hopkins et al., 1994; Smith, 1996; Latt, 2002). Trong ao nuôi tôm thâm canh có lượng thức ăn dư thừa và vật chất hữu cơ chôn vùi nhiều vào trong đất sẽ tạo điều kiện yếm khí cho vi khuẩn phát triển và gây độc cho nguồn nước ao nuôi (Peterson, 1999). Nguồn nước thải trong nuôi tôm chứa các chất photpho, ammonia, nitrat và chất hữu cơ với hàm lượng cao (Tilley et al., 2002). Lượng bùn sau một vụ nuôi tôm sú ước lượng khoảng 90 m3 /ha với độ ẩm là 73,8%, độ khô là 26,2%, mỗi ha tôm nuôi thải ra khoảng 99 tấn bùn ướt (khoảng 26 tấn bùn khô) trong một vụ nuôi 3 (Latt, 2002). Tuy nhiên, lượng bùn đáy tích tụ sẽ còn cao hơn vào khoảng 291 tấn/ha/vụ (Martin et al., 1998). Lượng đạm và lân tích lũy trong ao từ thức ăn chiếm 7692% N và 70-91% P tổng lượng đầu vào, lượng tích lũy ở bùn đáy ao chiếm 14-53% N và 39-67% P tổng lượng đầu vào (Thakur et al., 2003). Lượng đạm tích lũy trong nước và trong bùn đáy lần lượt là 29% và 28%, tương tự đối với lân là 2% và 40%, lượng bùn thải ra môi trường của mỗi hecta nuôi tôm thâm canh khoảng 18,4 m3 /năm, khi sản xuất ra 1 tấn tôm sú thì thải ra môi trường khoảng 118÷120 kg N và 30÷33 kg P (Nguyễn Thanh Long và Võ Thanh Toàn, 2008). 2. Sơ lược đất mặn và phương pháp rửa mặn Đất bị nhiễm mặn phụ thuộc vào loại đất, khí hậu, chế độ sử dụng nước và các yếu tố thủy lợi (Nikos at el., 2002). Các muối clorua, sunfat, cacbonat hoặc bicacbonat, canxi, magiê, natri và kali có khả năng hòa tan trong nước, thường ở dạng ion hóa là cation và anion (Buckman and Brady, 1967). Kali và natri bicacbonat có thể tồn tại dưới dạng muối rắn, nhưng canxi và magiê bicacbonat chỉ được tìm thấy trong dung dịch đất (Western Fertilizer Handbook, 1995). Độ mặn của dung dịch đất ở mức cao sẽ tác động tiêu cực và có khả năng gây chết cây trồng (USDA, 2002). Muối có trong dung dịch đất cùng với nước trong đất chảy qua các lớp đất và thường có hướng di chuyển đi xuống (Hanson et al., 1999; Van and Patterson, 2001). Theo Mostafazadeh-Fard et al. (2008), đất nhiễm mặn với ba cấp độ nước tưới (4 mS/cm, 9 mS/cm và 12 mS/cm) và bốn mức độ rửa mặn (3%, 20%, 29% và 37%). Kết quả cho thấy, độ mặn của nước thoát ban đầu cao và sau đó bắt đầu giảm và tùy thuộc vào chất lượng và lượng nước rửa mặn. Độ mặn của nước thoát tiếp tục giảm theo thời gian, nước tưới ở độ mặn 4 mS/cm với mức độ rửa mặn 37% là nghiệm thức tốt nhất trong việc tách muối của đất. 4 Nghiên cứu của Tất Anh Thư và Võ Thị Gương (2010b), độ mặn của các mẫu bùn giảm xuống dưới ngưỡng mặn (EC trong đất dưới 4 mS/cm) sau ba tháng rửa mặn vào mùa mưa đối với mô hình tôm thâm canh. Hàm lượng dinh dưỡng trong bùn ao nuôi tôm thâm canh vẫn còn ở khoảng khá giàu sau 3 tháng rửa mặn vào mùa mưa (lân hữu dụng lớn hơn 20mg/kg, đạm hữu dụng trên 30mg/kg). Bùn thải ao nuôi tôm có thể sử dụng cho sản xuất nông nghiệp qua rửa mặn tự nhiên trong mùa mưa khoảng 1-3 tháng. 3. Khái niệm ủ phân compost Quá trình ủ phân compost là một hoạt động tái sử dụng chất thải hữu cơ, là quá trình phân hủy và cố định các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật. Nhiệt độ được sản sinh ra trong quá trình phân hủy sinh học này làm cho nhiệt độ trong khối ủ tăng lên đến mức thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật ưa nhiệt, tạo ra sản phẩm ổn định, không còn mầm bệnh và cỏ dại, có thể dùng để bón cho cây trồng (Haug, 1993). Ủ phân compost hiếu khí là quá trình phân giải các chất thải hữu cơ có sự hiện diện của oxy cho ra CO2 , H2 O, NH3 và năng lượng. Ủ phân compost yếm khí là sự phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy cho ra CH4 , CO 2 , NH4 +, một số gas khác và axít hữu cơ phân tử thấp, NH4 + sau đó được oxy hóa thành NO 3 - bởi vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter (Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm, 2013). 4. Vi sinh trong ủ phân Trong quá trình ủ phân còn có sự tham gia của vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm... là những cơ thể đơn bào, phân bố rộng rãi và chúng đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chuyển hóa vật chất trong thiên nhiên (Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003). Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm (2013) chất thải được phân hủy và ổn định chủ yếu bởi hoạt động của các loài vi 5 khuẩn. Vi khuẩn ưa ấm xuất hiện trước tiên trong khối ủ, sau đó đến vi khuẩn ưa nhiệt. Nấm thường phát triển trong giai đoạn sau của quá trình ủ phân hữu cơ khi chất liệu ủ còn chủ yếu là cellulose và lignin là những thành phần khô khó phân hủy (De Bertoldi et al., 1988). 5. Các nghiên cứu ủ phân từ bùn ao nuôi thủy sản Nghiên cứu của Nemati et al. (2010), phân compost làm từ bùn ao nuôi tôm ủ với các vật liệu hữu cơ được sử dụng để bổ sung hữu cơ cho cây trồng. Theo Karak et al. (2013) cho rằng rơm rạ/rơm lúa mì/cây khoai tây/rơm mù tạt, tỉ lệ 1:1:2:1 với bùn đáy ao cá sản xuất phân hữu cơ có chất lượng tốt hơn. Tỷ lệ phối trộn: 400 kg bùn ao nuôi tôm (khô); 600 kg than bùn (khô); 4 kg rỉ đường; 1 kg vi sinh vật; 50 kg quặng nghèo lân; hỗn hợp có ẩm độ khoảng 5055%, ủ thành khối trong thời gian 3 tuần, sản phẩm phân ủ có chất lượng tương đối tốt (Đặng Đình Kim, 2004). Bùn thải ao nuôi tôm 80% + Lân supper 1% + Phân SA 1% + mụn dừa 18% bổ sung thêm chế phẩm vi sinh để ủ phân và trồng thử nghiệm hành lá cho kết quả khá tốt (Lê Ngọc Hùng và ctv, 2008). Theo Hà Thanh Toàn (2010), chế phẩm sinh học gồm hỗn hợp nấm Trichoderma và các nhóm vi khuẩn phân hủy cellulose, tinh bột, protein giúp xử lí rác thải hữu cơ hiệu quả; tỉ lệ C/N của khối rác ủ, lượng khí CH4 và CO2 sinh ra thấp. Chế phẩm sinh học thúc đẩy quá trình mùn hóa và giảm thời gian ủ rác từ 2835 ngày xuống còn 21 ngày. Theo công bố tiêu chuẩn của Công ty TNHH Virbac Việt Nam thì thành phần chủ yếu của chế phẩm EcoMarine gồm: Bacillus licheniformis, Bacillus pumilus, Bacillus Megaterium, Bacillus Mesentericus, Bacillus Subtilis, Aspergilus Niger, Nitrosomonas, Nitrobacter, các enzym Protease, Lipase, Alpha-Amylase, Xylanase. Chế phẩm có tác dụng cải thiện môi trường bùn đáy ao, phân hủy chất hữu cơ, thức ăn dư thừa, chất thải của tôm, cá, xác tảo và bùn cháo. 6 Trong tự nhiên có nhiều loại vi sinh vật có khả năng phân hủy tốt các chất thải hữu cơ, một trong các loài này là nấm hoại sinh Trichoderma có khả năng phân hủy cellulose trong hợp chất hữu cơ (Phạm Văn Kim, 1998; Gams và Biselt, 1998). Chất hữu cơ trong đất được phân hủy nhanh hơn nhờ các men phân hủy glucose, cellulose do nấm Trichoderma tiết ra trong hoạt động sống (Nguyễn Văn Tuất và Lê Văn Thuyết, 2000). Nấm Trichoderma có khả năng phân hủy tốt xác bã thực vật, hữu dụng trong quá trình ủ phân hữu cơ, Nghiên cứu của Dương Minh và ctv (2003) cho thấy sau 9 tuần xử lí 7 loại xác bã thực vật như: lục bình, thân đậu nành, thân và lá bắp, thân chuối, rơm và vỏ trấu bằng Trichoderma spp. thì các thực vật đều bị phân hủy cao tới 25,9%. Theo Bowen and Harper (1990), thấy rằng Trichoderma có thể phân hủy 20% cellulose của rơm nguyên cọng sau 84 ngày xử lí. Tóm lược chương 2: Tổng hợp, đánh giá các phương pháp và kết qủa nghiên cứu về sự tích tụ dinh dưỡng trong bùn thải ao nuôi tôm thâm canh, ảnh hưởng bất lợi của bùn thải đến môi trường đất, nước và tôm, cá sinh sống dưới nước; một số phương pháp rửa mặn đất; một số nghiên cứu ủ phân từ bùn thải ao nuôi thủy sản và một số chế phẩm sinh học có khả năng phân hủy chất hữu cơ được ứng dụng trong quá trình ủ phân. Chương 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nuôi tôm thâm canh và ô nhiễm môi trường nuôi tại huyện Đầm Dơi tỉnh Cà Mau Thu thập số liệu thứ cấp: tổng diện tích nuôi tôm thâm canh, tỉ lệ phầm trăm loại tôm nuôi (tôm sú/tôm thẻ), phương pháp quản lý môi trường trong nuôi tôm thâm canh. 7 Thu thập thông tin sơ cấp: diện tích, đối tượng, năng suất, số vụ nuôi trong năm, thời gian của mỗi vụ nuôi; nguyên nhân của những thuận lợi và những khó khăn trong nuôi tôm; phương pháp quản lý nước thải, bùn thải được sên vét sau vụ nuôi. Phân tích hàm lượng CHC, TN, TP trong bùn, từ đó đánh giá tổng lượng hữu cơ, tổng đạm và tổng lân thải ra môi trường mỗi năm trên địa bàn huyện Đầm Dơi. 2. Biến động dinh dưỡng của bùn theo thời gian với điều kiện rửa mặn trong phòng thí nghiệm và ngoài đồng 2.1 Rửa mặn bùn trong phòng thí nghiệm Thí nghiệm 2 nhân tố được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 9 nghiệm thức và 3 lần lặp lại: nước dùng để rửa mặn ở 3 mức độ mặn là: nước 0ppt, 2ppt và 4ppt; bề dầy lớp bùn có 3 mức độ là: 0-10cm, 0-20cm, 0-30cm. Phân tích sa cấu của bùn trước khi rửa mặn; theo dõi thời gian để lượng nước rửa mặn thoát hết qua ống chứa bùn; đo EC và Na+ của nước rửa ban đầu và nước thoát sau mỗi lần rửa mặn với bề dầy lớp nước 5cm. Phân tích mẫu ban đầu và kết thúc thí nghiệm TC, TN, TP, NH4 + và NO 3 -, AP, TK, EC, pH, CEC, Cl-, Na+. 2.2 Rửa mặn bùn ngoài đồng Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 nghiệm thức và 3 lần lặp lại. Bề dầy lớp bùn 0-10cm, 0-20cm, 0-30cm rửa mặn bằng nước mưa trong 3 tháng vào mùa mưa. Thu mẫu: lần 1 trước khi tiến hành rửa mặn (đầu mùa mưa); lần 2 khi thời gian rửa mặn được 60 ngày; lần 3 khi thời gian rửa mặn được 90 ngày. Phân tích các chỉ tiêu TC, TN, TP, NH4 + và NO3 -, TK, EC, pH. 8 3. Biến động dinh dưỡng trước và sau khi ủ phân compost từ bùn thải ao nuôi tôm thâm canh Bùn đáy ao nuôi tôm thâm canh sau khi rửa mặn đạt EC≤4 mS/cm; rơm rạ và vỏ trấu được phân tích C tổng, TN, TP, ẩm độ. Từ chỉ tiêu phân tích phối trộn khối ủ có tỉ lệ C/N là 35/1, với tỉ lệ thành phần như Bảng 1. Bảng 1: Thành phần phối trộn nguyên liệu Nghiệm thức Bùn Bùn-Rơm Bùn-Trấu Bùn-Rơm-Trấu C/N 7,57 35 35 35 Tỉ lệ khô 1 1 : 0,23 1 : 0,2 1 : 0,11 : 0,11 Tỉ lệ tươi 1,18 1,18 : 0,42 1,18 : 0,24 1,18 : 0,2 : 0,13 3.1 Thí nghiệm với nấm Trichoderma Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 4 nghiệm thức, 3 lần lặp lại với phương pháp ủ nóng hiếu khí. Bột nấm Trichoderma được hòa tan với nước tưới vào nguyên liệu ủ, liều lượng 30 g/m3 chất ủ, ẩm độ khoảng 60-70%. Sau đó phủ bạt xung quanh khối ủ để tránh mất nhiệt và thoát hơi nước. Trong 45 ngày ủ đầu tiên thì tiến hành xới đảo khối ủ 1 lần/tuần, sau 45 ngày bắt đầu xới đảo 2 lần/tuần đến khi kết thúc thí nghiệm (75 ngày). Các nghiệm thức ủ không nấm (4 nghiệm thức đối chứng) được tiến hành tương tự như có bổ sung nấm. 3.2 Thí nghiệm với Ecomarine và Trichoderma Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 8 nghiệm thức, 3 lần lặp lại với phương pháp ủ nóng hiếu khí. Bột Ecomarine được hòa tan với nước và tưới vào nguyên liệu ủ, liều lượng 30 g/1m3 chất ủ, ẩm độ khoảng 60-70%. Sau đó phủ bạt xung quanh khối ủ để tránh mất nhiệt và thoát hơi nước. Trong 45 ngày ủ đầu tiên thì tiến hành xới đảo khối ủ 1 lần/tuần, sau 45 ngày bắt đầu xới đảo 2 lần/tuần đến khi kết thúc thí nghiệm (75 ngày). Các nghiệm thức ủ nấm Ecomarine + Trichoderma spp. được 9 tiến hành đồng thời và tương tự với thí nghiệm Ecomarine, nhưng với liều lượng (15g Ecomarine + 15g Trichoderma spp.)/1m3 chất ủ. 3.3. Phương pháp thu và phân tích mẫu Thu mẫu: lần 1 lúc trước khi ủ phân; lần 2 khi ủ phân được 45 ngày; lần 3 khi ủ phân được 75 ngày (kết thúc quá trình ủ phân). Nhiệt độ được đo mỗi ngày vào buổi sáng, ẩm độ được ghi nhận 3 ngày/lần trong suốt thời gian ủ phân. Phân tích các chỉ tiêu: TC, TN, TP, NH4 + và NO 3 -, AP, TK, AK, EC, pH trước và sau ủ phân. 4. Đánh giá tăng trưởng của rau trồng trên phân compost theo thời gian Thí nghiệm trồng 3 loại rau: Cải ngọt (Brassica integrifolia), Xà lách (Lactuca sativa var. capitata L.), Rau muống (Ipomoea aquatica) được bố trí khối hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 4 nghiệm thức với liều lượng phân khác nhau, 3 lần lặp lại và được trồng 2 vụ liên tiếp để theo dõi về sinh trưởng và phát triển của rau. Sử dụng phân compost của nghiệm thức Bùn-Rơm-EcoMarineTrichoderma để trồng rau, vì có hàm lượng TN, TP và TK cao nhất. Theo dõi sự tăng trưởng của rau gồm: chiều cao cây (cm); chiều dài lá (cm); chiều rộng lá (cm); đếm số lá; xác định năng suất và mật độ cây lúc thu hoạch. 5. Xử lí số liệu Số liệu được phân tích bằng phương pháp biến động 1 chiều ANOVA ở mức ý nghĩa 5% của phần mềm SPSS 16.0. Phép thử độ khác biệt nhỏ nhất có ý nghĩa (Duncan) được dùng để phân biệt sự khác biệt của giá trị trung bình giữa các nghiệm thức. Phép thử T-test để đánh giá sự khác biệt của một nghiệm thức tại thời điểm bắt đầu thí nghiệm và kết thúc thí nghiệm ở mức ý nghĩa 5%. 10 Tóm lược chương 3: Căn cứ vào kết quả điều tra phỏng vấn về thực trạng và tình hình ô nhiễm môi trường nuôi tôm, từ đó đề ra hướng nghiên cứu giải pháp xử lí bao gồm: thí nghiệm rửa mặn bùn thải ao nuôi tôm trong phòng, ngoài đồng đạt EC dưới ngưỡng gây độc cây trồng; dùng chất hữu cơ phối trộn với bùn thải để ủ phân compost có bổ sung chế phẩm sinh học; trồng thử nghiệm 3 loại rau ăn lá trên phân compost đã ủ nhằm đánh giá sự thích nghi của rau thông qua các chỉ tiêu sinh trưởng. Các phương pháp phân tích, phương pháp tính toán và thống kê số liệu của mỗi nội dung nghiên cứu đã được trình bày chi tiết. Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1. Tình hình nuôi tôm thâm canh và ô nhiễm môi trường nuôi tại huyện Đầm Dơi tỉnh Cà Mau 1.1 Tình hình nuôi tôm tại Đầm Dơi - Cà Mau Kết quả điều tra cho thấy, tổng diện tích nuôi tôm thâm canh trên địa bàn huyện Đầm Dơi là 1.923 ha, chiếm 2,33% diện tích đất tự nhiên toàn huyện. Bảng 2: Mật độ và năng suất của tôm nuôi thâm canh Đối tượng nuôi T. thẻ T. sú Số vụ Thời gian nuôi (ngày) nuôi Từ Đến vụ/năm a a a 93,9 ±2,2 8,80 ±0,3 2,57 ±0,7 72,8±1,0 97,8±1,5 b b b 7 0 3 27,5 ±1,5 5,08 ±0,4 1,54 ±0,1 140,8±3, 168,8±4,8 5 4 (a,b) theo sau8thì không khác biệt Ghi chú: Sai số = ±S.E, n=13. Các5cột có cùng ký tự Mật độ con/m2 Năng suất tấn/ha/vụ có ý nghĩa 5% qua phép thử T-Test. Mật độ tôm nuôi có liên quan mật thiết với năng suất tôm trong các mô hình nuôi, năng suất tôm sú trung bình đạt 5,08±0,45 tấn/ha/vụ và tôm thẻ 8,8±0,30 tấn/ha/vụ, năng suất biến động theo mật độ nuôi. Thời gian nuôi tôm sú trung bình 141-169 ngày (1,54 vụ/năm) và tôm thẻ 73-98 ngày (2,57 vụ/năm) (Bảng 2). Mật độ tôm nuôi với năng 11 suất có mối tương quan thuận chặt chẽ với hệ số tương quan R2 =0,931, ở mức ý nghĩa 5%. 1.2 Thuận lợi và khó khăn của nghề nuôi tôm Kết quả điều tra 60 hộ nuôi tôm cho thấy, có 10% hộ nuôi được thuận lợi và 90% hộ gặp khó khăn trong hoạt động nuôi tôm. Trong thuận lợi: có 48,3% ý kiến cho rằng nguyên nhân của thuận lợi chủ yếu là tôm giống có chất lượng tốt, có 66,6% ý kiến cho rằng do trình độ kỹ thuật cao, khoảng 25% ý kiến cho rằng do môi trường ít ô nhiễm và 26,7% là do thời tiết thuận lợi. Trong khó khăn: có 85% ý kiến cho rằng do dịch bệnh và 40% do môi trường nuôi ô nhiễm là 2 nguyên nhân khó khăn chủ yếu của người nuôi tôm. Đồng thời có 23,3% ý kiến cho rằng khó khăn do thời tiết khắc nghiệt và 18,3% có kỹ thuật nuôi tôm còn hạn chế. Tổng diện tích chứa bùn trên địa bàn huyện là 72,49 ha, chiếm 3,77% tổng diện tích nuôi tôm thâm canh toàn huyện (1.923 ha), diện tích này không đảm bảo sức chứa sau một khoảng thời gian dài của hoạt động sản xuất. Tổng số 2.142 hộ nuôi tôm thâm canh, trong đó có 1.624 hộ có khu chứa bùn chiếm 75,82%, có 518 hộ không có khu chứa bùn chiếm 24,18%, nên sên vét bùn thải trực tiếp ra sông, với hàm lượng dinh dưỡng như Bảng 3. Bảng 3: Lượng bùn và nước thải cuối vụ nuôi tôm Đối tượng nuôi Tôm thẻ Tôm sú Bùn thải (m3 /ha/vụ) 93,77b ±0,60 111,92a±1,34 Nước thải (m3 /ha/vụ) 14.306b ±82,65 15.030a±56,23 Ghi chú: Sai số = ±S.E, n=13. Các cột có cùng ký tự (a, b) theo sau thì không khác biệt có ý nghĩa 5% qua phép thử T-Test. 2. Lượng thải ra môi trường 2.1 Lượng bùn thải Kết quả điều tra cho thấy, chu kỳ nuôi tôm sú trung bình là 1,54 vụ/năm và tôm thẻ là 2,57 vụ/năm; lượng bùn thải tôm thẻ là 93,77 m3 /ha/vụ và tôm sú là 111,92 m3 /ha/vụ; có 83,4% lượng bùn bơm vào nơi chứa và 16,6% lượng 12 bùn thải ra sông. Ước tính tổng lượng bùn thải ra môi trường trên địa bàn huyện trong một năm là 434.384 m3 , trong đó có 362.276 m3 bùn được bơm vào nơi chứa và 72.108 m3 bùn được bơm trực tiếp ra sông. 2.2 Lượng chất thải Trung bình lượng CHC, TN và TP trong bùn ao nuôi tôm thẻ lần lượt là 2,32 tấn/ha/năm, 98,87 kg/ha/năm và 115,35 kg/ha/năm, ao nuôi tôm sú lần lượt là 1,72 tấn/ha/năm, 102,14 kg/ha/năm và 118,1 kg/ha/năm. Lượng TP trong bùn ao nuôi tôm thẻ lớn hơn và khác biệt có ý nghĩa so với ao nuôi tôm sú là (Bảng 4). Bảng 4: Lượng chất dinh dưỡng trong bùn Đối tượng nuôi Tôm thẻ Tôm sú Trung bình Chất hữu cơ (tấn/ha/năm) 2,32a±0,06 1,72a±0,11 2,02 Tổng đạm (kg/ha/năm) 98,87a±4,76 102,14a±8,57 100,51 Tổng lân (kg/ha/năm) 115,35a±4,75 72,68b ±3,93 94,02 Ghi chú: Sai số = ±S.E, n=3. Các cột có cùng ký tự (a,b) theo sau thì không khác biệt có ý nghĩa 5% qua phép thử T-Test. Tổng lượng CHC, TN và TP (gồm tôm sú và tôm thẻ) thải ra môi trường theo thứ tự lần lượt là 4.030 tấn/năm, 199,0 tấn/năm và 186,1 tấn/năm, trong đó lượng thải trực tiếp ra sông theo thứ tự là 669 tấn/năm, 33 tấn/năm và 30,9 tấn/năm (Bảng 5). Bảng 5: Lượng chất dinh dưỡng thải ra môi trường Nơi thải Thải ra sông Thải vào nơi chứa Tổng số Chất hữu cơ (tấn/năm) 669 3.361 4.030 Tổng đạm (tấn/năm) 33,0 166,0 199,0 Tổng lân (tấn/năm) 30,9 155,2 186,1 Tóm lại, nuôi tôm thâm canh đã phát sinh nhiều chất thải chứa hàm lượng dinh dưỡng cao; CHC, TN và TP thải ra môi trường lần lượt là 4.030 tấn/năm, 199,0 tấn/năm và 186,1 tấn/năm. Trong đó lượng thải trực tiếp ra sông theo thứ tự là 669 tấn/năm, 33 tấn/năm và 30,9 tấn/năm. Theo 13 thang đánh giá của Chiurin (1951, 1972); Kyuma (1976); Lê Văn Căn (1978), dinh dưỡng trong bùn có hàm lượng CHC thuộc dạng nghèo, nhưng TN và TP trong bùn đạt ở mức khá và giàu. Vì vậy thực tế yêu cầu cần phải có các nghiên cứu về phương pháp quản lý, xử lí hoặc tái sử dụng bùn ao nuôi tôm phục vụ cho trồng cây nông nghiệp là cần thiết nhằm giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường, tác động xấu đến nghề nuôi tôm ven biển. Nhưng để thực hiện được nghiên cứu này trước hết phải rửa mặn bùn đạt EC dưới ngưỡng gây độc cho cây trồng (EC≤4 mS/cm) là điều tiên quyết. 2. Biến động dinh dưỡng của bùn theo thời gian với điều kiện rửa mặn trong phòng thí nghiệm và ngoài đồng 2.1 Rửa mặn trong phòng thí nghiệm 2.1.2 Biến động lượng nước và thời gian Bảng 6: Lượng nước và thời gian rửa mặn bùn Nghiệm thức 10cm 20cm 30cm TB 0ppt Lượng nước 30 35 40 35 Độ mặn của nước rửa 2ppt 4ppt Thời Lượng Thời Lượng Thời gian nước gian nước gian 133,4 30 139,3 40 162,1 195,6 35 182,6 40 174,8 211,7 40 214,9 45 244,2 180,2 35 179,9 41,67 193,7 Ghi chú: Sai số = ±S.E, n=3, TB trung bình; cột lượng nước đơn vị tính (cm); cột thời gian đơn vị tính (ngày). Các nghiệm thức có bề dầy lớp bùn lớn hơn sẽ có thời gian rửa mặn lâu hơn và tiêu tốn lượng nước rửa nhiều hơn. Đồng thời khi rửa nước có độ mặn 2ppt và 4ppt sẽ tiêu tốn lượng nước rửa nhiều hơn và thời gian cũng lâu hơn so với sử dụng nước có độ mặn 0ppt. Như vậy, sử dụng nước rửa có độ mặn 0ppt sẽ đạt hiệu quả giảm mặn bùn cao hơn so với sử dụng nước có độ mặn 2ppt và 4ppt. 14 2.1.3 Biến động EC của bùn Kết quả cho thấy EC của mỗi nghiệm thức biến động giảm ở thời điểm trước và sau rửa mặn, EC các nghiệm thức giảm từ 28,5 mS/cm đến khoảng 1,73-4,23 mS/cm. Khi EC≤4mS/cm sẽ không ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây trồng (Slavich and Betterson, 1990). Hình 1 thể hiện sự tương quan của EC nước thoát với EC của bùn khi rửa mặn trong phòng thí nghiệm, phương trình tương quan có dạng y = x + 1,179; với hệ số tương quan R2 =0,85; độ tin cậy 95%. Có thể căn cứ vào phương trình tương quan này để xác định EC bùn thông qua đo EC của nước thoát trong quá trình rửa mặn. Hình 1: Tương quan giữa EC nước thoát và EC bùn Hình 2: Tương quan giữa EC bùn với thời gian rửa mặn Ghi chú: Phương trình tương quan của các nghiệm thức tính từ phía dưới lên trên biểu đồ có độ tin cậy 95%. Ln(x) = Log e(x). Y1 = -11,2ln(x) + 57,37; R² = 0,988; Y2 = -11,3ln(x) + 60,22; R² = 0,982; Y3 = -11,2ln(x) + 61,92; R² = 0,975; Y4 = -16,1ln(x) + 88,42; R² = 0,920; Y5 = -17,7ln(x) + 98,01; R² = 0,943; Y6 = -16,4ln(x) + 94,07;R² = 0,930; Y7 = -17,0ln(x) + 97,28; R² = 0,891; Y8 = -15,8ln(x) + 93,74; R² = 0,852; Y9 = -15,9ln(x) + 95,69;R² = 0,887. 15 Dựa vào phương trình tương quan ở Hình 2 để xác định thời gian cần thiết để rửa mặn bùn đạt một giá trị EC nhất định. Hình 3: Tương quan giữa EC bùn với lượng nước Ghi chú: Phương trình tương quan của các nghiệm thức tính từ phía dưới lên trên biểu đồ có độ tin cậy 95%. Ln(x) = Log e(x). Y1 = -11,4ln(x) + 40,85;R² = 0,987; Y2 = -11,6ln(x) + 43,29; R² = 0,991; Y3 = -11,3ln(x) + 45,12; R² = 0,965; Y4 = -15,4ln(x) + 58,81; R² = 0,939; Y5 = -16,0ln(x) + 63,31; R² = 0,947; Y6 = -15,5ln(x) + 62,99; R² = 0,906; Y7 = -14,5ln(x) + 60,63; R² = 0,948; Y8 = -14,6ln(x) + 61,89; R² = 0,887; Y9 = -14,3ln(x) + 62,75; R² = 0,914 . Dựa vào phương trình tương quan ở Hình 3 để xác định lượng nước cần thiết để rửa mặn bùn đạt giá trị EC nhất định. Tóm lại, nghiên cứu rửa mặn trong phòng thí nghiệm cho thấy, EC bùn giảm dần khi tăng dần thời gian và lượng nước rửa mặn. Với EC bùn trước rửa mặn là 28,5mS/cm và bề dầy lớp bùn rửa mặn ≤30 cm, EC bùn giảm về 1,734,23mS/cm sau thời gian rửa mặn 133,4-244,2 ngày và tiêu tốn lượng nước từ 30-45cm. Khi nước rửa có cùng độ mặn, bề dầy lớp bùn nhỏ hơn thì EC sẽ giảm nhanh và ngược lại. Các nghiệm thức có bề dầy lớp bùn giống nhau, EC giảm nhanh hơn ở nghiệm thức có nồng độ muối nước rửa thấp hơn. Nhìn chung, sử dụng nước rửa có nồng độ muối thấp (2ppt và 4ppt) sẽ không mang lại hiệu quả cao 16 hơn so với nước 0ppt, đồng thời bề dầy lớp bùn nhỏ hơn thì thời gian rửa mặn sẽ nhanh hơn. 2.1.4 Biến động hàm lượng dinh dưỡng Trong điều kiện phòng thí nghiệm, với thời gian rửa mặn 180 ngày bùn có giá trị EC giảm từ 28,5 mS/cm đến 2,02 mS/cm và 3,21 mS/cm với nước rửa có độ mặn 0ppt và 2ppt tương ứng, nhưng nước rửa có độ mặn 4ppt thì EC của bùn giảm còn 4,04mS/cm với thời gian 194 ngày. Ở độ mặn nước rửa 0ppt, trung bình chất hữu cơ trong bùn là 2,62% ở mức nghèo, đạm NH4 + là 34,66 mg/kg và lân dễ tiêu 98,44 mg/kg ở mức nghèo và rất cao, kali tổng 1,42% ở mức trung bình. 2.2 Rửa mặn ngoài đồng Dựa theo bề dầy lớp bùn và độ mặn nước dùng để rửa mặn hiệu quả nhất trong phòng thí nghiệm để bố trí thí nghiệm rửa mặn ngoài đồng. 2.2.1 Lượng nước mưa rửa mặn Trong 90 ngày rửa mặn tổng lượng mưa đạt 822 mm lớn hơn gấp 4 lần so với bề dầy lớp bùn rửa mặn, trung bình 9,13 mm/ngày. Tuy lượng mưa lớn nhưng phân phối không đều nên chưa phát huy được tối đa hiệu quả rửa mặn. Khi mưa lớn, một lượng nước chảy tràn trên bề mặt lớp bùn nên không tác dụng làm giảm nồng độ Na+, Cl-, EC của lớp bùn rửa mặn. Ngược lại, do lượng mưa phân phối không đều theo thời gian, lượng nước rửa mặn không liên tục trong khoảng thời gian không mưa nên làm cho muối di chuyển ngược lên bề mặt lớp bùn rửa mặn. Bảng 7: Diễn biến lượng mưa trong 90 ngày rửa mặn Chỉ tiêu Lượng mưa (mm) Lượng nước mưa phân bổ theo thời gian (mm) 01 00 15 280 Thời gian (ngày) 30 45 60 538 636 730 75 788 90 822 00 280 258 58 34 98 94 Ghi chú: Số liệu theo Trung tâm khí tượng thủy văn tỉnh Cà Mau, 2013. 17