Tài liệu Nghiên cứu tái sử dụng rơm rạ làm phân bón cho cây lúa tại tỉnh hưng yên nhằm cải tạo độ phì nhiêu của đất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Đặng Thùy Anh NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG RƠM RẠ LÀM PHÂN BÓN CHO CÂY LÚA TẠI TỈNH HƢNG YÊN NHẰM CẢI TẠO ĐỘ PHÌ NHIÊU CỦA ĐẤT, GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Đặng Thùy Anh NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG RƠM RẠ LÀM PHÂN BÓN CHO CÂY LÚA TẠI TỈNH HƢNG YÊN NHẰM CẢI TẠO ĐỘ PHÌ NHIÊU CỦA ĐẤT, GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG Chuyên ngành : Khoa học môi trƣờng Mã số : 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. Mai Văn Trịnh CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS. Trầ n Văn Thu ̣y Hà Nội - 2015 LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp trong chương trình đào tạo Thạc sỹ Khoa học Môi trường của tôi được hoàn thành là kết quả của quá trình học tập, rèn luyện và tích lũy kiến thức tại Khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội. Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Môi trường đã quan tâm và tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường. Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS.Tiến sĩ Mai Văn Trịnh và PGS. TS. Nguyễn Kiều Băng Tâm đã tận tình hướng dẫn, định hướng và tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành luận văn được tốt nhất. Đồng thời, tôi cũng xin cảm ơn lãnh đạo UBND các cấp, cộng đồng tỉnh Hưng Yên cùng lãnh đạo và các anh chị đồng nghiệp tại Viện Môi trường Nông nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quí báu của các thầy cô và các bạn. Hà Nội, tháng 12 năm 2015 Học viên Đặng Thùy Anh DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BĐKH : Biến đổi khí hậu C : Cácbon Ctv :Các thành viên TSH : Than sinh học ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long TC : Hàm lƣợng Cácbon tổng số OC : Hàm lƣợng Các bon hữu cơ Biofilter : Phƣơng pháp lọc sinh học Kts : Kali tổng số N : Nitơ Nts : Nitơ tổng số PC :Phân chuồ ng TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh T.P : Thành Phố Biochar :Than sinh học MỞ ĐẦU Lúa là cây trồng phổ biến, quan trọng nhất hiện nay vì diện tích gieo trồng lúa chiếm đến 61% diện tích trồng trọt cả nƣớc và 80% nông dân Việt Nam là nông dân trồng lúa [33]. Theo đánh giá của Cục Trồng trọt và nhiều nghiên cứu, lƣợng phụ phẩm trong sản xuất lúa chiếm tới 50% chất khô, nghĩa là cứ sản xuất ra 1 tấn thóc thì có 1 tấn rơm rạ [33]. Do vậy, hằng năm tạo ra một khối lƣợng rơm rạ dƣ thừa khổng lồ trong quá trình sản xuất và chế biến. Khối lƣợng rơm rạ lớn mà không đƣợc sử dụng hết là nỗi lo về các bãi chứa, đe dọa ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt với những địa phƣơng có tỷ lệ về sản xuất nông nghiệp lớn. Trƣớc đây, rơm rạ hầu nhƣ đƣợc sử dụng triệt để làm vật liệu xây dựng, làm nhà, nguyên liệu, chất đốt, phân bón. Ngày nay, với sự phát triển của công nghiệp hóa và đô thị hóa, các sản phẩm cung cấp cho nông nghiệp ngày càng nhiều. Con ngƣời không sử dụng nhiều những phụ phẩm rơm rạ cho nhu cầu làm nhà, chất đốt và thức ăn gia súc, vì thế những rơm rạ này thƣờng bị bỏ lại ngay tại đồng ruộng sau khi thu hoạch, thậm chí bị đốt ngay tại ruộng gây hậu quả nghiêm trọng tới môi trƣờng đất, môi trƣờng không khí, tăng khả năng phát thải khí nhà kính và ảnh hƣởng các vấn đề nhân sinh xã hội khác. Sử dụng rơm rạ dƣ thƣ̀a phát sinh tro ng sản xuất nông nghiệp là vấn đề rất cấ p bách, vừa giải quyết đƣợc ô nhiễm môi trƣờng vừa tận dụng đƣợc tài nguyên cácbon và dinh dƣỡng cho cây tr ồng. Sử dụng rơm rạ làm than sinh ho ̣c , phân compost vừa hạn chế hoạt động thải bỏ gây ô nhiễm môi trƣờng, giảm phát thải khí nhà kính và có ý nghĩa duy trì sức sản xuất của đất. Hiện tại các hình thức sử dụng rơm rạ làm phân bón còn ít đƣợc phổ biến rộng do đặc thù sản xuất nông nghiệp từng vùng và thái độ tiếp nhận của nông dân. Hƣng yên là một tỉnh có nền nông nghiệp phát triển tuy nhiên chƣa chú trọng đến tận dụng rơm ra ̣ làm phân compost, than sinh ho ̣c tăng độ phì nhiêu và năng suất cây trồng. Vì vậy, Đề tài “Nghiên cứu tái sử dụng rơm rạ làm phân bón cho cây lúa tại tỉnh Hưng Yên nhằm cải tạo độ phì nhiêu của đất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường” đƣợc tiến hành nhằm đánh giá khả năng cải tạo đất của phân bón hữu cơ làm từ rơm rạ , từ đó nâng cao nhận thức 1 của ngƣời dân trong việc tái sử dụng rơm ra ̣ , góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng. Mục tiêu chính của đề tài là đánh giá hiệu quả của việc tái sử dụng rơm rạ làm phân bón trong cải tạo đất và giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng. Nội dung nghiên cứu của đề tài là đánh giá hiệu quả của bón kế t hơ ̣p than sinh học , phân compost tới độ phì nhiêu đất. Bên cạnh đó, đề tài tiến hành đánh giá hiê ̣u quả môi trƣờng của viê ̣c bón kết hợp than sinh học và phân compost nhằm nâng cao lợi ích của việc tái sử dụng rơm rạ làm phân bón, đề xuất một số giải pháp quản lý và sử dụng rơm rạ bảo vệ sinh thái môi trƣờng. Địa bàn lựa chọn nghiên cứu của đề tài là những cánh đồng lúa của các hộ dân thuộc xã Minh Phƣợng, huyện Tiên Lữ và xã Trung Nghĩa, T.P Hƣng Yên, tỉnh Hƣng Yên. Đây là nơi có diện tích sản xuất lúa lớn của xã với diện tích canh tác trung bình trồng lúa của các hộ đạt trên 1000 m2/hộ. Nơi có vị trí đƣờng giao thông thuận tiện, hệ thống tƣới tiêu hợp lý, cho việc triển khai bố trí, theo dõi thí nghiệm trên địa bàn. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổ ng quan về phế phu ̣ phẩ m nông nghiêp̣ và rơm ra ̣ trong sản xuất lúa Phụ phẩm nông nghiệp đều là các chất hữu cơ, có thể còn non xanh, có thể đã xơ cứng vì silic hóa nhƣ trấu hay lignin hóa nhƣ gỗ. Chúng có thể đƣợc xem nhƣ một dạng tích chữ năng lƣợng từ mặt trời nhờ quá trình quang hợp và các quá trình sinh học khác Thực trạng phế phụ phẩm nông nghiệp và rơm rạ trong sản xuất lúa Theo Liên Hiệp Quốc, tới tháng Bảy năm 2013, dân số thế giới sẽ đạt 7.2 tỷ ngƣời và tới năm 2100 là 10.9 tỷ ngƣời do mức sinh tăng cao tại các nƣớc đang phát triển.Với lƣợng dân số thế giới đạt mức nhƣ thế này thì vấn đề về nhu cầu lƣơng thực luôn đƣợc ƣu tiên hàng đầu, đòi hỏi con ngƣời không ngừng mở rộng sản xuất cải thiện các công nghệ trong sản xuất nông nghiệp đạt hiệu quả cao hơn [12]. Theo dự báo của tổ chức Lƣơng thực thế giới (FAO), sản lƣợng ngũ cốc thế giới năm 2013 có thể đạt mức kỷ lục mới là 1.259 triệu tấn, tăng 8.5% so với năm trƣớc và cao hơn mức 1.167 triệu tấn năm 2011 [12]. Đồng nghĩa với nhu cầu lƣơng thực tăng hay diện tích sản xuất nông nghiệp tăng chính là lƣợng phế phụ phẩm nông nghiệp cũng tăng theo với lƣợng phát sinh và khối lƣợng ngày càng lớn. Bảng 1.1. Khối lƣợng phế thải để lại của một số cây lƣơng thực chính trên thế giới Cây trồng Lƣơng thực Lúa gạo Lúa mì Ngô Sản lƣơng Khối lƣợng phế thải (triệu tấn/năm) (tỷ tấn/năm) 2325.0 14.0 460.8 3.9 689.0 3.6 867.5 2.8 (Nguồn: Viê ̣n Môi trường nông nghiê ̣p, 2014) 3 Thành phần chủ yếu của phế phụ phẩm nông nghiệp là phế thải hữu cơ và nó là loại phế thải chiếm nhiều nhất trong các chất thải hữu cơ Bảng 1.2. Lƣợng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2011 Loại chất thải Số lƣợng (triệu tấn/ năm) Tàn dƣ thực vật trên đồng ruộng 1200 Bùn thải 650 Rác thải sinh hoạt 400 Rác vƣờn 690 Chất thải công nghiệp thực phẩm 420 (Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thùy Dương, 2011) Từ bảng trên ta thấy khối lƣợng tàn dƣ thực vật trên đồng ruộng thải ra môi trƣờng hàng năm rất lớn với 1200 triệu tấn/năm trong khi các loại khác nhƣ bùn thải thì là 650 triệu tấn/năm hay rác thải sinh hoạt chiếm 400 triệu tấn/năm rác vƣờn chiếm 690 triệu tấn/ năm và chất thải công nghiệp thực phẩm chiếm 420 triệu tấn/ năm. Nhƣ vậy riêng chất thải hữu cơ từ nông nghiệp đã chiếm 35.7% lƣợng chất hữu cơ trên thế giới. Từ đó chúng ta cần có biện pháp xử lý sử dụng thích hợp tránh gây lãng phí và làm ô nhiễm môi trƣờng [12]. Kết quả ƣớc tính lƣợng phế phụ phẩm từ trồng trọt của Viện Môi trƣờng Nông nghiệp đã cho thấy cả nƣớc ta có khoảng 61.43 triệu tấn phế phụ phẩm (gồm 39.98 triệu tấn rơm rạ, 7.99 triệu tấn trấu, 4.45 triệu tấn bã mía, 1.2 triệu tấn thân lá mía, 4.43 triệu tấn thân lõi ngô (Bảng 1.3). Bảng 1.3. Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp Viêṭ Nam Nguồn sinh khối nông nghiệp Tiềm năng (triệu tấn) Tỷ lệ (%) Rơm rạ 39.98 65.10 Trấu 7.99 13.00 Bã mía 4.45 7.20 Ngô 4.43 7.20 Thân lá mía 1.20 1.95 Khác 3.37 5.55 Tổng 61.43 100.00 (Nguồn: Báo cáo tổng kết viện Môi trường Nông Nghiệp, 2014) 4 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Đỗ Ánh, Nguyễn Văn Bộ, Lê Văn Tiềm, Công Doãn Sắt (2000), Độ phì nhiêu đất và dinh dưỡng cây trồng , nhà xuất bản Nông Nghiệp. 2. Cục thống kê thành phố Hƣng Yên (2015), Số liệu thống kê 2012 – 2014, Hƣng Yên. 3. Cục thông tin KH & CN quốc gia (2010), Tổng luận nguồn phế thải nông nghiệp rơm rạ và kinh nghiệm thế giới về xử lý và tận dụng, Hà Nội. 4. Ngô Ngọc Hƣng, Võ Thị Gƣơng, Nguyễn Mỹ Hoa (2004), Phân hữu cơ, Khoa nông nghiệp- sinh học ứng dụng Đại học Cần Thơ. 5. Nguyễn Đƣ́c Lƣơ ̣ng , Nguyễn Thùy Dƣơng (2011), Lượng chấ t thải hữu cơ trên thế giới,nhà xuất bản Nông Nghiệp. 6. Ngô Đức Minh, Nguyễn Công Vịnh (2005), Kết quả nghiên cứu tác động sử dụng nước thải thành phố tưới cho lúa ở Nam Định, Kết quả nghiên cứu khoa học quyển 4, Viện Thổ nhƣỡng Nông Hóa, Nhà xuất bản Nông nghiệp, tr.571572. 7. Nguyễn Hƣ̃u Ninh (2015), Lợi điểm và ứng dụng của than sinh học , Tạp chí khoa ho ̣c môi trƣờng. 8. Trƣơng Thị Cẩm Nhung (2008), Độ phì nhiêu của đất và dinh dưỡng cây trồng, Bộ môn Cảnh quan và Kỹ thuật Hoa viên, Đại học Nông Lâm, Thành phố Hồ Chí Minh. 9. Nguyễn Thị Kim Oanh, Lý Bích Thùy, Danutawat Tipayarom, Bhai Raja Manadhar, Pongkiatkul Prapat, Christopher D Simpson, L-J Sally Liu, (2011), Xác định đặc tính của phát thải bụi từ nguồn đốt rơm rạ, Môi trƣờng khí quyển, tr.45. 10. Trần Thị Ngọc Sơn, Cao Ngọc Điệp, Lƣu Hồng Mẫn và Trần Thị Anh Thƣ (2009), Nghiên cứu sử dụng phân rơm hữu cơ và phân sinh học phục vụ các hệ thống sản xuất lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long, Tuyển tập Cây Lúa Việt 5 Nam (tập II), NXB Nông nghiệp Hà nội (2009), Tr. 225-238. 11. Vũ Thắng (2010), Nghiên cứu sử dụng than sinh học (Biochar)cải thiện hữu cơ, nâng cao sức sản xuất của đất, Báo cáo tổng hợp năm 2010, Viện Môi trƣờng Nông nghiệp và Viện Khoa học Nông nghiệpViệt Nam. 12. Hoàng Ngọc Thuận, Đặng Thanh Long (2010), “Sử dụng rơm rạ cây trồng vụ trước bón cho cây trồng vụ sau trên đất bạc màu Bắc Giang”, Tạp chí Khoa học và Phát triển, Trƣờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội, tập 8, tr.843-849 13. Mai Văn Trịnh, Bùi Thị Phƣơng Loan, Trần Văn Thể và ctv (2013), Xây dựng mô hình thu gom, xử lý phế phụ phẩm trồng trọt nhằm giảm phát thải khí nhà kính nông thôn ở vùng đồng bằng sông hồng, Báo cáo tổng kết nhiệm vụ năm 2013, Viện môi trƣờng nông nghiệp. 14. Mai Văn Trịnh, Bùi Thị Phƣơng Loan, Trần Văn Thể và ctv (2013), Xây dựng mô hình thu gom, xử lý phế phụ phẩm trồng trọt nhằm giảm phát thải khí nhà kính nông thôn ở vùng đồng bằng sông hồng, Báo cáo tổng kết nhiệm vụ năm 2013, Viện môi trƣờng nông. nghiệp. 15. Mai Văn Trịnh và nhóm tác giả (2014), Tài liệu hướng dẫn thu gom và xử lý phụ phẩm sau trồng trọt, Viện môi trƣờng nông nghiệp,tr.6-8 16. Mai Văn Trịnh, Bùi Thị Phƣơng Loan, Trần Văn Thể và ctv (2014), Xây dựng mô hình thu gom, xử lý phế phụ phẩm trồng trọt nhằm giảm phát thải khí nhà kính nông thôn ở vùng đồng bằng sông hồng, Báo cáo tổng kết nhiệm vụ giai đoạn 2012-2014, Viện môi trƣờng nông nghiệp. 17. Phạm Văn Toản, Trƣơng Hợp Tác (2004), Phân bón vi sinh trong nông nghiệp, Nhà xuất bản Nông Nghiệp. 18. Lê Văn Tiềm(1998), Đánh giá về chất hữu cơ trong đất trồng Việt Nam, nhà xuất bản Nông Nghiệp, Hà Nội. 19. Nguyễn Vy (2003), Độ phì nhiêu đất thực tế, nhà xuất bản Nghệ An. Tiêng Anh 20. Boshier, J. A. (1993), Criteria for assessingappropriatetechnology for sewagetreatment and disposal, Water Science &Technology Vol 27. 6 21. Batjes NH. (1998), “Mitigation of atmospheric CO2 concentrations by increased cácbon sequestration in the soil” , Biol Fertil Soils, 27(3), pp. 230– 235. 22. Doerr, S. H., R. A. Shakesby, and R. P. D. Walsh. (2000), “Soil water repellency: its causes, characteristics and hydro-geomorphological significance”, Earth-Science Reviews, 51, no. 1-4 (August), pp. 33-65. 23. Fearnside PM (2000), “Global warming and tropical land-use change: greenhouse gas emissions from biomass burning, decomposition and soils in forest conversion, shifting cultivation and secondary vegetation”, Climatic Change, 46, pp. 115-158. 24. Steiner, C., Teixeira, W., Lehmann, J., Nehls, T., Vasconcelos de Macêdo, J., Blum, W. and Zech, W. (2007), “Long term effects of manure, charcoal and mineral fertilization on crop production and fertility on a highly weathered Central Amazonian upland soil”, Plant and Soil, 291, pp. 1-2. 25. Tiessen H, Cuevas E, Chacon P (1994), “The role of soil organic matter in sustaining soil fertility”, Nature, 371, pp. 783–785. 26. Tryon EH (1948), “Effect of charcoal on certain physical, chemical, and biological properties of forest soils”, Ecol Monogr, 18, pp. 81–115. 27. Zech W, Senesi N, Guggenberger G, Kaiser K, Lehmann J, Miano T M, Miltner A, Schroth G (1997), “Factors controlling humification and mineralization of soil organic matter in the tropics”, Geoderma, 79, pp.117– 161. 28. Lai R (1997), “Managing the crop residues after harvesting and residuce application in agricultural production”, Journal of Soil and Tillage-Volume 43, pp. 81-107 29. Achim Dobermann and Thomas Fairhurst (2000), Rice Nutrient Disorders & Nutrient Management, IRRI, Philippines. 30. Singh, G. (1987), “Sugar cane trash management in India”. Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America, v.18(1). Zhen L, M.A. 7 Zoebisch, G. Chen and Z. Feng, (2005), “Sustainability of farmers’ soil fertility management practice: case study in the North China Plain”, Journal of Environmental management, V. 12, pp. 11-21 118. 31. Van Dillewijn C. (1952), Botany of sugarcane, Waltham, Mass, USA. The chronica Co. Book Department, pp.196-269. 32. Chan K. Y., Heenan, D. P., So H. B. (2003), “Sequestration of cácbon and changes in soil quality under conservation tillage on light-textured soils in Australia: a review”, Aust. J. Exp. Agric, 43, pp. 325–334. Trang web 33. PGS.TS.Bùi Bá Bổng (2011), Cây lúa Viê ̣t Nam, http://cayluongthuc.blogspot.com/2011/08/cay-lua-viet-nam-loi-gioithieu.html 8 9 VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ !