Tài liệu Nghiên cứu xử lý bã thải trồng nấm làm giá thể trồng rau mầm

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NGÀNH TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÃ THẢI TRỒNG NẤM LÀM GIÁ THỂ TRỒNG RAU MẦM GV HƯỚNG DẪN: NGUYỄN THỊ LIÊN TÊN SINH VIÊN: Phạm Vũ Tân Phạm Đoàn Anh Huy Phạm Kim Liên Nguyễn Thị Kim Ngân Bùi Duy Thông Bình Dương, tháng 4 năm 2016 ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NGÀNH TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÃ THẢI TRỒNG NẤM LÀM GIÁ THỂ TRỒNG RAU MẦM Giáo viên hướng dẫn Th.S.NGUYỄN THỊ LIÊN Sinh viên thực hiện: Phạm Vũ Tân Phạm Đoàn Anh Huy Phạm Kim Liên Nguyễn Thị Kim Ngân Bùi Duy Thông Bình Dương, tháng 4 năm 2016 1324403010078 1324403010038 1324403010046 1324403010053 1324403010082 PHẦN 1: MỞ ĐẦU...........................................................................1 1.1 Lý do chọn đề tài..................................................................1 1.2 Mục tiêu của đề tài...............................................................1 1.3 Đối tượng nghiên cứu............................................................1 1.4 Phạm vi nghiên cứu..............................................................2 PHẦN 2: TỔNG QUAN.....................................................................3 2.1 Tổng quan về phân hữu cơ vi sinh........................................3 2.1.1 Khái niệm [6]...................................................................3 2.1.2 Các chủng vi sinh vật chủ yếu được sử dụng sản xuất phân hữu cơ vi sinh [1],[10].......................................................3 2.1.3 Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình ủ phân....5 2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân [5]..............6 2.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước............................9 2.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước.....................................9 2.2.2 Tình hình nghiên cứu Ngoài nước..................................10 PHẦN 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................11 3.1 Nội dung nghiên cứu...........................................................11 3.1.1 Quy trình làm phân hữu cơ vi sinh từ bã thải nấm........11 3.2 Phương pháp nghiên cứu....................................................13 3.2.1 Phương pháp thử nghiệm sản phẩm..............................13 3.2.2 Phương pháp xác định chiều cao của cây......................13 3.2.3 Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu trong phân.......13 3.3 Phương pháp xử lí số liệu:...................................................20 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...............................................21 4.1 Các thông số vận hành và đặc tính sản phẩm....................21 4.2 Kết quả................................................................................21 4.2.1 Độ sụt giảm thể tích......................................................21 4.2.2 Nhiệt độ.........................................................................22 4.2.3 pH..................................................................................23 4.2.4 Độ ẩm............................................................................25 4.2.5 Hàm lượng chất hữu cơ.................................................25 4.2.6 Hàm lượng C..................................................................26 4.2.7 Hàm lượng N..................................................................27 4.3 Nhận xét và thảo luận.........................................................29 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................31 5.1 Kết luận...............................................................................31 5.2 Kiến nghị.............................................................................31 TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................32 PHỤ LỤC.........................................................................................34 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Bảng tỷ lệ phối trộn của ba nghiệm thức.........................12 Bảng 3.2: lượng axit boric và nồng độ axit tiêu chuẩn.....................16 Bảng 4.1: Kết quả phân sau khi ủ 45 ngày.......................................20 Bảng 4.2.1: Độ sụt giảm thể tích sau khi ủ 45 ngày ở 3 nghiệm thức..................................................................................................20 Bảng 4.2.2: Nhiệt độ theo dõi 3 nghiệm thức trong 45 ngày ủ ở 3 nghiệm thức.....................................................................................22 Bảng 4.2.3: Chỉ số PH trong 45 ngày ủ ở 3 nghiệm thức..................24 Bảng 4.2.4: Độ ẩm theo dõi trong 45 ngày ủ ở 3 nghiệm thức........26 Bảng 4.2.5: Hàm lượng chất hữu cơ tổng truocs và sau khi ủ ở 3 nghiệm thức.....................................................................................27 Bảng 4.2.6: Hàm lượng C trước và sau khi ủ ở 3 nghiệm thức.........28 Bảng 4.2.7: hàm lượng N tổng trước và sau khi ủ ở 3 nghiệm thức. 28 Bảng 4.2: Kết quả chiều cao của cây cải sau khi trồng thử nghiệm 15 ngày ở 3 mô hình khác nhau.......................................................29 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢN ĐỒ, ĐỒ THỊ Sơ đồ 3.1: Quy trình làm phân hữu cơ vi sinh từ bã thải nấm..........11 Biều đồ 4.2.1: Độ sụt giảm thể tích ở 3 nghiệm thức.......................21 Biểu đồ 4.2.2: Nhiệt độ trong 45 ngày ủ ở 3 nghiệm thức...............24 Biểu đồ 4.2.3: chỉ số PH trong 45 ngày ủ ở 3 nghiệm thức..............25 Biểu đồ 4.2.4: Độ ẩm theo dõi trong 45 ngày ủ ở 3 nghiệm thức... .26 Biểu đồ 4.2.5: Hàm lượng chất hữu cơ tổng trước và sau khi ủ ở 3 nghiệm thức.....................................................................................27 Biểu đồ 4.2.6: Hàm lượng C trước và sau khi ủ ở 3 nghiệm thức.....28 Biểu đồ 4.2.7: hàm lượng N tổng trước và sau khi ủ ở 3 nghiệm thức..................................................................................................29 Biểu đồ 4.2: chiều cao của cây cải trồng thử nghiệm trong thời gian 15 ngày ở 3 mô hình khác nhau...............................................30 Hình 4.2: Cây trồng thử nghiệm ở 3 chậu khác nhau.......................30 Hình 4.3: Mẫu trồng thử và phân......................................................31 1 PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài. Ngành nông nghiệp Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng phân bón hóa học, vì thế dư lượng hóa học trong các loại phân này đã gây ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước và ảnh hưởng đến hệ sinh vật có lợi sống trong đất. Ngoài ra nguồn phế thải nông nghiệp còn dư thừa rất lớn gây lãng phí và ô nhiễm môi trường. Hiện nay có rất nhiều biện pháp xử lý nguồn phế thải nông nghiệp hiệu quả và không gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng nguồn phế thải thành sản phẩm có giá trị kinh tế. Trong đó biện pháp sử dụng phân bón hữu cơ từ các nguồn nguyên liệu khác nhau từ phế thải nông nghiệp như bã thải trồng nầm, rơm rạ, chất thải gia súc, gia cầm,thân cây ngô, thân cây đậu kết hợp với bổ sung vi sinh vật dùng để bón vào đất làm tăng độ phì nhiêu, tăng nâng suất cây trồng, giảm ô nhiễm môi trường. Hay nói cách khác phân hữu cơ vi sinh có ưu điểm làm tăng độ tơi xốp của đất, giữ độ ẩm cho đất, hạn chế được rửa trôi đất, an toàn và vệ sinh cho cây trồng, vật nuôi và con người, hạn chế các chất độc hại tồn dư trong cây trồng. Trên cơ sở đó đề tài: “Nghiên cứu xử lý bã thải trồng nấm làm giá thể trồng rau mầm” được thực hiện với mong muốn nhằm giải quyết một lượng rác thải vào môi trường đồng thời cung cấp một loại phân bón hữu cơ phục vụ cho sản xuất nông nghiệp. 1.2 Mục tiêu của đề tài Đánh giá sự hưởng của các thông số trong quá trình ủ phân như: nhiệt độ, pH, độ ẩm, hàm lượng nitơ, cacbon hữu cơ đến chất lượng của phân. Từ đó tìm ra được thông số tối ưu cho chất lượng phân tốt nhất. Nghiên cứu thử nghiệm khả năng phát triển của cây cải ngọt ( Brassica integrifolia ) khi sử dụng phân hữu cơ vi sinh từ bã thải trồng nấm. 1.3 Đối tượng nghiên cứu Bã thải sau trồng nấm bào ngư tại nhà (ấp 1, Phường Tân Định, Thị Xã Bến Cát, Bình Dương) 2 Phân bò từ các hộ gia đình trên địa bàn thành phố Thủ Dầu Một Phân hữu cơ vi sinh VK.A Trichoderma + TE Men ủ vi sinh vật HUMIX 1.4 Phạm vi nghiên cứu. Không gian: Phòng thí nghiệm khoa môi trường_Đại học Thủ Dầu Một Thời gian: từ tháng 10/2015 đến 03/2016 3 PHẦN 2:TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về phân hữu cơ vi sinh 2.1.1 Khái niệm [6] Phân vi sinh là chế phẩm, có chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vật sống, có ích cho cây trồng đã được tuyển chọn, sử dụng bón vào đất hoặc xử lý cho cây để cải thiện hoạt động của vi sinh vật trong đất vùng rễ cây, nhằm tăng cường sự cung cấp các chất dinh dưỡng từ đất cho cây trồng, cung cấp chất điều hoà sinh trưởng, các loại men, vitamin có lợi cho quá trình chuyển hoá vật chất, cung cấp kháng sinh để giúp cho cây trồng có khả năng chống chịu các loại sâu bệnh hại, góp phần nâng cao năng suất, phẩm chất nông sản và tăng độ màu mỡ của đất. 2.1.2 Các chủng vi sinh vật chủ yếu được sử dụng sản xuất phân hữu cơ vi sinh [1],[10] Trên cơ sở tính năng tác dụng của vi sinh vật, phân bón vi sinh còn được gọi dưới các tên: Đạm vi sinh: Các vi sinh vật cố định nitơ có khả năng hấp thụ khí nitơ (N 2) trong không khí chuyển N2 thành NH3 để nuôi chính bản thân mình. NH3 dư thừa của vi sinh vật sẽ tiết ra ngoài hoặc khi vi sinh vật chết đi, chúng chúng sẽ để lại phần xác nhiều đạm và các chất dinh dưỡng. Đây là nguồn phân bón tốt cho cây trồng. Vậy là cây trồng sử dụng được nguồn nitơ vô tận trong không khí nhờ các vi sinh vật cố định nitơ. Có 2 loại phân đạm vi sinh: cộng sinh và liên kết Vi sinh vật cố định cộng sinh là vi khuẩn Rhizobium sống trong nốt sẩn cây họ đậu. Cố định nitơ cộng sinh đã được nghiên cứu hơn 100 năm nay. Phân bón Rhizobium đã được áp dụng nhiều nước trên thế giới. Ở Việt Nam, loại phân này đang được nghiên cứu áp dụng. Vi sinh vật cố định nitơ liên kết (hội sinh) sống ở vùng rễ cây trồng. Các vi sinh vật này cung cấp nitơ cho cây trồng, còn cây trồng cung cấp cacbon (C) cho vi sinh vật. Hai thành phần này cung cấp thức ăn cho nhau, liên kết chặt chẽ với nhau. 4 Hiện nay có nhiều loại phân bón chứa các chủng vi sinh khác nhau dành cho các loại cây khác nhau. Dành cho cây họ đậu, thường dùng vi sinh vật cố định nitơ cộng sinh bao gồm Rhizobium, Bradyrhizobium, Frankia; cây lúa, sử dụng vi sinh vật cố định nitơ hội sinh như Spirillum, Azospirillum. Các loại cây trồng khác, sử dụng vi sinh vật cố định nitơ tự do như Azotobacter, Clostridium.. Lân vi sinh: Quặng apatit và phôtphoric là nguồn lân, nhưng cây trồng không sử dụng được nguồn lân này vì nó khó tan. Do vậy, muốn cây trồng sử dụng được lân, cần phải chế biến quặng từ dạng khó tan sang dạng dễ tan. Trong đất có những vi sinh vật có khả năng tiết ra các acit hữu cơ. Acit hữu cơ là các acit yếu, nhưng vẫn có khả năng làm tan (phân giải) quặng, chuyển từ dạng khó tan sang dạng dễ tan. Bón vi sinh vật phân giải phôtpho sẽ cung cấp phôtpho dễ tan cho cây trồng, không làm chua đất và giúp cây hấp thụ các chất dinh dưỡng trong đất tốt hơn. Các chủng vi sinh được dùng bao gồm: Bacillus megaterium, B. circulans, B. subtilis, B. polymyxa, B. sircalmous, Pseudomonas striata; Nấm: Penicillium sp, Aspergillus awamori. Vi sinh vật kích thích sinh trưởng: Ngoài các vi sinh vất cố định nitơ (đạm vi sinh), phân giải phôtpho (lân vi sinh), còn có các vi sinh vật có khả năng kích thích sự sinh trưởng cho cây trồng, kích thích sự phát triển của bộ rễ. Các vi sinh vật kích thích sinh trưởng cũng dùng làm phân bón cho cây trồng. Bộ rễ cây trồng phát triển khoẻ mạnh sẽ hút được nhiều chất dinh dưỡng để nuôi cây. Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Azotobacter chroococcum, Azotobacter vinelandii, Azotobacter bejerinckii, Pseudomonas fluorescens, Gibberella fujikuroi. Phân bón vi sinh phân giải cellulose: đây là loại phân hay chế phẩm có chứa nhiều loại nấm và xạ khuẩn có khả năng phân giải mạnh chất cellulose. Có tác dụng chế biến phân rác, ủ phân chuồng, tăng cường quá trình phân giải các xác bã thực vật trong đất cung cấp các dưỡng chất dễ tiêu cho cây trồng, cải thiện độ màu mỡ của đất. Các chủng vi sinh được dùng bao gồm: Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces, Trichoderma, Penicillium, Aspergillus. 5 2.1.3 Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình ủ phân Quá trình phân hủy chất thải rắn diễn ra rất phức tạp, qua nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian. Ví dụ, quá trình phân hủy protein: protein  peptides amino acids  hợp chất ammonium  nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH3. Những phản ứng chuyển hóa sinh hóa diễn ra trong quá trình ủ hiếu khí vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết. Các giai đoạn khác nhau trong quá trình ủ hiếu khí có thể phân biệt theo biến thiên nhiệt độ như sau: Pha thích nghi: là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi trường mới. Pha tăng trưởng: đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học. Pha ưa nhiệt: là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất. Đây là giai đoạn ổn định chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất. Phản ứng hoá sinh xảy ra trong ủ hiếu khí và phân hủy kỵ khí được đặc trưng bởi 2 phương trình: COHNS + O2 + VSV hiếu khí  CO2 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng COHNS + VSV kỵ khí  CO2 + H2S + NH3 + CH4 +sản phẩm khác + năng lượng Pha trưởng thành: là giai đoạn giảm nhiệt độ đến bằng nhiệt độ môi trường. Quá trình lên men xảy ra chậm và thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (quá trình chuyển hoá các phức chất hữu cơ thành chất mùn) và các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ…) và cuối cùng thành mùn. Các phản ứng nitrate hoá, trong đó ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định chất thải) bị oxi hoá sinh học tạo thành nitrit (NO2-) và cuối cùng thành nitrate (NO3-): NH4+ + 3/2 O2  NO2- + 2H+ + H2O 6 NO2- + ½ O2  NO3Kết hợp hai phương trình trên, quá trình nitrate diễn ra như sau: NH4+ + 2O2  NO3- + 2H+ + H2O Vì NH4+ cũng được tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trưng cho quá trình tổng hợp trong mô tế bào: NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O  C5H7NO2 + 5O2 Phương trình phản ứng nitrate hoá tổng cộng xảy ra như sau: 22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3- 21 NO3- + C5H7NO2 + 20 H2O + 42H+ 2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân [5] Phân loại và nghiền rác Trong rác thải sinh hoạt thành phần hữu cơ chiếm một lượng khá lớn (50 60%), thành phần phi hữu cơ bao gồm kim loại, nilon, thuỷ tinh, vỏ ốc, đất đá, linh kiện điện tử,... là những hợp chất khó phân huỷ đối với vi sinh vật, làm ảnh hưởng đến quá trình ủ. Do vậy phải loại bỏ những thành phần không sử dụng được trong quá trình ủ là cần thiết. Nghiền rác có tác dụng làm kích thước của rác nhỏ đi, do đó tăng diện tích tiếp xúc với không khí, tạo điều kiện cho vi sinh vật xâm nhập và phân huỷ dễ dàng. Nghiền rác là quá trình xử lí sơ bộ Xenlulo làm giảm kích thước tiểu phần và làm lỏng lẻo cấu trúc tinh thể đồng thời cắt ngắn những chuỗi Xenlulo giúp enzym của vi sinh vật hoạt động có hiệu quả hơn. Kích thước của rác nhỏ hơn 5 cm là tốt nhất cho quá trình ủ. Nhiệt độ Đây là yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân vì nó quyết định thành phần quần thể vi sinh vật. Nhiệt độ tối ưu là 50 – 600 C. Nhiệt độ trên ngưỡng này sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật làm cho quá trình phân hủy diễn ra không thuận lợi, còn nhiệt độ thấp hơn ngưỡng này phân sẽ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh. 7 Nhiệt độ trong luống ủ có thể điều chỉnh bằng nhiều cách khác nhau như hiệu chỉnh tốc độ thổi khí và độ ẩm, cô lập khối ủ với môi trường bên ngoài bằng cách che phủ hợp lý. Độ ẩm Độ ẩm là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến nhiệt độ và thời gian kết thúc của đống ủ. Trong điều kiện bình thường rác đô thị có độ ẩm khoảng 40 - 60% rất thích hợp cho việc ủ phân. Độ ẩm cao quá sẽ ngăn cản dòng khí thổi vào đống ủ do nguyên liệu quá ướt, các khe hổng sẽ bị lấp đầy nước làm giảm diện tích tiếp xúc của rác với không khí, các vi sinh vật hiếu khí không phát triển được quá trình yếm khí xảy ra sẽ gây mùi khó chịu, đồng thời kéo dài thời gian ủ. Nếu độ ẩm quá thấp sẽ không đủ nước cho các hoạt động trao đổi chất của các vi sinh vật. Thông thường độ ẩm của phân bắc, bùn và phân động vật thường cao hơn giá trị tối ưu, do đó cần bổ sung các chất phụ gia để giảm độ ẩm đến giá trị cần thiết. Đối với hệ thống sản xuất phân hữu cơ liên tục, độ ẩm có thể khống chế bằng cách tuần hoàn sản phẩm phân hữu cơ. Độ xốp Độ xốp là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ. Độ xốp tối ưu sẽ thay đổi tuỳ theo loại vật liệu chế biến phân. Thông thường, độ xốp cho quá trình chế biến diễn ra tốt khoảng 35 – 60%, tối ưu là 32 – 36%. Độ xốp của chất thải rắn ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết cho sự trao đổi chất, hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí và sự oxy hóa các phần tử hữu cơ hiện diện trong các vật liệu ủ. Nếu độ xốp thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển oxy, nên hạn chế sự giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong khối ủ. Ngược lại, độ xốp cao có thể dẫn tới nhiệt độ trong khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt. Độ xốp có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng vật liệu tạo cấu trúc với tỉ lệ trộn hợp lý. pH 8 pH ban đầu của nguyên liệu dùng làm phân ủ cần khoảng 5 – 7 ngày. Giai đoạn đầu pH thường khoảng 6, sau 2 - 4 ngày thường giảm xuống 4,5 - 5 do axit hữu cơ được sinh ra, nhưng trong quá trình ủ khi nhiệt độ tăng cao thì pH tăng lên theo xu hướng hơi kiềm 7,5 - 8,5. Việc khống chế pH trong ủ hiếu khí là không quan trọng nhưng nếu xảy ra quá trình yếm khí sẽ sinh nhiều axit hữu cơ do đó làm giảm pH của đống ủ. Cacbonat, vôi và các chất có tính kiểm khác trong rác có vai trò chất đệm làm cho pH không xuống quá thấp, nhưng nếu bổ sung thêm vào đống ủ sẽ gày ra hiện tượng mất nitơ dưới dạng khí amoniac bay lên trong điều kiện pH cao. Độ ẩm không khí Không khí nhằm cung cấp oxy cho các vi sinh vật hô hấp, tiến hành quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ nhanh chóng, không gây mùi khó chịu là hai đặc điểm nổi bật của quá trình ủ hiếu khí so với ủ yếm khí, đồng thời làm giảm độ ẩm ban đầu cao trong rác và có tác dụng tản nhiệt trong đống ủ. Oxy được cung cấp cho bể ủ qua hai con đường chính: sự khuếch tán của không khí, thổi khí cưỡng bức. Lượng oxy được cung cấp bởi sự khuếch tán là không đáng kể chiếm 0,5 5% tổng lượng oxy đòi hỏi, do vậy thổi khí cưỡng bức là nguồn cung cấp khí chủ yếu của phương pháp ủ hiếu khí. Tỷ lệ C/N Đây là tỷ lệ giữa tổng lượng cacbon và tổng lượng nitơ có trong thành phần rác thải có thể được vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân huỷ rác. Đối với quá rình làm phân ủ thì tỷ lệ C/N tối ưu là 30/1. Tỷ lệ C/N lớn hơn 50% sẽ bị chậm quá trình phân giải và chất lượng sản phẩm kém. Nếu tỷ lệ C/N nhỏ hơn 30% thì nitơ sẽ bị mất đi dưới dạng N2 hoặc NH3. Khi bắt đầu quá trình ủ phân rác, tỷ lệ C / N giảm dần từ 30:1 xuống 15:1 ở các sản phẩm cuối cùng do hai phần ba cacbon được giải phóng tạo ra CO 2 khi các hợp chất hữu cơ bị phân hủy bởi các vi sinh vật. Mặc dù đạt tỷ lệ C/N khoảng 30:1 là mục tiêu tối ưu trong quá trình ủ phân rác, nhưng tỷ lệ này có thể được điều chỉnh theo giá trị sinh học của vật liệu ủ, trong đó quan trọng nhất là cần quan tâm tới các thành phần có hàm lượng lignin cao. 9 Nếu tỷ lệ C/N của chất thải rắn làm phân cao hơn giá trị tối ưu, sẽ hạn chế sự phát triển của vi sinh vật do thiếu N. Chúng phải trải qua nhiều chu kỳ chuyển hoá, oxy hoá phân carbon dư cho đến khi đạt tỷ lệ C/N thích hợp. Do đó, thời gian cần thiết cho quá trình làm phân bị kéo dài hơn và sản phẩm thu được chứa ít mùn hơn. Theo nghiên cứu cho thấy, nếu tỷ lệ C/N ban đầu là 20, thời gian cần thiết cho quá trình làm phân là 12 ngày, nếu tỷ lệ này dao động trong khoảng 20 – 50, thời gian cần thiết là 14 ngày và nếu tỷ lệ C/N = 78, thời gian cần thiết sẽ là 21 ngày. Hoạt động của vi sinh vật Vi khuẩn luôn là một hệ thống năng động, chiếm ưu thế ở tầng đáy và bề mặt đống ủ, hoạt động mạnh mẽ vào giai đoạn sau của quá trình ủ. Xạ khuẩn và nấm đóng vai trò quan trọng trong việc phân huỷ hợp chất ligno - xenluloza và các nguyên liệu khó phân huỷ khác khi chúng có đủ dinh dưỡng và điều kiện môi trường thích hợp. Dưới điều kiện hiếu khí các vi sinh vật có khả năng sử dụng oxy, chúng phân huỷ các hợp chất hữu cơ và đổng hoá một số cacbon, nitơ, photpho, sunphua và một số chất dinh dưỡng khác để tổng hợp lên sinh khối. 2.2 Vật liệu nghiên cứu Bã nấm bào ngư Nấm bào ngư thuộc nhóm dị dưỡng, phá hoại gỗ và háo đường. Vì có thể mọc trên nhiều loại nguyên liệu khác nhau nên nấm bào ngư khá dễ trồng. Tuy nhiên phổ biến nhất vẫn là ba mô hình trồng nấm bào ngư trên mùn cưa, bã mía và rơm rạ. Ba mô hình này được nhân rộng bởi mùn cưa, bã mía và rơm rạ khá phổ biến, hầu như ở đâu cũng có. Người trồng có thể tìm mua nguyên liệu đầu vào khá dễ dàng và tiết kệm chi phí đầu tư. Nấm bào ngư được sử dụng làm phân có thành phần từ mùn cưa. Mùn cưa hay còn gọi là mạt cưa, được chế biến từ các loại gỗ có lợi cho sự phát triển của nấm bào ngư, dễ mở rộng quy mô và ổn định chất lượng nấm trồng ra. Mùn cưa được ưa dùng hơn cả là cao su. Được trồng ở Việt Nam hơn 20 năm, nấm bào ngư có nhiều ở các tỉnh phía nam, nơi mà mà thích hợp cho việc trồng cao su quy mô lớn. Do đó nguyên liệu cao su để làm nấm là dồi dào, giá rẻ. Men ủ vi sinh vật HUMIX 10 Thành phần và mật độ vi sinh vật trong men ủ vi sinh vật: Vi sinh vật (Bacillus spp…1x108cfu/g) Vi sinh vật (Steptomyces…1x108cfu/g) Vi sinh vật đối kháng (Bacillus Subtilis, trichoderma… 1x108cfu/g) 2.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước. Phân hữu cơ vi sinh là một trong những loại phân quan trọng, không thể thiếu trong sự hình thành và phát triển của cây. Phân hữu cơ vi sinh là phân chứa các chất dinh dưỡng ở dạng những hợp chất hữu cơ. Những chất dinh dưỡng có trong phân hữu cơ vi sinh, cây không trực tiếp sử dụng được mà phải qua sự phân giải nhờ vào quá trình hoạt đô ̣ng của các vi sinh vật và các tác động lý hóa trong đất. Nhận ra được những lợi ích từ phân hữu cơ vi sinh, nên các nhà nghiên cứu trong nước đã tiến hành nghiên cứu và đạt được kết quả khả quan, có thể ứng dụng rộng rãi và mang lại năng suất cao. Điển hình như năm 2013, nhà nghiên cứu Võ Minh Mẫn và cộng sự đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ chất thải rắn ở các chợ tại thành phố Hồ Chí Minh”. Các thí nghiệm phân tích tại phòng thí nghiệm Khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học, trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp Hồ Chí Minh. Nghiên cứu trên cho thấy quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh đơn giản và dễ thực hiện. Nước ta là một nước có diện tích đất nông nghiệp lớn vì thế có thể sử dụng phân hữu cơ vi sinh thay thế cho phân hoá học với hiệu quả tương đối như nhau và lại không gây ô nhiễm môi trường. [3] Một số nghiên cứu khác như năm 2005, PGS.TS Đào Châu Thu, GS.TS Mario Gregori cùng các cộng sự đã thực hiện đề tài: “Sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp để dùng làm phân bón cho rau sạch vùng ngoại vi thành phố”. Sản xuất chế phẩm vi sinh vật để xử lý rác thải hữu cơ và phế phẩm nông nghiệp thành phân hữu cơ sinh học. Nghiên cứu và thử nghiệm quy trình xử lý rác thải sinh hoạt hữu cơ đã được phân loại theo công nghệ 11 vi sinh bán hiếu khí. Nhờ đó phân tích, đánh giá chất lượng phân hữu cơ sinh học sau khi ủ rác thải và phế thải nông nghiệp. [4] Và gần đây nhất là vào năm 2014, Vũ Thị Thu Hằng đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu giải pháp xử lý bã thải nấm sau thu hoạch làm phân bón trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên” đã nghiên cứu áp dụng thành công mô hình xử lý bã nấm thành phân bón bằng chế phẩm sinh học trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên. [2] 2.3.2 Tình hình nghiên cứu Ngoài nước. Quá trình ủ phân được nghiên cứu và ứng dụng từ lâu trên thế giới. Giai đoạn những năm 1970 là một giai đoạn đặc trưng của quá trình ủ phân, thời đó nở rộ kỹ thuật mới, quá trình mới, tối ưu hóa các quá trình ủ phân, các nghiên cứu và đề xuất xuất hiện nhiều trong các đề tài khoa học, nhờ đó mở rộng thị trường ứng dụng loại hình công nghệ này. Tại các nước phát triển - Châu Âu và các nước đang phát triển - Thái Lan, Malaysia, ấn Độ đã xây dựng nhiều cơ sở chế biến rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp bằng công nghệ sinh học để sản xuất phân hữu cơ bón cho rau, hoa cây cảnh đem lại hiệu quả kinh tế cao. Úc, Ấn Độ, Thái Lan, Malaysia cũng đã thu gom tàn dư thực vật trên đồng ruộng dùng chế phẩm vi sinh vật xử lý thành phân hữu cơ tại chỗ để trả lại cho đất, làm sạch đồng ruộng và chống ô nhiễm môi trường. Ở Đài Loan với công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ phế thải mùn rác, phế thải chăn nuôi công suất hàng trăm ngàn tấn/ năm (Lei Chu Enterprise Co., Ltd 2000) 12 PHẦN 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Nội dung nghiên cứu 3.1.1 Quy trình làm phân hữu cơ vi sinh từ bã thải nấm. Bã thải trồng nấm Xử lý sơ bộ Men vi sinh Phối trộn Độ ẩm Nhiệt độ, pH Phân bò Hàm lượng C Ủ hiếu khí CHC Độ sụt giảm thể tích Hàm lượng N Thành phẩm Thử nghiệm lên cây trồng Sơ đồ 3.1: Quy trình làm phân hữu cơ vi sinh từ bã thải nấm. 13 Nội dung 1: Bã thải trồng nấm và phân bò sẽ được xử lý sơ bộ trước khi phối trộn Khảo sát tỷ lệ phối trộn: [11] Bảng 3.1: Bảng tỷ lệ phối trộn của ba nghiệm thức Nghiệm Bã thải trồng Phân bò Men vi sinh thức nấm (kg) (kg) 1 2 3 (kg) 2,8 3 3,2 1 1 1 0,02 0,02 0,02 Bã thải trồng nấm sau khi xử lý sơ bộ sẽ được xác định độ ẩm, chất hữu cơ (CHC), tỷ lệ C/N. Sau khi phối trộn sẽ đi xác định: độ ẩm, chất hữu cơ (CHC), tỷ lệ C/N Thời gian ủ hiếu khí sẽ diễn ra trong 45 ngày. Trong quá trình ủ theo dõi các chỉ tiêu: Nhiệt độ, pH: sẽ được kiểm tra hằng ngày, vào lúc 8 giờ. Độ ẩm, độ sụt lún: 3 ngày/ lần, vào lúc 8 giờ. Chất hữu cơ CHC, Tỷ lệ C/N: sẽ được kiểm tra sau 45 ngày. Mỗi thí nghiệm được thực hiện 3 lần. Nội dung 2: Sản phẩm sẽ được thử nghiệm để trồng cải: Nhận thấy đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây cải thích hợp với điều kiện khí hậu ở Bình Dương và phù hợp với thời gian nghiên cứu của đề tài. Vì vậy, nhóm chọn cây cải để khảo sát hiệu quả của phân hữu cơ từ bã trồng nấm. Thí nghiệm được bố trí như sau: 14 Rau cải được trồng vào các chậu đất nhỏ với sự bổ sung phân như sau: Nghiệm thức 1: Đất cát+ 0,7% khối lượng phân hữu cơ vi sinh từ bã trồng nấm được lấy từ nghiệm thức 1 Nghiệm thức 2: Đất cát + 0,7% khối lượng phân bón trên thị trường (phân bón hữu cơ vi sinh) Nghiệm thức 3: Đất cát (không bổ sung phân) Với các chỉ tiêu khảo sát: Đo chiều cao cây Các chỉ tiêu được đo vào các ngày: 5, 10, 15 của quá trình khảo sát. Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần. 3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Phương pháp thử nghiệm sản phẩm. Thử nghiệm trên cây trồng cụ thể: cây cải (Brassicaceae) Thời gian thu hoạch khoảng 15 ngày 3.2.2 Phương pháp xác định chiều cao của cây Dùng thước đo chiều cao của từng cây rồi lấy giá trị trung bình. 3.2.3 Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu trong phân. Phương pháp xác định nhiệt độ Sử dụng nhiệt kế thủy ngân, cắm trực tiếp vào 5 vị trí lấy giá trị trung bình và đọc kết quả. Phương pháp xác định độ sụt giảm thể tích Dùng thước cắm trực tiếp vào thùng xác định chiều cao của khối ủ. Thể tích được xác định bằng: chiều cao x diện tích đáy Thể tích sụt giảm theo từng ngày và tính phần trăm sụt giảm. Phương pháp xác định độ ẩm