Luận văn Thạc sĩ Khoa học: 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

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

166
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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 trường. Nội dung nghiên cứu của đề tài là đánh giá hiệu quả của bón kết hợp than sinh học, phân compost tới độ phì nhiêu đất.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: 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 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Đặng Thùy Anh 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 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Đặng Thùy Anh 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 Chuyên ngành : Khoa học môi trường Mã số :13005443 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIAO VIÊN H ́ ƯƠNG DÂN KHOA HOC ́ ̃ ̣ CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS. Mai Văn Trịnh ̣ PGS.TS. Trân Văn Thuy ̀
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 hướ ng dẫn, định hướ ng và tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành luận văn đượ c 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
Mục lục MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................ 3 1.1. Tông quan vê phê phu phâm nông nghiêp va r ̉ ̀ ́ ̣ ̉ ̣ ̀ ơm ra trong san xuât lua ̣ ̉ ́ ́ ............... 3 ̀ ử dung r 1.2. Tinh hinh s ̀ ̣ ơm ra trên Thê Gi ̣ ́ ới va Viêt Nam ̀ ̣ ........................................... 5 1.3. Giơi thiêu vê than sinh hoc va phân compost ́ ̣ ̀ ̣ ̀ .......................................................... 7 Hình 1.1. Lúa bị nghẹt rễ do rơm rạ bị cày vùi chưa phân huỷ hết ......................... 11 1.5. Sơ lược về địa bàn nghiên cứu ............................................................................. 13 2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................... 17 ̣ 2.2. Nôi dung nghiên cứu .............................................................................................. 18 2.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 18 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................................ 27 3.1. Số liệu điều tra rơm rạ tỉnh Hưng Yên ................................................................. 27 Đề tài điêu tra ph ̀ ương thưc s ́ ử dung r ̣ ơm ra cua nông dân H ̣ ̉ ưng Yên tai hai xa Minh ̣ ̃ Phượng,Trung Nghia ( bang 3.1) nhăm tim hiêu cach s ̃ ̉ ̀ ̀ ̉ ́ ử dung r ̣ ơm ra cua ̣ ̉ nông dân ở đây. ................................................................................................. 27 3.2. Hiệu quả của than sinh học tới độ phì nhiêu của đất ......................................... 28 Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 28 Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 29 3.3. Hiệu quả của phân compost tới độ phì nhiêu của đất ......................................... 35 Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 35 Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 36 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của biện pháp bón kết hợp phân compost sản xuất từ rơm rạ đến năng suất lúa ............................................................................................ 42 3.4. Hiệu quả môi trường than sinh học và phân compost ......................................... 43 3.5. Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng tốt rơm rạ ............................................ 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 49 Tiếng Việt .......................................................................................................................... 49
DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................ 3 1.1. Tông quan vê phê phu phâm nông nghiêp va r ̉ ̀ ́ ̣ ̉ ̣ ̀ ơm ra trong san xuât lua ̣ ̉ ́ ́ ............... 3 ̀ ử dung r 1.2. Tinh hinh s ̀ ̣ ơm ra trên Thê Gi ̣ ́ ới va Viêt Nam ̀ ̣ ........................................... 5 1.3. Giơi thiêu vê than sinh hoc va phân compost ́ ̣ ̀ ̣ ̀ .......................................................... 7 Hình 1.1. Lúa bị nghẹt rễ do rơm rạ bị cày vùi chưa phân huỷ hết ......................... 11 1.5. Sơ lược về địa bàn nghiên cứu ............................................................................. 13 2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................... 17 ̣ 2.2. Nôi dung nghiên cứu .............................................................................................. 18 2.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 18 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................................ 27 3.1. Số liệu điều tra rơm rạ tỉnh Hưng Yên ................................................................. 27 Đề tài điêu tra ph ̀ ương thưc s ́ ử dung r ̣ ơm ra cua nông dân H ̣ ̉ ưng Yên tai hai xa Minh ̣ ̃ Phượng,Trung Nghia ( bang 3.1) nhăm tim hiêu cach s ̃ ̉ ̀ ̀ ̉ ́ ử dung r ̣ ơm ra cua ̣ ̉ nông dân ở đây. ................................................................................................. 27 3.2. Hiệu quả của than sinh học tới độ phì nhiêu của đất ......................................... 28 Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 28 Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 29 3.3. Hiệu quả của phân compost tới độ phì nhiêu của đất ......................................... 35 Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 35 Ghi chú: Số liệu được tính trung bình tại các ruộng tham gia thí nghiệm sau 2 vụ . 36 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của biện pháp bón kết hợp phân compost sản xuất từ rơm rạ đến năng suất lúa ............................................................................................ 42 3.4. Hiệu quả môi trường than sinh học và phân compost ......................................... 43 3.5. Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng tốt rơm rạ ............................................ 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 49 Tiếng Việt .......................................................................................................................... 49
DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................ 3 1.1. Tông quan vê phê phu phâm nông nghiêp va r ̉ ̀ ́ ̣ ̉ ̣ ̀ ơm ra trong san xuât lua ̣ ̉ ́ ́ ............... 3 Hình 1.1. Lúa bị nghẹt rễ do rơm rạ bị cày vùi chưa phân huỷ hết ......................... 11 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................................ 27 3.1. Số liệu điều tra rơm rạ tỉnh Hưng Yên ................................................................. 27 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của biện pháp bón kết hợp phân compost sản xuất từ rơm rạ đến năng suất lúa ............................................................................................ 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 49 Tiếng Việt .......................................................................................................................... 49
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 lượng Cácbon tổng số OC : Hàm lượng Các bon hữu cơ Biofilter : Phương pháp lọc sinh học Kts : Kali tổng số N : Nitơ Nts : Nitơ tổng số PC :Phân chuông ̀ 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 nước và 80% nông dân Việt Nam là nông dân trồng lúa [33]. Theo đánh giá của Cục Trồng trọt và nhiều nghiên cứu, lượng 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 lượng rơm rạ dư thừa khổng lồ trong quá trình sản xuất và chế biến. Khối lượng rơm rạ lớn mà không được sử dụng hết là nỗi lo về các bãi chứa, đe dọa ô nhiễm môi trường, đặc biệt với những địa phương có tỷ lệ về sản xuất nông nghiệp lớn. Trước đây, rơm rạ hầu như được 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 người 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 thường 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 trường đất, môi trường không khí, tăng khả năng phát thải khí nhà kính và ảnh hưởng các vấn đề nhân sinh xã hội khác. Sử dụng rơm rạ dư thưa phát sinh trong s ̀ ản xuất nông nghiệp là vấn đề rất ́ vừa giải quyết được ô nhiễm môi trường vừa tận dụng được tài câṕ bach, nguyên cacbon và dinh d ́ ưỡng cho cây trồng. Sử dụng rơm rạ làm than sinh hoc, ̣ phân compost vừa hạn chế hoạt động thải bỏ gây ô nhiễm môi trường, 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 được phổ biến rộng do đặc thù sản xuất nông nghiệp từng vùng và thái độ tiếp nhận của nông dân. Hưng yên là một tỉnh có nền nông nghiệp phát triển tuy nhiên chưa chú trọng đến tận dụng rơm rạ ̣ làm phân compost, than sinh hoc tăng độ phì nhiêu và năng suất cây trồng. Vi vây, ̀ ̣ Đề tài “Nghiên cứu tái sử dụng rơm rạ làm phân bón cho cây lúa tại tỉnh 1
Hưng Yên nhằm cải tạo độ phì nhiêu của đất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường” được 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 của người dân trong việc tái sử dụng rơm ra, góp ph ̣ ần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. 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 trường. Nội dung nghiên cứu của đề tài là đánh giá hiệu quả của bon kêt h ́ ́ ợp than sinh học, phân compost tới độ phì nhiêu đất. Bên cạnh đó, đề tài tiến hành đánh giá hiêu qua môi ̣ ̉ trương c ̀ ủa viêc bon kêt h ̣ ́ ́ ợp 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 trường. Địa bàn lựa chọn nghiên cứu của đề tài là những cánh đồng lúa của các hộ dân thuộc xã Minh Phượng, huyện Tiên Lữ và xã Trung Nghĩa, T.P Hưng Yên, tỉnh Hưng 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 đường giao thông thuận tiện, hệ thống tưới tiêu hợp lý, cho việc triển khai bố trí, theo dõi thí nghiệm trên địa bàn. 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tông quan vê phê phu phâm nông nghiêp va r ̉ ̀ ́ ̣ ̉ ̣ ̀ ơm ra trong san xuât lua ̣ ̉ ́ ́ Phụ phẩm nông nghiệp đều là các chất hữu cơ, có thể còn non xanh, có thể đã xơ cứng vì silic hóa như trấu hay lignin hóa như gỗ. Chúng có thể được xem như một dạng tích chữ năng lượng từ mặt trời nhờ qua trình quang h ́ ợp và các qua trình sinh h ́ ọc khác Thực trạng phế phụ phẩm nông nghiệp va r ̀ ơm ra trong san xuât lua ̣ ̉ ́ ́ Theo Liên Hiệp Quốc, tới tháng Bảy năm 2013, dân số thế giới sẽ đạt 7.2 tỷ người và tới năm 2100 là 10.9 tỷ người do mức sinh tăng cao tại các nươć đang phát triển.Với lượng dân số thế giới đạt mức như thế này thì vấn đề về nhu cầu lương thực luôn được ưu tiên hàng đầu, đòi hỏi con người không ngừng mở rộng sản xuất cải thiện các công nghệ trong sản xuất nông nghiệp đạt hiệu ̉ qua cao h ơn [12]. Theo dự báo của tổ chức Lương thực thế giới (FAO), sản lượng ngũ cốc thế giới năm 2013 có thể đạt mức kỷ lục mới là 1.259 triệu tấn, tăng 8.5% so với năm trước và cao hơn mức 1.167 triệu tấn năm 2011 [12]. ̀ nghĩa với nhu cầu lương thực tăng hay diện tích sản xuất nông Đông nghiệp tăng chính là lượng phế phụ phẩm nông nghiệp cũng tăng theo với lượng phát sinh và khối lượng ngày càng lớn. Bảng 1.1. Khối lượng phế thải để lại của một số cây lương thực chính trên thế giới Sản lương Khối lượng phế thải Cây trồng (triệu tấn/năm) (tỷ tấn/năm) Lương thực 2325.0 14.0 Lúa gạo 460.8 3.9 Lúa mì 689.0 3.6 3
Ngô 867.5 2.8 (Ngu ồn: Viên Môi tr ̣ ương nông nghiêp, ̀ ̣ 2014) 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. Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2011 Loại chất thải Số lượng (triệu tấn/ năm) Tàn dư thực vật trên đồng ruộng 1200 Bùn thải 650 Rác thải sinh hoạt 400 Rác vườn 690 Chất thải công nghiệp thực phẩm 420 (Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thùy Dương, 2011) Từ bảng trên ta thấy khối lượng tàn dư thực vật trên đồng ruộng thải ra môi trường hàng năm rất lớn với 1200 triệu tấn/năm trong khi các loại khác như bùn thải thì là 650 triệu tấn/năm hay rác thải sinh hoạt chiếm 400 triệu tấn/năm rác vườn chiếm 690 triệu tấn/ năm và chất thải công nghiệp thực phẩm chiếm 420 triệu tấn/ năm. Như vậy riêng chất thải hữu cơ từ nông nghiệp đã chiếm 35.7% lượng 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 trường [12]. Kết quả ước tính lượng phế phụ phẩm từ trồng trọt của Viện Môi trường Nông nghiệp đã cho thấy cả nước 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 Viêt 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 4
Tổng 61.43 100.00 (Nguồn: Bao cao tông kêt viên Môi tr ́ ́ ̉ ́ ̣ ương Nông Nghiêp, ̀ ̣ 2014) 1.2. Tinh hinh s ̀ ̀ ử dung r ̣ ơm ra trên Thê Gi ̣ ́ ới va Viêt Nam ̀ ̣ 1.2.1. Tình hình nghiên cứu sử dụng rơm rạ trên Thế Giới + Các phương pháp tận dụng rơm rạ thông thường Theo các dữ liệu thu thập được, các hình thức sử dụng rơm rạ theo thông thường chủ yếu bao gồm sử dụng để làm chất đốt, làm vật liệu xây dựng, nuôi gia súc Lợp nhà: Ở nông thôn, trước đây người nông dân hay sử dụng rơm rạ cũng như lau sậy hay các loại vật liệu tương tự để làm các tấm lợp mái nhà nhẹ và không thấm nước. Loại rơm để sử dụng cho mục đích này thường được trồng riêng và thu hoạch bằng tay hoặc bằng máy gặt bó [3]. Làm thủ công mỹ nghệ như mũ, dép, xăng dan, bện dây thừng: Người ta có thể tạo ra nhiều kiểu mũ được bện từ rơm rạ. Tại Anh, vài trăm năm trước đây, các mũ bện từ rơm rạ đã rất phổ biến. Người Nhật, Triều Tiên có phổ biến sử dụng rơm rạ để làm dép, xăng đan, đồ thủ công mỹ nghệ. Tại một số nơi thuộc Đức, như vùng Black Forest và Hunsruck, người ta thường đi dép rơm trong nhà hoặc tại lễ hội. Tại nhiều nơi trên thế giới, rơm rạ cho đến nay vẫn được sử dụng để làm đệm giường nằm cho con người và làm ổ cho vật nuôi. Nó thường được sử dụng để làm ổ cho các loại súc vật như trâu bò (tức là loại động vật nhai lại) và cả ngựa. Nó cũng có thể sử dụng để làm ổ cho các loài động vật nhỏ, nhưng điều này thường dẫn đến gây thương tổn cho các con vật ở miệng, mũi và mắt do những sợi rơm rất sắc dễ cứa. Làm thức ăn cho động vật: Rơm rạ có một hàm lượng năng lượng và dinh dưỡng có thể tiêu hóa được. Lượng nhiệt được sinh ra trong ruột của các 5
con vật ăn cỏ, vì vậy việc tiêu hóa rơm rạ có thể hữu ích trong việc duy trì nhiệt độ cơ thể trong thời tiết mùa đông lạnh [3]. +Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp Rơm rạ trong nông nghiệp được dùng để: phủ lên bề mặt đất thành một lớp vật liệu. Qua thời gian, vật liệu này được phân giải thành chất hữu cơ để khôi phục một phần hữu cơ và các chất dinh dưỡng bon cho đ ́ ất thich h ́ ợp vơí nhiều loại cây trồng, vi du nh ́ ̣ ư dưa chuột, cà chua, cây cảnh. Rơm ra con đ ̣ ̀ ược ̉ dung đê: lót ̀ ổ cho gia súc trong chăn nuôi gia súc, sử dụng chống sương giá trong điều kiện khí hậu giá rét, sử dụng làm phương tiện nuôi giun. Làm vật mang trong ủ và phân hủy bùn cống [3]. + Các ứng dụng rơm rạ trong sản xuất công nghiệp Những ứng dụng tiềm năng nhất của rơm rạ có thể xếp theo nhóm như sử dụng năng lượng, chế tạo và xây dựng, giảm ô nhiễm môi trường hay chăn nuôi gia súc. Thí dụ, các sản phẩm năng lượng có thể gồm ethanol, methane, nhiệt cho sản xuất điện và sản xuất khí ga từ quá trình khí hóa. Trong lĩnh vực sản xuất gồm một loạt các loại ván ép, nhựa gia cường sợi/chất thải, bột giấy và các sản phẩm sợi/xi măng. Ứng dụng trong giảm nhẹ ô nhiễm môi trường gồm sử dụng rơm rạ để kiểm soát xói mòn ở những khu vực xây dựng hay làm phục hồi những vùng đất bị suy thoái hữu cơ [13]. 1.2.2. Tinh hinh s ̀ ̀ ử dung r ̣ ơm ra Viêt Nam ̣ ̣ Rơm thường được dùng làm thức ăn cho gia súc, đặc biệt là đối với gia súc chăn thả như trâu, bò, ngựa, dê, và cừu. Rơm còn là nguồn thức ăn dự trữ rất tốt cho gia súc nhất là khi mùa đông giá rét, gia súc không thể chăn thả ngoài đồng, và không có sẵn thức ăn tươi khác. Ngoài ra rơm còn được sử dụng để làm chất đốt cho đun nấu ở vùng nông thôn hay dùng rơm làm nguyên liệu quan trọng cho trồng nấm rơm, trải rơm làm ổ nằm, hay là làm mái nhà và trộn với đất thành vách nhà [13]. 6
Với sản xuất nhiên liệu sinh học, rơm rạ được thu gom, phơi khô rồi đưa vào lò nhiệt phân. Sau phản ứng nhiệt phân sẽ thu được sản phẩm ở cả ba dạng khí, lỏng và rắn. Sản phẩm lỏng chiếm phần lớn, chứa dầu sinh học (biooil), có thể sử dụng vào nhiều lĩnh vực như sản xuất hóa chất, y dược, công nghiệp, thực phẩm hoặc làm nhiên liệu. Riêng trong lĩnh vực năng lượng, biooil có thể sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu trong nhà máy điện (gia nhiệt nồi hơi, lò…) hoặc thay thế diezel dầu mỏ để chạy động cơ. Sản phẩm rắn (than) có thể sử dụng làm than hoạt tính, hoặc được làm phân bón quay lại cải thiện đất trồng khi được bổ sung thêm cacbon, và m ́ ột số nguyên tố vi lượng. 1.3. Giơi thiêu vê than sinh hoc va phân compost ́ ̣ ̀ ̣ ̀ 1.3.1. Giơi thiêu vê ́ ̣ ̣ ̀than sinh hoc Than sinh học (Biochar) la lo ̀ ại than được san xuât t ̉ ́ ừ các nguôn sinh khôi ̀ ́ cây trông hay rác th ̀ ải hưu c ̃ ơ thông qua qua trinh nhiêt phân yêm khi ma câu truc ́ ̀ ̣ ́ ́ ̀ ́ ́ tự nhiên cua no đ ̉ ́ ược duy tri va carbon vân con trong than v ̀ ̀ ̃ ̀ ơi ham l ́ ̀ ượng cao. Than sinh học có thể cung câp dinh d ́ ương khoáng ̃ ở dạng dê tiêu va t ̃ ̀ ạo môi trường phát triển các tập đoàn sinh vật bộ rễ , chúng có khả năng giữ dinh dương, ngoai ra con cai thiên đô chua đât. Than sinh hoc co thê t ̃ ̀ ̀ ̉ ̣ ̣ ́ ̣ ́ ̉ ồn tại nhiều năm trong đất vơi câu truc t ́ ́ ́ ơi xôp, diên tich bê măt l ́ ̣ ́ ̀ ̣ ớn va đô hâp phu cac chât cao, nh ̀ ̣ ́ ̣ ́ ́ ờ đó cải tạo được đăc điêm vât ly cũng nh ̣ ̉ ̣ ́ ư tăng sưc tr ́ ư âm c ̃ ̉ ủa đất [3] . Trên thế giới việc ứng dụng than sinh học (TSH) cũng đang còn tiếp tục đánh giá và xem xét vì vẫn có một số ý kiến tranh cãi về loại vật liệu này do: Than sinh học đã được ứng dụng nhưng chưa phổ cập trên thế giới, ví dụ như ở Mỹ, Úc, Ấn Độ, Philippines, Thái Lan và ở Châu Phi. Nghiên cứu về TSH cần đánh giá từng địa bàn cụ thể, chất đất cụ thể và phải xem xét các tác động của nó, vì vẫn có ý kiến cho rằng bản thân biochar còn có những tác động không hoàn toàn tốt. Có thể có những loại đất, thổ nhưỡng không phù hợp thì có những tác động ngược lại 7
Rõ ràng trong vấn đề nghiên cứu TSH còn đòi hỏi phải có nhiều nghiên cứu tổng thể trên nhiều phương diện khác nhau về mặt khoa học kỹ thuật. Cho nên việc ứng dụng còn tùy thuộc vào từng địa phương, từng quốc gia và từng cây trồng trên địa bàn khác nhau. Có nơi rất phổ cập sử dụng biochar như Haiwaii, nhưng có nơi khác mức độ vừa phải thôi. Ngoài ra còn tùy thuộc vào công nghệ cụ thể và giá thành đầu vào nữa. Ví dụ có nơi trấu là một mặt hàng đắt tiền và được dùng cho mục đích khác có giá trị thương mại cao hơn. Nên đầu vào còn tùy thuộc vào những nơi khác nhau [3]. Sử dụng làm than sinh học Viêt Nam ̣ Trong nông nghiệp than sinh học cũng đã được sử dụng như một loại giá thể trồng các loại hoa có giá trị kinh tế cao như hoa lan, hoa ly… Việc sử dụng than sinh học làm từ trấu hun để làm giá thể, đất nhân tạo và phân bón hữu cơ vi sinh phục vụ cho trồng hoa, cây cảnh và các loại rau đặc sản cũng đang được đẩy mạnh. Ở phía Nam nước ta, than sinh học từ mùn cưa, trấu cũng đã được chế biến thành dạng than viên như than tổ ong để đun nấu thay cho than tổ ong, vừa tận dụng được phế thải nông nghiệp vừa tránh ô nhiễm môi trường [11]. Than sinh học hiện nay đang là lựa chọn số một cho thí nghiệm trồng rau sạch tại nhà. Nó được ưa chuộng trước hết là việc đảm bảo năng suất, chất lượng thành phẩm, sau là vì đây là một loại giá thể sạch đảm bảo an toàn cho sức khỏe người trồng cũng như môi trường. Đây là một hướng phát triển nông nghiệp bền vững cần được nhân rộng [11]. 1.3.2. Giơi thiêu vê phân compost ́ ̣ ̀ Sử dụng phân compost Phân compost hay còn gọi là phân rác, là một loại phân hữu cơ được chế biến từ rác, cỏ dại, thân lá cây xanh, bèo tây, rơm rạ, chất thải sinh hoạt (rau, quả, củ dư thưa, heo, h ̀ ́ ỏng, rơm rạ…) được ủ với một số phân men như phân chuồng, nước giải, lân, vôi, tro bếp… cho đến khi hoai mục để bón cho cây trồng như nhiều loại phân chuồng, phân hữu cơ khác. 8
Chế biến và sử dụng phân compost có nhiều lợi ích như: góp phần làm sạch môi trường, có thêm nguồn phân hữu cơ để bón cho cây trồng với chi phí thấp vì dễ làm, có thể tận dụng các nguồn nguyên, vật liệu sẵn có tại địa phương. Ngoài cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, phân compost còn cung cấp thêm chất mùn, nguồn hữu cơ vừa có tác dụng cải tạo (làm cho đất tơi xốp, thông thoáng, tăng số lượng và khả năng hoạt động của các vi sinh vật hữu ích trong đất, tăng độ phì cho đất) và bảo vệ đất (giữ ẩm, giữ nước tốt, chống xói mòn, chống rửa trôi đất, chống chai cứng đất…) [14]. Đã có nhiều công trình nghiên cứu về quá trình phân huỷ hiếu khí của chất thải hữu cơ dạng rắn, trong đó đã xác định được ảnh hưởng của nhiệt độ và một số yếu tố hoá, sinh học trong qua trình chuy ́ ển hoá chất hữu cơ. Kỹ thuật làm ủ có cấp khí thông qua đảo trộn hiện nay rất phổ biến ở các nước đang phát triển. Phương pháp không đòi hỏi đầu tư nhiều song tốn rất nhiều công lao động để tiến hành công việc và sự đảo trộn ít là nguyên nhân chính kéo dài thời gian ủ [3]. Đối với ủ compost quy mô công nghiệp trong các nhà máy lớn, hiện nay trên thế giới thường áp dụng thí nghiệm ủ compost hệ thống kín (hay hệ thống có thiết bị chứa) giúp khắc phục được các nhược điểm của hệ thống mở, vận hành và kiểm soát quá trình thuận tiện. Thông thường hệ thống ủ compost kín hiện đại được thiết kế hoạt động liên tục, khí thải được xử lý bằng phương pháp lọc sinh học (biofilter). Sử dụng làm phân compost tai Viêt Nam ̣ ̣ Thí nghiệm ủ compost trong thiết bị kín kiểu đứng hiện đang nghiên cứu và áp dụng tại thị xã Sơn Tây, theo phân loại là một trong những thí nghiệm hiện đại tương tự như các thí nghiệm công nghệ của Hoa Kỳ. Thiết bị ủ compost kín kiểu đứng được thiết kế theo nguyên lý hoạt động liên tục, vật liệu ủ được nạp vào hàng ngày qua cửa nạp liệu ở phía trên và tháo liệu từ phía đáy của thiết bị. Quá trình ủ compost diễn biến qua các giai đoạn dọc theo chiều đứng của thiết bị. 9
Việc thông khí trong quá trình ủ compost được hỗ trợ nhờ hệ thống các ống phân phối đều bên trong thiết bị. Quạt hút bố trí ở phía trên tạo sự chênh lệnh áp suất, nhờ đó khối ủ compost cũng được thông khí dọc theo chiều đứng của thiết bị và theo hướng đối lưu từ dưới lên trên. Toàn bộ khí thải quá trình ủ compost được thu hồi và xử lý bằng “biofilter” giúp bảo vệ môi trường tốt hơn. Loại thí nghiệm ủ compost này có nhiều ưu điểm, thuận tiện trong việc vận hành tự động, giảm yêu cầu diện tích nhà xưởng bởi tận dụng chiều cao thiết bị. Quá trình vận chuyển của vật liệu trong thiết bị nhờ trọng lực, thông khí cũng chủ yếu nhờ hiệu ứng đối lưu tự nhiên giúp giảm chi phí vận hành. Cấu trúc vận động của khối ủ bên trong thiết bị tạo ra các vùng hoạt động tối ưu tương ứng với các giai đoạn của quá trình ủ compost, giúp tăng cường hiệu quả, giảm thời gian quy trình và đảm bảo yêu cầu chất lượng đối với sản phẩm. Thiết bị kiểu kín cũng giúp kiểm soát tốt hơn các điều kiện môi trường cho hoạt động của vi sinh vật, dễ dàng kiểm soát mùi hôi. Ngoài ra, hệ thống được kết nối từ các thiết bị đơn vị thành module, thuận lợi cho việc chế tạo, lắp đặt hay nâng cấp mở rộng công suất, v.v.. [14]. Thí nghiệm ủ compost hệ thống nửa mở, kiểu chia ô không liên tục đã được thực hiện tại một số địa phương như Cầu Diễn, Nam Định, Thủy Phương. Thông thường hệ thống được điều khiển thông khí tự động. Nói chung, các thí nghiệm ủ compost kiểu này đều ở cấp độ đơn giản, vẫn còn những nguy cơ phát sinh mùi ô nhiễm do hệ thống chưa khép kín [14]. Thí nghiệm ủ compost kiểu luống động trong nhà kín như tại Đông Vinh, thành phố Thanh Hóa được thiết kế hoạt động liên tục, đảo trộn theo chu kỳ ngắn. Trong đó hỗn hợp nguyên liệu hữu cơ được đưa tới đầu vào của hệ thống, vận chuyển liên tục trong quá trình ủ bằng cách đảo trộn và sau cùng sản phẩm được lấy ra ở đầu cuối của hệ thống. Toàn bộ quá trình ủ compost ở đây được thực hiện trong nhà kín có thiết kế thông khí và xử lý khí thải bằng “biofilter”. Luống ủ được thiết kế với kích thước lớn và liên tục giúp tiết kiệm diện tích mặt bằng, dễ vận hành. Đây là loại thí nghiệm công nghệ đơn giản với chi phí đầu tư không lớn. Tuy nhiên những vấn đề khó khăn tại đây là hệ thống thiết bị 10