Giới thiệu chung

Phân hữu cơ vi sinh là sản phẩm được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu hữu cơ khác nhau nhằm cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng và cải tạo đất. Việc ủ các chất thải là phế phẩm nông nghiệp (vỏ hạt cà phê, bã mía, bã cà phê, rơm rạ, thân rễ cây,…) thành phân compost để bón phân cho cây trồng được nhiều người thực hiện. Vỏ điều, bùn thải ao nuôi cá tra, phụ phẩm cá tra, phụ phẩm thanh long,… đều là những nguồn có thể gây ONMT nếu không được xử lý triệt để. Hạt điều có khối lượng vỏ chiếm khoảng 70%, trong vỏ hạt điều có thành phần nguyên tố dinh dưỡng đa lượng như N 0,84%, P 0,21%, K 0,70%, và trung lượng như Ca 0,13%, Mg 0,24% thích hợp ủ thành phân bón hữu cơ [4]. Ngoài ra, với 1 tấn điều thô sẽ thải ra 700 kg vỏ hạt điều, hơn 1 triệu tấn điều thô thì lượng vỏ hạt điều thải ra là một con số không nhỏ [1], [2]. Tại Việt Nam, hiện vỏ hạt điều sau thu hồi dầu được đem đốt thu hồi năng lượng gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng. Nhận thức được tác hại của việc đốt vỏ điều đến môi trường, một số địa phương như Bến Tre, Tây Ninh đã có những chỉ đạo nghiêm cấm việc đốt này hoặc đốt dưới điều kiện phải có hệ thống xử lý khí đạt chuẩn quy định [3]. Theo Tổng cục Thủy sản (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) năm 2019, hiện diện tích ương dưỡng cá tra giống của vùng ĐBSCL đạt khoảng 6.000 ha. Quá trình gia công thủy sản chứa một lượng chất thải như đầu cá và xương cá, chiếm khoảng 45% tổng lượng chất thải. Những phụ phẩm này từ nguyên liệu thô sẽ đi vào nguồn thải, làm gia tăng hàm lượng chất hữu cơ trong bùn thải của ao nuôi. Việc thải nước sau nuôi hoặc trong quá tình nuôi và bùn trực tiếp xuống sông, kênh gây suy giảm chất lượng nước mặt.

Do đó, tái sử dụng các phụ phẩm này cho các mục đích làm phân bón là một hướng không mới đối với nhà nông nhưng chưa có nghiên cứu hoàn chỉnh nào đánh giá hiệu quả của việc tái sử dụng này. Nhằm đưa ra 1 tỷ lệ tối ưu cho việc phối trộn, ủ làm phân bón, nghiên cứu tập trung xem xét các sự phối trộn đưa ra được tỷ lệ tối ưu giữa các phụ phẩm, bao gồm: Vỏ điều sau tách dầu và bùn thải từ ao nuôi cá tra.

Phương pháp nghiên cứu

Dựa trên kết quả của các thí nghiệm thăm dò, nghiên cứu thực hiện triển khai quy mô trong phòng thí nghiệm như sau: Sử dụng các mô hình ủ là các thùng xốp giữ nhiệt với khối lượng mỗi đống ủ là 20kg, kích thước: D x L x H = 32 cm x 52 cm x 27 cm (Hình 1).

Hình 1. Mô hình ủ phân vi sinh quy mô phòng thí nghiệm

Trộn các nguyên liệu theo tỷ lệ: Vỏ điều 15-35%, bùn ao nuôi cá tra 30-70%, phụ phẩm cá tra từ 5-25%, men vi sinh 0,1% và một số phụ phẩm khác như vỏ dứa, tro trấu, vỏ café, phụ phẩm thanh long với tổng số chiếm 10%. Ma trận bố trí thí nghiệm chi tiết được trình bày trong Bảng 1. Hình 2 cho thấy mô hình ủ phân trước (Hình 2a.) và sau (Hình 2b.) khi trộn nguyên liệu.

Ủ phân: Với mỗi mẫu ủ, sau khi cân các nguyên liệu theo khối lượng đã tính, bắt đầu việc trộn bổ sung ẩm cho vi sinh vật hoạt động. Mẫu trộn đều được đưa vào các thùng ủ đã được ký hiệu, tạo điều kiện kỵ khí cho môi trường ủ.

Thời gian ủ giai đoạn 1 là 20 ngày. Kết thúc giai đoạn này, khối ủ được đảo trộn bổ sung khí và bổ sung thêm nước duy trì độ ẩm từ 60-80% tạo điều kiện vi sinh vật hoạt động hiệu quả. Tiếp tục ủ trong điều kiện hiếu khí (để ở môi trường tự nhiên) và duy trì độ ẩm bằng nước sạch. Thực hiện đảo trộn định kỳ 10 ngày/lần. Trong thời gian ủ, kiểm tra nhiệt độ ủ hàng ngày bằng nhiệt kế giữa các khối ủ.

Các mô hình được lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu hàm lượng chất hữu cơ, mật độ các vi sinh vật có ích (vi sinh vật phân giải cellulose, cố định đạm), độ ẩm và pH theo quy định Nghị định số 84 về quản lý phân bón. Ngoài ra, các chỉ tiêu photpho dễ tiêu và Nito tổng số cũng được phân tích.

Hình 2. Mô hình ủ phân trước (Hình 2a.) và sau (Hình 2b.) khi trộn nguyên liệu

Sau khi kết thúc quá trình ủ, các mô hình được lấy mẫu và phân tích hàm lượng chất hữu cơ, mật độ một số vi sinh vật có ích (vi sinh vật phân giải cellulose, vi sinh vật cố định đạm), độ ẩm và pHH2O để so sánh với yêu cầu của Nghị định số 84 và phân tích thêm Phospho dễ tiêu cũng như tổng Nito là những chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng.

Kết quả

Độ ẩm và pH của thành phẩm: Kết quả phân tích độ ẩm và pHH2O thành phẩm sau ủ của các mô hình so với yêu cầu của Nghị định số 84 được trình bày trong Hình 3.

Hình 3. Độ ẩm và pHH2O của phân hữu cơ vi sinh thành phẩm các mô hình

Độ ẩm của thành phẩm khá cao so với yêu cầu của nghị định từ 48,34 ± 2,61% đến 61,65± 2,74%. Để đạt được yêu cầu của Nghị định số 84/2019/NĐ-CP về phân bón hữu cơ vi sinh, phân sau ủ cần được xử lý để làm giảm độ ẩm xuống như sấy nhiệt độ thấp hoặc phơi. Giá trị pH của phân thành phẩm trong tất cả các mô hình thuộc phạm vi nghiên cứu từ 5,34 đến 7,40 đều đạt yêu cầu của nghị định.

Hàm lượng chất hữu cơ (OM), P dễ tiêu và tổng N trong thành phẩm

Kết quả hàm lượng OM của thành phẩm từ các mô hình ủ phân được trình bày trong Hình 4. Trong đó, có mô hình P1 đến P4 có hàm lượng 12,90 ± 0,50% đến 14,50 ± 0,15% với lượng bùn chiếm 30% và 40% trong nguyên liệu đầu vào. Như vậy, so với yêu cầu của nghị định thì hàm lượng chất hữu cơ trong 4 mô hình này chưa đạt.

Các mô hình còn lại đều cho kết quả đạt so với yêu cầu của Nghị định số 84/2019/NĐ - CP là hàm lượng chất hữu cơ cao hơn 15%, trong đó đáng chú ý nhất là mô hình P12 có hàm lượng OM rất cao 30,16 ± 0,12%, cao hơn rất nhiều so với phân hữu cơ vi sinh trên thị trường, ví dụ như OM trong phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh là 15%, phân hữu cơ vi sinh Đầu Trâu là 18%. Với hàm lượng chất hữu cơ cao, phân bón thành phẩm sẽ là giúp cải tạo đất trồng, tăng độ phì nhiêu cho đất hiệu quả.

Nghị định số 84/2019/NĐ - CP không yêu cầu về hàm lượng P dễ tiêu và N trong phân hữu cơ vi sinh, tuy nhiên, N và P là chất dinh dưỡng quan trọng đối với cây trồng. Do đó, trong phạm vi nghiên cứu hàm lượng P dễ tiêu và N được phân tích trong thành phẩm của các mô hình (Hình 4).

Hình 4. Hàm lượng chất hữu cơ, P dễ tiêu và tổng N của phân hữu cơ vi sinh thành phẩm các mô hình

Hàm lượng P2O5 và tổng N trong các mô hình lần lượt đạt từ 229 ± 43 mg/Kg đến 437 ± 52 mg/Kg và 5.461 ± 321 mg/Kg đến 9.160 ± 427 mg/Kg. Trong đó, mô hình P12 cho kết quả P2O5 và tổng N cao nhất trong tất cả các mô hình.

Hàm lượng vi sinh vật có ích trong thành phẩm

Vi sinh vật cố định đạm và vi sinh vật phân giải cellulose được phân tích trong thành phẩm ủ phân của các mô hình, kết quả được trình bày trong Hình 5.

Hình 5. Hàm lượng vi sinh vật có ích của phân hữu cơ vi sinh thành phẩm các mô hình

Vi sinh vật cố định đạm và vi sinh vật phân giải cellulose giúp canh tác bền vững. So với yêu cầu của nghị định thì các mô hình P1 đến P4 có hàm lượng các vi sinh vật có ích nhỏ hơn 106 CFU/g, chưa đạt. Các mô hình còn lại đạt từ 1,3 x 106 CFU/g cho tới 4,5 x 108 CFU/g.

Kết luận

So với yêu cầu của Nghị định 84/2019/NĐ-CP về phân bón hữu cơ vi sinh thì các mô hình trong phạm vi của nghiên cứu chưa đạt về độ ẩm cần sấy trước khi lưu thông, lưu trữ, nhưng đạt về pHH2O; hàm lượng chất hữu cơ và các vi sinh vật có ích tương đối cao. Trong đó, mô hình P12 có tỷ lệ nguyên liệu đầu vào bao gồm vỏ điều 20%: Bùn từ ao nuôi cá tra 60%: Phụ phẩm cá tra 10%: Men vi sinh 0,1% và một số phụ phẩm khác như vỏ dứa, tro trấu, vỏ café, phụ phẩm thanh long với tổng số chiếm 10% cho kết quả khả quan nhất với OM đạt 30,16 ± 0,12%, Nts= 9.160 ± 427 mg/Kg, P2O5 = 437 ± 52 mg/Kg.

Lời cảm ơn

Nghiên cứu được tài trợ bởi trường Đại học Bách Khoa-ĐHQG-HCM trong khuôn khổ đề tài mã số T-MTTN-2020-59.

Tài liệu tham khảo

[1]. “Ngành điều Việt Nam - Những chặng đường phát triển,” 2016. [Trực tuyến];

[2]. P. Đ. Thành, Hạt điều sản xuất và chế biến, NXB Nông nghiệp, 2013;

[3]. V. T. Lực, “Bộ Tài nguyên và Môi trường - Tổng cục Môi trường,” Bộ TN&MT - Tổng cục Môi trường, 13 10 2010. [Trực tuyến]. Available: http://www. vea.gov.vn/VN/quanlymt/kiemsoatonhiem/Pages/Cấmsửdụngvỏhạtđiềulàmchấtđốt.aspx; M. G. BHAT, Cashew news Vol 16 no.1, 2011; Nghị định 84/2019/NĐ - CP của Chính phủ Quy định về quản lý phân bón.

LẠI DUY PHƯƠNG⁽¹⁾, TRỊNH THỊ BÍCH HUYỀN⁽¹⁾, ĐẶNG VŨ XUÂN HUYÊN⁽³⁾,

ĐỖ ĐÌNH NAM⁽⁴⁾, TÔN THIỆN PHƯƠNG⁽²⁾, ĐẶNG VŨ BÍCH HẠNH⁽¹⁾

(1)Khoa Môi trường và Tài nguyên, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh

(2) Khoa cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh

(3) Trung tâm châu Á nghiên cứu về nước (CARE Rescif)

(4) Công ty cổ phần Nông nghiệp hữu cơ Bách Khoa (BK Organic)