Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết Ủ phân từ bèo tai tượng (Pistia stratiotes L.) và thử nghiệm trồng rau muống (Ipomoea aquatic) trình bày kết quả nghiên cứu sử dụng bèo tai tượng là nguyên liệu chính để ủ phân compốt, góp phần kiểm soát lượng bèo trong hệ thống xử lý nước thải và cung cấp phân cho thử nghiệm trồng rau muống.
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Ủ PHÂN TỪ BÈO TAI TƯỢNG (Pistia stratiotes L.) VÀ THỬ NGHIỆM TRỒNG RAU MUỐNG (Ipomoea aquatic) Nguyễn Văn Công1*, Đinh Thị Kim1, Nguyễn Thị Hãi Yến1, Phạm Quốc Nguyên2, Nguyễn Xuân Hoàng1, Nguyễn Hữu Chiếm1, Lê Diễm Kiều2 TÓM TẮT Nghiên cứu sử dụng nguồn sinh khối bèo tai tượng để tạo phân compốt thử nghiệm phân ủ để trồng rau muống nhằm góp phần xử lý mơi trường tạo phân bón cho trồng Thí nghiệm ủ phân bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 21 ngày, gồm nghiệm thức với lần lặp lại: (1) 100% bèo tai tượng (C/N=28,2); (2) bèo tai tượng + bùn từ hệ thống xử lý nước thải (HTXLNT) sinh hoạt thành phố Cần Thơ (C/N=25); (3) bèo tai tượng + bùn HTXLNT + Tricoderma - ĐHCT (C/N=25) Phân compốt trộn với đất tỷ lệ phân : đất để thử nghiệm trồng rau muống Kết cho thấy thời gian thích hợp cho ủ phân từ bèo tai tượng khoảng 21 ngày trở lên Chất lượng phân compốt nghiệm thức có pH, % C, tỷ lệ C/N, kali hữu hiệu đạt chất lượng phân theo QCVN 01-189:2019/BNNPTNT Ẩm độ cao, dao động từ 46,1-49,4%, hàm lượng đạm (1,72-1,81% N) lân hữu hiệu (1,13-1,23% P2O5) thấp QCVN 01-189:2019/BNNPTNT Phân ủ từ bèo hay bèo kết hợp bùn HTXLNT sinh hoạt sử dụng trồng rau muống với suất thu hoạch lần đầu cao 6,4-8,5 lần so với đối chứng khơng bón phân Nghiên cứu tiềm sử dụng nguồn sinh khối bèo tai tượng để tạo phân compốt, góp phần xử lý mơi trường tạo phân bón cho trồng Cần phối trộn thêm loại phế thải khác có hàm lượng N P cao để nâng cao chất lượng phân bón Từ khố: Bèo tai tượng, phân ủ, rau muống, ẩm độ, tỷ lệ C/N, đạm tổng số, lân hữu hiệu GIỚI THIỆU Sử dụng phân bón hóa học biện pháp hiệu giúp nâng cao suất trồng Tuy nhiên, việc sử dụng phân bón hóa học mức gây nên hậu lâu dài cho môi trường đất, nước, vi sinh vật người Do đó, canh tác nơng nghiệp theo hướng hữu cần thiết ưu tiên hàng đầu Hiện nay, nguồn nguyên liệu sản xuất phân compốt đa dạng phong phú thân bắp, cỏ lông tây, rơm, lục bình, chất thải động vật,… [1] Sản xuất phân compốt vừa giúp xử lý chất thải, góp phần bảo vệ mơi trường vừa tạo sản phẩm có giá trị [2] Ở đồng sông Cửu Long, bèo tai tượng (Pistia stratiotes L.) loài thực vật thủy sinh sống trơi mặt nước, có khả phát triển nhanh thủy vực nước tù, đặc biệt ao có dinh dưỡng cao Bèo tai tượng tăng sinh khối gấp đôi Khoa Môi Trường Tài nguyên thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ Khoa Nông nghiệp Tài nguyên môi trường, Trường Đại học Đồng Tháp * Email: nvcong@ctu.edu.vn 42 vòng ngày, tăng gấp 10 ngày tăng gấp 20 ngày [3] Với đặc điểm phát triển nhanh, bèo tai tượng ứng dụng làm thực vật hấp thu ô nhiễm dinh dưỡng nhiều loại nước thải [3] bèo thường vớt bỏ định kỳ để hạn chế tác động tiêu cực đến hệ thống xử lý Sinh khối nguồn nguyên liệu tận dụng để ủ phân compốt Bài báo trình bày kết nghiên cứu sử dụng bèo tai tượng nguyên liệu để ủ phân compốt, góp phần kiểm sốt lượng bèo hệ thống xử lý nước thải cung cấp phân cho thử nghiệm trồng rau muống PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mẫu vật thí nghiệm Bèo tai tượng (Pistia stratiotes L.) thu ao tiếp nhận nước thải biogas thành phố Ngã Bảy, tỉnh Hậu Giang, sau mang để khô tự nhiên ngày điều kiện nhà lưới Bùn thải từ HTXLNT nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt (quận Cái Răng, thành phố Cần Thơ) thu sân phơi để làm nguyên liệu phối trộn cho mẻ ủ Trước bố trí thí nghiệm, nguyên liệu đầu vào bèo bùn xác định ẩm độ, bon (% N«ng nghiệp phát triển nông thôn - K - TH¸NG 11/2021 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ C), nitơ (% N) tỷ lệ C/N Thơng tin đặc tính nguyên liệu ủ (Bảng 1) sở cho tính tốn tỷ lệ phối trộn ngun liệu Bảng Thành phần hóa học nguyên liệu ủ phân Nguyên liệu Chỉ tiêu Bèo tai Bùn tượng 31,94 HTXLNT 9,51 Tổng nitơ (%) 1,13 1,02 Tỷ lệ C/N 28,18 9,33 Chất hữu (%) 55,07 16,40 Tổng bon (%) Chế phẩm sinh học nấm Tricô - ĐHCT (20-30 g/m3) có mật số 108 bào tử/g mua Bộ môn Bảo vệ thực vật, Khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ, loại gói 0,5 kg thử nghiệm phối trộn để đánh giá khả ảnh hưởng đến thời gian ủ phân Hạt rau muống (Ipomoea aquatic) mua cửa hàng vật tư nông nghiệp đường 30/4 phường Hưng Lợi, quận Ninh Kiều, TP Cần Thơ 2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 2.2.1 Thí nghiệm 1: Ủ phân từ bèo tai tượng Thí nghiệm bố trí hồn tồn ngẫu nhiên với nghiệm thức, nghiệm thức bố trí lần lặp lại thùng compozit hình trụ tích 60 L, đáy có lỗ nước rỉ Tỷ lệ C/N thích hợp cho mẻ ủ 25-40 [4] Qua kết phân tích, tỷ lệ C/N bèo tai tượng 28,18 nên ủ mà khơng cần phối trộn Tuy nhiên, tỷ lệ C/N bùn HTXLNT 14,4 nên cần phải phối trộn với bèo để điều chỉnh tỷ lệ thích hợp để ủ phân Ở nghiên cứu chọn phối trộn bèo bùn thải để đạt tỷ lệ C/N tương đương 25 so sánh với nghiệm thức có bèo Khối lượng nguyên liệu cho nghiệm thức trình bày bảng Bảng Khối lượng nguyên liệu phối trộn nghiệm thức Khối lượng nạp cho mẻ Nghiệm ủ (kg) Bổ sung thức Bèo tai Bùn Tổng Tricoderma tượng HTXLNT cộng NT1 15 15 Không NT2 14 15 Khơng NT3 14 15 Có Sau chuẩn bị, nguyên liệu trộn trước bỏ vào thùng ủ điều chỉnh độ ẩm thích hợp để tạo đồng vị trí khác khối ủ Tỷ lệ nấm Tricoderma pha với nước theo khuyến cáo nhà sản xuất 30 g/m3 ủ, đó, khối ủ NT3 bổ sung nấm Tricoderma g/L nước, lớp ủ 10 cm tưới lớp Tricô-ĐHCT pha với nước Mỗi khối ủ phủ lớp nilon nhằm giữ nhiệt tránh tác động thời tiết bên đến đống ủ, đồng thời làm giảm bốc thoát Các thùng ủ xới đảo tuần/lần, lần xới đảo 30 phút để cung cấp thêm oxy cho đống ủ Lượng nước bổ sung để điều chỉnh ẩm độ đạt 60-70% tính theo cơng thức Vesilind Khi nhiệt độ khối ủ cân với nhiệt độ mơi trường q trình phân hủy khối ủ xem kết thúc Các thông số nhiệt độ (mẻ ủ khơng khí), pH, ẩm độ, độ sụt giảm khối lượng, độ sụt giảm thể tích, % C, % N, C/N, kali hữu hiệu, lân hữu hiệu theo dõi định kỳ 2.2.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng phân ủ đến sinh trưởng suất rau muống (Ipomoea aquatic) Bảng Mô tả nghiệm thức Lượng phân Khối Ký hiệu compốt từ lượng nghiệm nghiệm thức thí đất thức nghiệm (kg) (kg) NT1 NT2 NT3 NT1 NT2 NT3 NT4 Tổng cộng (kg) 8 8 Ghi chú: NT1 = Đối chứng (đất), NT2 = Đất + phân compốt ủ từ bèo, NT3 = Đất + phân compốt ủ từ bèo phối trộn bùn thải HTXLNT, NT4 = Đất + phân compốt ủ từ bèo phối trộn bùn thải HTXLNT bổ sung Tricơ-ĐHCT Thí nghiệm bố trí hồn tồn ngẫu nhiên điều kiện nhà lưới, bao gồm: đối chứng (đất) nghiệm thức tương ứng với loại phân ủ thí nghiệm 1, nghiệm thức bố trí lần lặp lại Đất sử dụng để trồng rau thu Khoa Môi trường TNTN độ sâu 0-10 cm phơi tự nhiên Phân compốt phơi từ 2-3 ngày Đất băm nhỏ trộn với phân theo tỷ lệ phân : t Thựng xp s Nông nghiệp phát triển nông thôn - K - THáNG 11/2021 43 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ dụng trồng rau muống có kích thước 34 x 24 x 14 cm khoét lỗ thoát nước Hạt giống trước gieo ngâm nước ấm ủ qua đêm cho hạt nảy mầm, sau chọn hạt nảy mầm tốt để gieo Theo hướng dẫn nhãn nhà cung cấp hạt rau muống, mật độ gieo trồng từ 5-10 g hạt/m2 tương ứng 250-500 cây/m2 Vì vậy, với diện tích gieo trồng 0,0816 m2/thùng, thùng gieo 20 hạt giống Nước máy khử clo (sục khí ≥ 48 giờ) sử dụng để tưới cho rau muống ngày thời điểm 7:00-8:00 16:30-17:30 Trong thời gian trồng, khơng bổ sung phân hố học cho rau muống tất nghiệm thức 2.3.1 Các tiêu theo dõi trình ủ phân Mẫu nguyên liệu trước ủ: lấy mẫu đại diện loại nguyên liệu bèo tai tượng bùn HTXLNT Mẫu phân nghiệm thức: lấy mẫu ngẫu nhiên vị trí nghiệm thức, thu vị trí khoảng 100 g, trộn mẫu vị trí với Các mẫu thu chứa túi nilon chuyển phịng thí nghiệm để phân tích Các tiêu theo dõi định kỳ phân tích theo phương pháp thơng dụng (Bảng 4) 2.3 Phương pháp thu phân tích mẫu Bảng Chu kỳ theo dõi phương pháp phân tích mẫu phân ủ Phương pháp phân tích Chỉ tiêu theo dõi Đơn vị Tần suất đo đạc o Nhiệt độ C Hằng ngày Đo nhiệt kế thủy ngân pH - tuần/lần Ẩm độ % tuần/lần tuần/lần Ly trích mẫu:nước (1:5) đo máy Hanna HI 8424 (Hungary) Cân khối lượng tươi khô mẫu (sau sấy 105oC đến khối lượng không đổi) Cân khối lượng khối ủ % tuần/lần Đo chiều cao bề mặt khối ủ % tuần/lần Tro hóa nhiệt độ 550oC (AOAC, 1990) % tuần/lần Công phá mẫu H2SO4 chưng cất phương pháp Kjeldahl (APHA et al., 1998) Kali hữu hiệu % K2O Lân hữu hiệu % P2O5 Kết thúc thí nghiệm Kết thúc thí nghiệm Độ sụt giảm khối lượng Độ sụt giảm thể tích %C %N kg 2.3.2 Phương pháp theo dõi sinh trưởng suất rau muống Mẫu thu hoạch rửa với nước Sau tiến hành đo chiều cao thân, chiều dài lá, TCVN 8562:2010 TCVN 8559:2010 chiều dài rễ cân khối lượng nghiệm thức để đánh giá suất loại phân ủ theo định kỳ (Bảng 5) Bảng Chu kỳ phương pháp theo dõi sinh trưởng suất Chỉ tiêu theo dõi Đơn vị Tần suất đo đạc Phương pháp theo dõi Chiều dài thân cm ngày/lần Tính từ gốc đến đỉnh sinh trưởng Chiều dài cm ngày/lần Đo dài Số lá ngày/lần Đếm số mở Chiều dài rễ cm Kết thúc thí nghiệm Tính từ gốc đến chóp rễ dài Năng suất g/m Kết thúc thí nghiệm Cân khối lượng tươi 2.4 Phương pháp tính tốn xử lý số liệu 2.4.1 Phương pháp tính tốn - % tro tính theo cơng thức: 44 Trong đó: W=P-P1: Khối lượng mẫu (g); P: Khối lượng mẫu cốc trước nung (g); P1: Khi lng Nông nghiệp phát triển nông thôn - K - THáNG 11/2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ cốc nung (g); P2: Khối lượng mẫu cốc sau nung (g) nghiệm thức ổn định, khơng có khác biệt với giống nhiệt độ mơi trường (Hình 1) Với khoảng sai số chấp nhận từ đến 10% tính bon ngun liệu theo cơng thức: Q trình phân hủy chất hữu diễn chủ yếu phản ứng tỏa nhiệt, nhiệt độ có biến thiên tương ứng với tốc độ phân hủy chất hữu Từ ngày 16 trở nhiệt độ nghiệm thức ổn định với nhiệt độ môi trường, chứng tỏ trình phân hủy kết thúc Diễn biến nhiệt độ nghiệm thức tương tự với ghi nhận ủ phân trước [6-7] Trong giai đoạn gia tăng nhiệt độ, nhiệt độ NT3 (bổ sung Trichoderma) ln có khuynh hướng cao NT1 NT2 Kết hoạt động mạnh mẽ loại vi sinh hữu ích có chế phẩm Tricơ-ĐHCT, giúp cho nhiệt độ khối ủ gia tăng nhanh Sự ổn định nhiệt độ mẻ ủ giống nhiệt độ môi trường từ ngày thứ 16 chứng tỏ mẻ ủ thục hay trình ủ kết thúc Trong đó: 1,724 hệ số chuyển bon hữu sang chất hữu [5] - Ẩm độ tính theo cơng thức: Trong đó: W1: Khối lượng mẫu + túi trước sấy (g); W2: Khối lượng mẫu + túi sấy đến khối lượng không đổi (g) 2.4.2 Phương pháp xử lý số liệu Số liệu tổng hợp phần mềm Excel 2016 Sử dụng phần mềm SPSS 22.0 để phân tích phương sai one-way ANOVA thơng số theo dõi q trình ủ phân, sinh trưởng suất So sánh trung bình nghiệm thức dựa vào kiểm định Duncan, sai khác có ý nghĩa thống kê tính p0,05, Duncan) Trong thời gian, cột có chữ in thường(a, b, c) khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê theo thi gian (p>0,05, Duncan) Nông nghiệp phát triển nông thôn - K - THáNG 11/2021 45 KHOA HC CƠNG NGHỆ 3.1.3 pH pH nghiệm thức có xu hướng tăng dao động từ 6,5-7,9 Ở khoảng pH mẻ ủ phù hợp cho quy trình ủ phân [9] Nhìn chung, giá trị pH phân nghiệm thức kết thúc đạt QCVN 01-189:2019/BNNPTNT (Hình 3) Hình Thay đổi pH mẻ ủ theo thời gian Ghi chú: Như hình NT2 (Hình 4) Kết cho thấy có mặt vi sinh vật (Trichoderma) thúc đẩy trình phân hủy khống hóa, mùn hóa diễn nhanh 3.1.5 Hàm lượng bon chất hữu Hàm lượng bon chất hữu nghiệm thức giảm sau 21 ngày ủ có khác biệt nghiệm thức (p