Đề tài Đánh giá hiệu quả của compst ủ từ xơ dừa và phân bò bổ sung chế phẩm bio-F trên cây cà chua - Nguyễn Thị Hiền

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay môi trường đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, trong đó có rất nhiều nguyên nhân đến từ nước, khí thải, chất thải rắn. Trong đó, ô nhiễm từ chất thải rắn là một nguồn thải gây tác động lớn đến môi trường trong thời gian qua. Chất thải ra không được xử lý an toàn đã tích tụ lâu dài trong môi trường, gây ô nhiễm đất, nước mặt, nước ngầm và không khí, ảnh hưởng đến các hệ sinh thái và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe. Lượng chất thải rắn của Việt Nam sẽ tăng từ 24 - 30% tương đương 45 triệu tấn rác/năm . Trong đó, 98% chất thải rắn hiện nay được xử lý bằng phương pháp chôn lấp. Qua quáù trình vận hành, chôn lấp đã bộc lộ nhiều nhược điểm như tốn kém diện tích, chi phí cao,… đồng thời gây ra tác động đến môi trường thông qua lượng khí thải, nước rỉ rác và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến mỹ quan đô thị. Điều đó đòi hỏi thành phố phải có hướng công nghệ tích cực hơn. Mặt khác, là một nước có đến 80% dân số tham gia sản xuất nông nghiệp, mỗi năm phải sử dụng 8 triệu tấn phân hữu cơ trong đó phải nhập từ nước ngoài khoảng 50%. Trong khi đó thì chất thải rắn có thể tái sử dụng được để sản xuất phân hữu cơ (Compost). Quá trình chế biến Compost lại đơn giản với vốn đầu tư vừa phải và sản phẩm của quá trình là phân bón. Chính vì vậy, hướng nghiên cứu này đã được Thành phố hướng đến trong thế kỷ này. Nhiều đề tài đã thực hiện nhằm mục đích tạo ra sản phẩm compost, nhưng chưa nhiều đề tài thực hiện việc đánh giá hiệu quả của compost trên cây trồng. Trong các đề tài đã thực hiện, đa phần sản phẩm compost tạo ra đã được ứng dụng trên cây công nghiệp lâu năm như cà phê, cao su… nhưng lại chưa được thử nghiem trên cây nông nghiệp ngắn ngày. Đề tài đã chọn cây cà chua làm đối tượng để nghiên cứu, vì cà chua là loại rau ăn trái rất được ưa thích có phẩm chất ngon và chế biến được nhiều cách, còn cho năng suất cao, mang lại lợi nhuận cao cho nhà nông. Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Hiện nay, việc thu gom vận chuyển và xử lý chất thải rắn (CTR) đang là vấn đề mang tính cấp bách và nan giải đối với nhiều địa phương trong cả nước. CTR và các vấn đề liên quan hiện nay không chỉ là điểm nóng trong các cuộc hội họp, hội thảo của các cấp lãnh đạo mà còn là vấn đề “cơm bữa” của các tầng lớp xã hội. Từ năm 1990 đến nay, cùng với sự tăng trưởng kinh tế, đời sống của người dân ngày càng được nâng cao, vì thế lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh ngày càng lớn, tại thành phố Hồ Chí Minh khối lượng chất thải rắn sinh hoạt đã vượt khỏi con số một triệu tấn năm, những câu chuyện về rác và những hệ lụy môi trường từ rác đang “nóng lên” trong những năm gần đây. Với khối lượng 7.000 tấn chất thải rắn sinh hoạt phát sinh mỗi ngày, phương pháp xử lý duy nhất là chôn lấp, thành phố có 3 bãi chôn lấp (BCL) hợp vệ sinh, BCL Gò Cát, Phước Hiệp 1 và Phước Hiệp 1A (mới đi vào hoạt động). Cho đến nay, tổng khối lượng rác đã được chôn lấp tại 2 BCL Gò Cát và Phước Hiệp 1 đã lên đến con số 7.900.000 tấn, trong đó Gò Cát là 4.600.000 tấn, và Phước Hiệp 1 là 3.300.000 tấn. Và sự quá tải đó đã dẫn đến những hậu quả về mặt môi trường, như mùi hôi nồng nặc phát sinh từ các BCL đã phát tán hàng kilômét vào khu vực dân cư xung quanh và một vấn đề nghiêm trọng nửa là sự tồn đọng của hàng trăm ngàn mét khối nước rác tại các BCL và cùng với lượng nước rỉ rác phát sinh thêm mỗi ngày khoảng 1.000 - 1.500 m3 tại các BCL thì nuớc rỉ rác đang là nguồn hiểm họa ngầm đối với môi trường. (Báo cáo “Nghiên cứu nâng cao hiệu quả và giảm chi phí xử lý nước rỉ rác”, CENTEMA, 2007.). Đây là kết quả của việc phân hủy tự nhiên các chất hữu cơ có trong rác thải. Vấn đề đặt ra hiện nay là phải có biện pháp xử lý rác thải hiệu quả, không gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng rác thải thành các sản phẩm có giá trị kinh tế. Biện pháp được ưu tiên hàng đầu hiện nay để xử lý chất thải là sử dụng phương pháp phân hủy sinh học, có hai phương pháp phân hủy sinh học của chất thải hữu cơ là chế biến compost hiếu khí và phân hủy kỵ khí, trong đó chế biến compost hiếu khí ít tốn kém, sản phẩm của quá trình là compost có thể làm phân bón. Bên cạnh đó, nhiệt độ cao trong hệ thống có thể cho phép loại được các mầm bệnh, do đó quá trình làm compost được đánh giá là ít ảnh hưởng môi trường và nhất là phù hợp với các qui luật tự nhiên, có thể tái sử dụng để làm phân bón cho nông nghiệp. Việt Nam là nước nông nghiệp với hơn 80% dân số tham gia sản xuất nông nghiệp, nhu cầu sử dụng phân bón khoảng 5,2 triệu tấn hàng năm. Các loại phân bón được tiêu thụ trên thị trường Việt Nam hiện nay chủ yếu là phân hóa học. Trong khi đó, nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ từ CTR không bị động về mặt giá thị trường giúp người dân yên tâm hơn trong việc đầu tư lâu dài vào ngành nông nghiệp. Có nhiều nghiêu cứu đã thực hiện để tạo compost và ứng dụng vào cây công nghiệp, nhưng chưa ứng dụng trên cây nông nghiệp ngắn ngày, có thời gian sinh trưởng phát triển ngắn như cây cà chua. Chính vì vậy, tác giả đã thực hiện đề tài “Đánh giá hiệu quả của compost ủ từ xơ dừa và phân bò bổ sung chế phẩm BIO-F trên cây cà chua”, nhằm giải quyết bài toán về tái sử dụng CTR tạo ra nguồn phân bón và ứng dụng rộng rãi vào sản xuất nông nghiệp. Mục đích của đề tài - Tạo được nguồn compost từ xơ dừa và phân bò bổ sung chế phẩm BIO-F. - Đánh giá hiệu quả của compost thành phẩm trên cây cà chua. Nội dung nghiên cứu Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, đồ án được thực hiện với những nội dung chính sau : Thí nghiệm 1: Tạo ra compost thành phẩm - Khảo sát quá trình ủ hiếu khí. - Chỉ tiêu theo dõi: khảo sát tốc độ phân hủy của các chất thải thông qua việc theo dõi sự biến thiên của các yếu tố như: nhiệt độ, độ ẩm, pH, hàm lượng chất hữu cơ, cacbon, nitơ trong quá trình ủ. - Tần suất: 2 ngày/lần. Thí nghiệm 2: Đánh giá hiệu quả của compost trên cây cà chua (cây trồng ngắn ngày). - Khảo sát: sự sinh trưởng và sinh sản của cây bón bằng compost. - Chỉ tiêu theo dõi: thử nghiệm trực tiếp và đánh giá hiệu quả của compost trên cây trồng ngắn ngày bằng việc theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng (số nhánh, chiều cao cây), và sinh sản (thời gian ra hoa). - Tần suất: 10 ngày đầu (sau khi bón lót). 15 ngày (sau khi bón thúc lần 1). 35 ngày (sau khi bón thúc lần 2). Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài: nghiên cứu tạo sản phẩm compost bằng xơ dừa và phân bò, bổ sung chế phẩm BIO-F. Đối tượng để đánh giá hiệu quả: thực hiện trên đối tượng là cây nông nghiệp ngắn ngày: cây cà chua trong thời gian 35 ngày. Phương pháp nghiên cứu 1.5.1. Phương pháp luận Dựa vào những tài liệu sẵn có về quá trình lên men hiếu khí chất thải rắn có nguồn gốc hữu cơ, đề tài xây dựng mô hình ủ từ xơ dừa và phân bò có bổ sung chế phẩm BIO-F để tăng tốc độ phân hủy, theo dõi liên tục các chỉ tiêu về nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C ảnh hưởng đến quá trình để tạo ra sản phẩm compost cho cây trồng. Thử nghiệm bón compost trên cây cà chua so sánh hiệu quả tăng trưởng và năng suất thu hoạch trái giữa mô hình bón compost và mô hình đối chứng (không bón phân), mô hình bón phân vô cơ. 5.1.2. Phương pháp thực tiễn Thí nghiệm 1: Tạo ra compost thành phẩm, sử dụng phương pháp: - Phương pháp thu thập số liệu: thu các số liệu về quá trình ủ compost, các thông số trong quá trình theo dõi (nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C, N). - Phương pháp thực nghiệm: làm thực nghiệm ủ compost. - Phương pháp thống kê: tính toán các biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, C, N trong quá trình ủ. - Phương pháp đánh giá: nhận xét, đánh giá kết quả thu được sau thời gian ủ. Thí nghiệm 2: Đánh giá hiệu quả của compost, sử dụng phương pháp: - Phương pháp thu thập số liệu: thu thập các số liệu trong quá trình trồng cây. - Phương pháp thực nghiệm: trồng thử nghiệm cây cà chua. - Phương pháp quan sát: theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của cà chua sau các lần bón phân. - Phương pháp thống kê: đo chiều cao cây, đếm tất cả các nhánh và tính thời gian ra hoa của cà chua. - Phương pháp đánh giá: nhận xét, đánh giá kết quả thu được. 1.6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 1.6.1. Ý nghĩa khoa học - Đề tài mở ra một hướng mới trong việc tận dụng xơ dừa và phân bò phế thải để biến thành sản phẩm có ích. - Đề tài là một bước khởi đầu trong việc đánh giá hiệu quả của compost trên cây trồng ngắn ngày. Ý nghĩa thực tiễn - Compost tạo ra có thể áp dụng trực tiếp cho nông nghiệp. - Quá trình tạo compost dễ thực hiện và có triển vọng cao. - Đặc biệt nước ta có khoảng 500 triệu ha đất nông nghiệp để sử dụng trồng cây ngắn ngày nếu compost được ứng dụng sẽ giảm được lượng phân bón hoá học. - Cà chua là một loại thực vật dễ trồng, nếu được bón compost thì sẽ cho năng suất cao hơn nhiều. Tính mới của đề tài Đề tài đã chọn xơ dừa và phân bò làm nguyên liệu ủ compost có bổ sung chế phẩm BIO-F mang tính mới hoàn toàn. Mặt khác, cũng chưa nhiều nghiên cứu thực hiện đánh giá hiệu quả của compost trên cây nông nghiệp ngắn ngày, đặc biệt cây cà chua. 1.7. Thời gian thực hiện đề tài. Đề tài được thực hiện từ 01/04 đến 24/06 năm 2009. Giới hạn đề tài Đề tài chỉ sử dụng CTR là xơ dừa và phân bò để tạo ra compost. Chỉ đánh giá được từ khi cây sinh trưởng phát triển cho đến khi ra hoa của cà chua. Địa điểm nghiên cứu - Quá trình thí nghiệm: thực hiện tại phòng thí nghiệm Hóa Môi Trường của Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp HCM. - Mô hình trồng cây đặt tại vườn rau của Trung Tâm Nghiên Cứu và Phát Triển Nông Nghiệp Công Nghệ Cao ở Củ Chi. - Các số liệu phân tích ở phòng thí nghiệm Hóa Môi Trường của Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp HCM. 1.10. Cấu trúc của luận văn Luận văn bao gồm 5 chương Chương 1: Mở đầu Chương 2: Tổng quan lý thuyết Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Chương 4: Kết quả và thảo luận Chương 5: Kết luận và kiến nghị Chương 2 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Tổng quan về compost Định nghĩa Hiện nay có rất nhiều định nghĩa về quá trình chế biến compost và compost, một định nghĩa thường được sử dụng là định nghĩa của Haug 1993. Theo Haug, quá trình chế biến compost và compost được định nghĩa như sau: “Quá trình chế biến compost là quá trình phân hủy sinh học và ổn định chất hữu cơ dưới điều kiện thermophilic. Kết quả của quá trình phân hủy sinh học tạo ra nhiệt, sản phẩm cuối cùng ổn định, không mang mầm bệnh và có ích cho việc ứng dụng cho cây trồng”. “Compost là sản phẩm quá trình chế biến compost, đã được ổn định như humus, không chứa các mầm bệnh, không lôi kéo côn trùng, có thể được lưu trữ an toàn và có lợi cho sự phát triển của cây trồng”. Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình ủ 2.1.2.1. Phản ứng sinh hóa Quá trình phân hủy CTR diễn ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và tạo nhiều sản phẩm trung gian . Qúa trình phân hủy protein: protein → peptides → amino axit → hợp chất ammoniumn → nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH3. Đối với carbonhydrat, quá trình phân hủy xảy ra: carbonhydrat → đường đơn → axit hữu cơ → CO2 và nguyên sinh chất của vi khuẩn. Những phản ứng chuyển hóa sinh hóa diễn ra trong quá trình ủ hiếu khí rất phức tạp, hiện vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết. Một cách tổng quát căn cứ trên sự biến thiên nhiệt độ có thể chia quá trình ủ hiếu khí thành các pha sau: Pha thích nghi (latent phase) là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật (VSV) thích nghi với môi trường mới. Pha tăng trưởng (growth phase) đặc trưng bới sự tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học. Pha ưa nhiệt (thermophilic phase) là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất. Đây là giai đoạn ổn định chất thải và tiêu diệt VSV gây bệnh hiệu quả nhất. Phản ứng hóa sinh xảy ra trong ủ hiếu khí và phân hủy kỵ khí được đặc trưng bởi hai phương trình: CHONS + O2 + VSV hiếu khí → CO2 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng CHONS + VSV kỵ khí → CO2 + H2S + CH4 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng Pha trưởng thành (maturation) là giai đoạn giảm nhiệt độ đến bằng nhiệt độ môi trường. Trong pha này, quá trình lên men xảy ra chậm, thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (quá trình chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành chất mùn), các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ…) và cuối cùng thành mùn. Ngoài ra còn xảy ra các phản ứng nitrat hóa, ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định chất thải) bị oxy hóa sinh học tạo thành nitrit (NO2-) và cuối cùng thành nitrat (NO3-): NH4+ + 3/2 O2 → NO2- + 2H+ + H2O NO2- + ½ O2 → NO3- Kết hợp hai phương trình trên, quá trình nitrat hóa diễn ra như sau: NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + H2O Mặt khác, trong mô tế bào, NH4+ cũng được tổng hợp với phản ứng đặc trưng cho quá trình tổng hợp: NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O → C5H7O2N + 5O2 Phương trình phản ứng nitrat hóa tổng cộng xảy ra như sau: 22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3- → 21 NO3- + C5H7O2N + 20H2O + 42H+ 2.1.2.2. Phản ứng sinh học Ủ compost là quá trình sinh học mà các chất hữu cơ có trong chất thải rắn được biến đổi thành các chất mùn ổn định do hoạt động của các tổ chức có thể sống trong điều kiện tự nhiên hiện diện trong chất thải. Các tổ chức này gồm các loại vi sinh vật (VSV) như vi khuẩn, nấm, chất thải hữu cơ được phân hủy ban đầu từ sinh vật tiêu thụ bậc một như vi khuẩn, nấm. Sự ổn định chất thải do các phản ứng của vi khuẩn thực hiện. Trong thời gian đầu, vi khuẩn thích hợp với điều kiện mesophilic xuất hiện trước. Khi nhiệt độ tăng vi khuẩn thermophilic xuất hiện chiếm hầu hết các vị trí trong khối ủ, thermophilic nấm thường tăng trưởng từ 5 – 10 ngày sau khi ủ. Nếu nhiệt độ cao hơn 50 – 60 0C thì nấm và hầu hết các vi khuẩn bị ức chế, chỉ còn các dạng bào tử có thể phát triển. Trong giai đoạn cuối cùng, khi nhiệt độ giảm nhóm vi khuẩn Atinomycetes trở nên chiếm ưu thế làm cho bề mặt đống ủ sẽ xuất hiện màu trắng hoặc nâu. Các loại vi khuẩn thermophilic, hầu hết là các loài Bacillus đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy protein và hợp chất hydratcarbon. Mặc dù chỉ hoạt động bên lớp ngoài của đống ủ và chỉ hoạt động ở giai đoạn cuối nhưng nhóm Atinomycetes đóng vai trong việc phân hủy cellulose, lignin và các chất bền vững khác. Sau giai đoạn tiêu thụ bậc một hay sơ cấp thực hiện xong, các chất này sẽ là thức ăn cho sinh vật tiêu thụ thứ cấp như ve, bọ cánh cứng, giun tròn, động vật nguyên sinh, phiêu sinh. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ compost Hiệu quả của quá trình ủ phụ thuộc vào nhóm các tổ chức cư ngụ và làm ổn định trong chất thải hữu cơ. Do đó quá trình ủ sẽ không đạt kết quả mong muốn mà nguyên nhân chính là do sự mất cân bằng về thành phần hóa học và điều kiện lý học trong quá trình ủ. Chính vì vậy cần chú ý đến các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ Compost như nhiệt độ, độ ẩm, pH, VSV, oxy, tỷ lệ C/N và cấu trúc chất thải. 2.1.3.1. Các yếu tố vật lý Các yếu tố vật lý ảnh hưởng đến quá trình ủ gồm: nhiệt độ, độ ẩm, kích thước nguyên liệu, độ rỗng, thổi khí. Nhiệt độ Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của VSV trong quá trình chế biến phân hữu cơ và cũng là một trong các thông số giám sát và điều khiển quá trình ủ CTR. Trong luống ủ, nhiệt độ cần duy trì là 55÷650C, vì ở nhiệt độ này, quá trình chế biến phân vẫn hiệu quả và mầm bệnh bị tiêu diệt. Khi nhiệt độ tăng trên ngưỡng này sẽ ức chế hoạt động của VSV. Ở nhiệt độ thấp hơn phân hữu cơ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh. 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. Hình 2.1: Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân Độ ẩm (nước) Là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của VSV trong quá trình chế biến phân hữu cơ. Vì nước cần thiết cho quá trình hòa tan chất dinh dưỡng vào nguyên sinh chất của tế bào. Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân CTR nằm trong khoảng 50÷60%. Các VSV đóng vai trò quyết định trong quá trình phân hủy CTR thường tập trung tại lớp nước mỏng trên bề mặt của phân tử CTR. Nếu độ ẩm quá nhỏ (65%) thì quá trình phân hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí vì quá trình thổi khí bị cản trở do hiện tượng bít kín các khe rỗng không cho không khí đi qua, gây mùi hôi, rò rỉ chất dinh dưỡng và lan truyền VSV gây bệnh. Độ ẩm ảnh hưởng đến quá trình thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ vì nước có nhiệt dung riêng cao hơn tất cả các vật liệu khác. Trong trường hợp độ ẩm của khối ủ thấp, có thể điều chỉnh bằng cách thêm nước vào. Còn khi độ ẩm của khối ủ cao có thể điều chỉnh bằng cách trộn với vật liệu độn có độ ẩm thấp hơn như mạt cưa, rơm rạ … Độ ẩm của phân bắc, bùn, phân động vật thường cao hơn giá trị tối ưu, do đó cần bổ sung thêm các chất phụ gia để giảm độ ẩm đến giá trị cần thiết. Đối với hệ thống làm compost vận hành liên tục, độ ẩm có thể được khống chế bằng cách tuần hoàn sản phẩm compost như sơ đồ hình 2.2. Hình 2.2: Tuần hoàn sản phẩm compost Kích thước nguyên liệu Kích thước nguyên liệu ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ phân hủy. Quá trình phân hủy hiếu khí xảy ra trên bề mặt hạt, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớn nên sẽ tăng sự tiếp xúc với oxy, gia tăng vận tốc phân hủy. Tuy nhiên, nếu kích thước hạt quá nhỏ và chặt làm hạn chế sự lưu thông khí trong đống ủ, điều này sẽ làm giảm oxy cần thiết cho các VSV trong đống ủ và giảm mức độ hoạt động của VSV. Ngược lại, hạt có kích thước quá lớn sẽ có độ xốp cao và tạo ra các rãnh khí làm cho sự phân bố khí không đều, không có lợi cho quá trình chế biến phân hữu cơ. Đường kính hạt tối ưu cho quá trình chế biến khoảng 3÷50mm. Kích thước hạt tối ưu có thể đạt được bằng nhiều cách như cắt, nghiền và sàng vật liệu thô ban đầu. Độ rỗng (xốp) Độ rỗng của khối vật liệu ủ là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ. Độ rỗng tối ưu sẽ thay đổi tùy theo loại vật liệu chế biến phân. Thông thường, để quá trình chế biến diễn ra tốt khoảng 35÷60%, tối ưu là 32÷36%. Độ rỗng của CTR ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết cho sự trao đổi chất, hô hấp của VSV hiếu khí và sự oxy hóa các phân tử hữu cơ hiện diện trong lớp vật liệu ủ. Độ rỗng thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển oxy, nên hạn chế sự giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong khối ủ. Ngựợc lại, độ rỗng cao có thể dẫn tới nhiệt độ trong khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt. Độ rỗng có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng vật liệu tạo cấu trúc với tỷ lệ trộn hợp lý. Thổi khí Khối ủ được cung cấp không khí từ môi trường xung quanh để VSV sử dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóng nhiệt. Nếu khí không được cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ có thể có những vùng kị khí, gây mùi hôi. Lượng không khí cung cấp cho khối phân hữu cơ có thể được thực hiện bằng cách: Đảo trộn Sử dụng ống khí Đổ chất thải từ tầng lưu chất trên cao xuống thấp Thổi khí Quá trình đảo trộn cung cấp khí không đủ theo cân bằng tỷ lượng. Điều kiện hiếu khí chỉ thỏa mãn đối với lớp trên cùng, các lớp bên trong hoạt động trong môi trường tùy tiện hoặc kị khí. Do đó, tốc độ phân hủy giảm và thời gian cần thiết để quá trình ủ phân hoàn tất bị kéo dài. Cấp khí bằng phương pháp thổi khí đạt hiệu quả phân hủy cao nhất. Tuy nhiên, lưu lượng khí phải khống chế thích hợp. Nếu cấp quá nhiều khí sẽ dẫn đến chi phí cao và gây mất nhiệt của khối phân, kéo theo sản phẩm không đảm bảo an toàn vì có thể chứa VSV gây bệnh. Khi pH của môi trường trong khối phân lớn hơn 7, cùng với quá trình thổi khí sẽ làm thất thoát nitơ dưới dạng NH3. Trái lại, nếu thổi khí quá ít môi trường bên trong khối phân trở thành kị khí. Vận tốc thổi khí cho quá trình ủ phân thường trong khoảng 5÷10m3 khí/ tấn nguyên liệu/giờ. 2.1.3.2. Các yếu tố hóa sinh a. Tỷ lệ C/N (Cacbon/Nitơ) Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do VSV, trong đó C và N là cần thiết nhất, tỷ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan trọng nhất; quan trọng kế tiếp là nguyên tố photpho (P); lưu hùynh (S), canxi (Ca). Các nguyên tố vi lượng khác cũng đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất của tế bào. Khoảng 20%÷40% của chất thải hữu cơ (trong chất thải nạp liệu) cần thiết cho quá trình đồng hóa thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hóa thành CO2. C cung cấp năng lượng và sinh khối cơ bản để tạo ra khoảng 50% khối lượng tế bào VSV. N là thành phần chủ yếu của protein, axit nucleic, axit amin, enzyme, co-enzym cần thiết cho sự phát triển và hoạt động của tế bào. Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân khoảng 30:1. Ở mức tỷ lệ thấp hơn, N sẽ thừa và sinh ra khí NH3 gây ra mùi khai. Ở mức tỷ lệ cao hơn hạn chế sự phát triển của VSV do thiếu N. Chúng phải trải qua nhiều chu kỳ chuyển hóa, oxy hóa phần C 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. Mặc dù vậy, tỷ lệ này cũng có thể được hiệu chỉnh theo giá trị sinh học của vật liệu ủ, trong đó quan trọng nhất là cần quan tâm tới các vật liệu ủ có hàm lượng lignin cao. Khi bắt đầu quá trình ủ phân, tỷ lệ C/N là 30:1 và giảm dần còn 15:1 ở các sản phẩm cuối cùng do 2/3 C được giải phóng tạo ra CO2 khi các hợp chất hữu cơ bị phân hủy bởi các VSV. Trong thực tế, việc tính toán và hiệu chỉnh chính xác tỷ lệ C/N tối ưu gặp phải khó khăn vì những lý do sau: - Một phần các chất như xenlulo và lignin khó bị phân hủy sinh học, chỉ bị phân hủy sau một khoảng thời gian dài. - Một số chất dinh dưỡng cần thiết cho VSV không sẵn có. Quá trình cố định N có thể xảy ra dưới tác dụng của nhóm vi khuẩn azotobacter, đặc biệt khi có đủ PO43-. - Phân tích hàm lượng C khó đạt kết quả chính xác. Bảng 2.1 Tỷ lệ C/N của chất thải (tính theo chất khô) STT Chất thải N (% khối lượng) Tỷ lệ C/N 1 Phân bắc 5.5÷6.5 6÷10 2 Nước tiểu 15÷18 0.8 3 Máu 10÷14 3.0 4 Phân động vật - 4.1 5 Phân bò 1.7 18 6 Phân gia cầm 6.3 15 7 Phân cừu 3.75 22 8 Phân heo 3.75 20 9 Phân ngựa 2.3 25 10 Bùn cống thải khô 4÷7 11 11 Bùn hoạt tính đã phân hủy 1.88 15.7 12 Bùn cống đã phân hủy 2.4 - 13 Bùn hoạt tính thô 5.6 6.3 14 Cỏ cắt xén 3÷6 12÷15 15 Chất thải rau quả 2.5÷4 11÷12 16 Cỏ hỗn hợp 2.4 19 17 Lá khoai tây 1.5 25 18 Trấu lúa mì 0.3÷0.5 128÷150 19 Trấu yến mạch 1.05 48 20 Gỗ nghiền 0.13 170 21 Mạt cưa 0.1 200÷500 22 Gỗ thông 0.07 723 23 Trái cây thải 1.52 34.8 24 Chất thải giết mổ hỗn hợp 7÷10 2 25 Giấy hỗn hợp 0.25 173 26 Giấy báo 0.05 983 27 Giấy nâu (gói hàng) 0.01 4490 28 Tạp chí 0.07 470 29 Tài liệu 0.17 223 30 Cỏ xén 2.15 20.1 31 Lá cây (tươi) 0.5÷1.0 40÷80 32 Sinh khối thực vật 1.96 20.9÷24 (Nguồn: Chongrak, Tchobanoglous và cộng sự, 1993) Hàm lượng C có thể xác định theo phương trình sau: %Tro trong phương trình này là lương vật liệu còn lại sau khi nung ở nhiệt độ 5500C trong một giờ. Do đó một số chất thải có thành phần chủ yếu là nhựa (thành phần bị phân hủy ở 5500 C) sẽ có giá trị %C cao, nhưng đa phần không có khả năng phân hủy sinh học. b. Oxy Oxy cũng là một trong những thành phần cần thiết cho quá trình ủ phân. Khi VSV oxy hóa C tạo năng lượng, oxy sẽ được sử dụng và khí CO2 được sinh ra; khi không có đủ oxy thì sẽ trở thành quá trình yếm khí và tạo ra mùi hôi như mùi trứng gà thối của khí H2S. Các VSV hiếu khí có thể sống được ở nồng độ oxy bằng 5%. Nồng độ oxy lớn hơn 10% được coi là tối ưu cho quá trình ủ phân hiếu khí. Tổng lượng khí cần cung cấp và do lưu lượng dòng khí là các thông số quan trọng đối với hệ thống ủ trong thùng kín. Nhu cầu oxy thay đổi theo tiến trình ủ gián đoạn, do đó cần xác định nhu cầu oxy tối đa để chọn máy thổi khí và thiết kế hệ thống ống phân phối khí phù hợp. c. Dinh dưỡng Ngoài một số nguyên tố đa lượng, quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ hoạt động của VSV cũng cần một số nguyên tố vi lượng khác như P, K, Ca, Fe, Bo, Cu…Thông thường, các chất dinh dưỡng này không có giới hạn bởi chúng có mặt nhiều trong các vật liệu làm nguyên liệu cho quá trình ủ phân. d. pH Giá trị pH trong khoảng 5,5-8,5 là tối ưu cho các VSV trong quá trình ủ phân. Các VSV, nấm, tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các axit hữu cơ. Trong giai đoạn đầu của quá trình ủ phân, các axit này bị tích tụ và kết qủa làm giảm pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và VSV, kìm hãm sự phân hủy của lignin và xenlulo. Các axit hữu cơ sẽ tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủ phân. Nếu hệ thống trở nên yếm khí, việc tích tụ các axit có thể làm pH giảm xuống đến 4,5 và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của VSV. e. Vi sinh vật Chế biến phân hữu cơ là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều loại VSV khác nhau. VSV trong quá trình chế biến phân hữu cơ bao gồm: actinomycetes và vi khuẩn. Những loại VSV này có sẵn trong chất hữu cơ, có thể bổ sung thêm VSV từ các nguồn khác để giúp quá trình phân hủy xảy ra nhanh và hiệu quả hơn. f. Chất hữu cơ Vận tốc phân hủy dao động tùy theo thành phần kích thước, tính chất của chất hữu cơ. Chất hữu cơ hòa tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không hòa tan. Lignin và ligno- celulosics là những chất phân hủy rất chậm . Bảng 2.2 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí Thông số Giá trị 1.Kích thước Quá trình ủ đạt hiệu quả tối ưu khi kích thước CTR khoảng 25÷75mm 2. Tỷ lệ C/N Tỷ lệ C/N tối ưu dao động trong khoảng 25÷50 Ở tỷ lệ thấp hơn, dư NH3, hoạt tính sinh học giảm Ở tỷ lệ cao hơn, chất dinh dưỡng bị hạn chế 3. Pha trộn Thời gian ủ ngắn hơn 4. Độ ẩm Nên kiểm soát trong phạm vi 50÷60% trong suốt quá trình ủ.Tối ưu là 55% 5. Đảo trộn Nhằm ngăn ngừa hiện tượng khô, đóng bánh và sự tạo thành các rãnh khí, trong quá trình làm phân hữu cơ, CTR phải được xáo trộn định kỳ. Tần suất đảo trộn phụ thuộc vào quá trình thực hiện 6. Nhiệt độ Nhiệt độ phải được duy trì trong khoảng 50÷550C đối với một vài ngày đầu và 55÷600C trong những ngày sau đó. Trên 660C, hoạt tính VSV giảm đáng kể 7. Kiểm soát nhiệt độ Nhiệt độ 60÷700C, các mầm bệnh đều bị tiêu diệt 8. Nhu cầu về không khí Lượng oxy cần thiết tính toán dựa trên cân bằng tỷ trọng. Không khí chứa oxy cần thiết phải được tiếp xúc đều với tất cả các phần của CTR làm phân 9. pH Tối ưu: 7÷7.5. Để hạn chế sự bay hơi N dưới dạng NH3, pH không được vượt quá 8.5 10. Mức độ phân hủy Đánh giá qua sự giảm nhiệt độ vào thời gian cuối 11. Diện tích đất yêu cầu Công suất 50 tấn /ngày cần khoảng 0.6÷0.8 ha đất (Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993) 2.1.4 . Chất lượng của compost Chất lượng của compost được đánh giá dựa trên bốn yếu tố sau: - Mức độ lẫn tạp chất (thủy tinh, plastic, đá, kim loại nặng, chất thải hóa học, thuốc trừ sâu...) - Nồng độ các chất dinh dưỡng (dinh dưỡng đa lượng N, P, K; dinh dưỡng trung lượng Ca, Mg, S; dinh dưỡng vi lượng Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co, Bo). - Mật độ vi sinh vật gây bệnh (thấp đến mức không ảnh hưởng đến cây trồng). - Độ ổn định (độ chín) và hàm lượng chất hữu cơ (độ ổn định liên quan tới nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ oxy trong quá trình chế biến phân hữu cơ; độ ổn định thường tỷ lệ nghịch với hàm lượng chất hữu cơ, khi thời gian ủ phân kéo dài, độ ổn định của phân sẽ tăng, tức là hàm lượng hữu cơ trong phân giảm). 2.1.5. Tính cấp thiết của compost Cải tạo cơ cấu Quân bình độ pH trong đất. Tạo ra sự màu mỡ trong đất. Duy trì độ ẩm cho đất. Tạo môi trường tốt cho VSV có lợi trong đất sinh sống. 2.1.6. Những lợi ích và hạn chế của quá trình làm compost 2.1.6.1. Lợi ích của quá trình làm compost - Ổn định chất thải: Các phản ứng sinh học xảy ra trong quá trình làm phân hữu cơ sẽ chuyển hóa chất hữu cơ dễ thối rửa sang dạng ổn định, chủ yếu là các chất vô cơ ít gây ô nhiễm môi trường khi thải ra đất và nước. - Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh: Nhiệt độ của chất thải sinh ra từ quá trình phân hủy sinh vật có thể đạt khoảng 600C, đủ để làm mất hoạt tính của VSV gây bệnh, virut và trứng giun sán nếu như nhiệt độ này duy trì ít nhất một ngày. Do đó, các sản phẩm của quá trình làm phân hữu cơ có thể thải bỏ trên đất hoặc sử dụng làm chất bổ sung dinh dưỡng cho đất. - Thu hồi dinh dưỡng và cải tạo đất: Các chất dinh dưỡng (N, P, K) có trong chất thải thường ở dạng hữu cơ phức tạp, cây trồng khó hấp thụ. Sau quá trình làm phân hữu cơ, các chất này được chuyển hóa thành các chất vô cơ như NO3-, PO43- thích hợp cho cây trồng. Sử dụng sản phẩm của quá trình chế biến phân từ CTR hữu cơ bổ sung dinh dưỡng cho đất, có khả năng làm giảm sự thất thoát dinh dưỡng do rò rỉ vì các chất dinh dưỡng vô cơ tồn tại chủ yếu dưới dạng không tan. Thêm vào đó, lớp đất trồng cũng được cải tiến nên giúp rễ cây phát triển tốt hơn. - Làm khô bùn: Phân người, phân động vật và bùn chứa khoảng 80÷95% nước, do đó chi phí thu gom, vận chuyển và thải bỏ cao. Làm khô bùn trong quá trình ủ phân là phương pháp lợi dụng nhiệt của chất thải sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học làm bay hơi nước chứa trong bùn. - Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng: Với hàm lượng dinh dưỡng cao, dễ hấp thụ và chủng loại VSV đa dạng, phân hữu cơ không những làm tăng năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu bệnh trên cây trồng. Đối với các loại phân hóa học khác cây trồng chỉ hấp thu được một phần chất dinh dưỡng nhưng đối với phân hữu cơ cây trồng có khả năng hấp thụ hầu hết các chất dinh dưỡng, đồng thời cây trồng phát triển tốt và có khả năng kháng bệnh cao. Ứng dụng phân hữu cơ trồng cây sầu rêng do trung tâm nghiên cứu cây Ăn Qủa Miền Đông Nam Bộ thực hiện cho thấy chỉ số bệnh Phytophthora trên cây Sầu Riêng giảm đáng kể sau 2÷3 năm bón phân hữu cơ là một ví dụ điển hình. 2.1.6.2. Hạn chế của quá trình làm compost - Hàm lượng chất dinh dưỡng trong phân hữu cơ không thỏa mãn yêu cầu. - Do đặc tính của chất hữu cơ có thể thay đổi rất nhiều theo thời gian, khí hậu và phương pháp thực hiện, nên tính chất của sản phẩm cũng khác nhau. Bản chất vật liệu làm phân thường làm cho sự phân bố nhiệt độ trong đống phân không đồng đều. Do đó, khả năng làm mất hoạt tính của VSV gây bệnh trong phân cũng không hoàn toàn. - Qúa trình làm phân hữu cơ thường tạo mùi hôi, gây mất mỹ quan… 2.1.7. Một số phương pháp ủ compost trên thế giới 2.1.7.1. Phương pháp ủ phân theo luống dài (đánh luống cấp khí tự nhiên) Dạng đánh luống cấp khí tự nhiên là quá trình ủ phân trong đó CTR được sắp xếp theo các luống dài, hẹp và được đảo trộn theo một chu kỳ nhất định nhằm cấp khí cho luống ủ. Các luống ủ có chiều cao thay đổi từ 1m (đối với nguyên liệu có mật độ dày như phân) đến 3,5m (đối với nguyên liệu nhẹ như lá cây). Chiều rộng ủ thay đổi từ 1,5÷6m. Không khí (oxy) được cung cấp tới hệ thống bằng các con đường tự nhiên như: khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt…Các luống phân thường xuyên được xáo trộn theo định kỳ nhằm trộn điều CTR trong luống phân, trộn điều độ ẩm và hỗ trợ cho thổi khí thụ động. Việc xáo trộn được thực hiện bằng xe xúc hoặc bằng xe xáo trộn chuyên dụng. Các thiết bị sử dụng được xác định theo hình dạng thực tế của luống ủ. Tốc độ làm thoáng khí phụ thuộc độ xốp của đống ủ. Luống ủ với các nguyên liệu nhẹ như lá cây có tốc độ thoáng khí lớn hơn tốc độ thoáng khí của luống ủ với nguyên liệu phân. Nếu luống ủ quá lớn, các vùng ky khí có thể xuất hiện ở khu vực trung tâm, điều này sẽ tạo ra mùi khi luống ủ được đảo trộn. Ngược lại, các luống ủ nhỏ sẽ mất nhiệt quá nhanh và không thể đạt được nhiệt độ đủ lớn để diệt vi sinh vật gây bệnh và bay hơi ẩm. Đảo trộn sẽ làm cho nguyên liệu ủ được trộn đều, tạo lại độ xốp của đống ủ, loại trừ các khoảng trống tạo ra bởi sự phân hủy và sa lắng. Đảo trộn sẽ làm xáo trộn các vật liệu bên trong và bên ngoài đống ủ. Điều này sẽ làm cho tất cả các vật liệu được tiếp xúc với không khí phía bên ngoài và nhiệt độ cao phía bên trong của đống ủ. Bằng cách này, tất cả các vật liệu sẽ được phân hủy với tốc độ như nhau và các VSV gây bệnh, ấu trùng của côn trùng có cánh sẽ bị tiêu diệt, thêm vào đó, đảo trộn sẽ xé nhỏ các phân tử rác để gia tăng diện tích bề mặt và các vật liệu được trộn lẫn vào nhau. Ưu điểm Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng phân hữu cơ đồng đều. Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cung cấp oxy cưỡng bức. Kỹ thuật đơn giản. Nhược điểm Cần nhiều nhân công. Thời gian ủ dài (3÷6) tháng. Do sử dụng thổi khí thụ động nên khó quản lý, đặc biệt là khó kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh. Xáo trộn luống ủ thường xuyên gây thất thoát nitơ và gây mùi. Quá trình ủ bị phụ thuộc vào thời tiết, ví dụ như mưa có thể gây ảnh hưởng bất lợi cho quá trình ủ. Phương pháp thổi khí thụ động cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc và loại vật liệu tạo cấu trúc phù hợp với phương pháp này thì khó tìm hơn so với các phương pháp khác. Diện tích đất cần thiết lớn. 2.1.7.2. Phương pháp ủ phân theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức. Trong trường hợp này, vật liệu ủ được sắp xếp thành đống hoặc luống dài. Không khí được cung cấp cho hệ thống bằng quạt thổi khí hoặc bơm nén khí qua hệ thống phân phối khí như ống phân phối khí hoặc sàn phân phối khí. Chiều cao luống hay đống ủ khoảng 2÷2,5m. Để kiểm soát quá trình phân hủy hiếu khí bên trong khối ủ, mỗi khối ủ thường được trang bị một máy thổi khí. Lượng không khí cung cấp phải đảm bảo đủ nhu cầu oxy cho quá trình chuyển đổi sinh học và nhằm kiểm soát nhiệt độ trong khối ủ. Thời gian cần thiết cho quá trình ủ khoảng 3÷5 tuần. Phần mùn sau khi ủ được đem đi sàng tinh nhằm thu được sản phẩm phân chất lượng cao. Trong một vài trường hợp, những vật có kích thước lớn, độ ẩm thấp như mạc cưa, gỗ vụn được thêm vào để kiếm soát độ ẩm của khối ủ ở mức tối ưu. Ưu điếm Dễ kiểm soát khu vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và nồng độ oxy trong luống ủ. Giảm mùi hôi và mầm bệnh. Thời gian ủ ngắn (3÷6 tuần) Vì sử dụng thổi khí cưỡng bức nên luống phân có thể cao và rộng hơn so với thổi khí thụ động, do đó nhu cầu sử dụng đất thấp hơn, có thể vận hành ngoài trời hoặc có che phủ. Nhược điểm Hệ thống phân phối khí dễ bị tắc nghẽn, cần phải bảo trì thường xuyên. Chi phí bảo trì hệ thống và chi phí năng lượng cho thổi khí làm tăng tổng chi phí, nên chi phí cho hệ thống này cao hơn hệ thống thổi khí thụ động. 2.1.7.3. Phương pháp ủ trong container Phương pháp ủ trong container là phương pháp ủ mà vật liệu ủ được chứa trong container hoặc thùng kín, túi đựng hay trong nhà. Thổi khí cưỡng bức thường được sử dụng cho phương pháp ủ này. Có nhiều phương pháp ủ trong container như ủ trong bể di chuyển theo phương ngang, ủ trong container thổi khí và ủ trong thùng quay. Trong bể di chuyển theo phương ngang, CTR được ủ trong một hoặc nhiều ngăn phản ứng dài và hẹp, thổi khí cưỡng bức và xáo trộn định kỳ. Vật liệu ủ được duy chuyển liên tục dọc theo chiều dài của ngăn phản ứng trong suốt quá trình ủ. Trong container thổi khí, vật liệu được chứa trong các loại container khác nhau như thùng chứa CTR hay túi polyethylene… Thổi khí cưỡng bức được sử dụng cho phương pháp ủ dạng mẻ, không có sự rung hay xáo trộn trong container. Tuy nhiên, ở giữa quá trình ủ, vật liệu có thể được lấy ra và xáo trộn bên ngoài, sau đó cho vào container lại. Còn đối với loại thùng quay, vật liệu ủ trong một thùng xoay chậm theo phương ngang kèm theo thổi khí cưỡng bức. Ưu điểm - Ít nhạy cảm với điều kiện thời tiết. - Khả năng kiểm soát quá trình ủ và kiểm soát mùi tốt hơn. - Thời gian ủ ngắn hơn phương pháp ủ ngoài trời. - Nhu cầu diện tích nhỏ hơn so với các phương pháp khác. - Chất lượng phân tốt hơn. Nhược điểm - Vốn đầu tư cao. - Chi phí vận hành và bảo trì hệ thống cao. - Thiết kế phức tạp và đòi hỏi trình độ cao. - Công nhân vận hành đòi hỏi trình độ cao. 2.1.8. Một số công nghệ chế biến phân hữu cơ điển hình 2.1.8.1. Hệ thống Composting Lema Hệ thống làm phân hữu cơ Lema là một công nghệ kỹ thuật kín được cấp bằng sáng chế độc quyền. Công nghệ Lema sử dụng các túi lớn có hàm lượng polyethylene thấp để chứa và bảo vệ CTR hữu cơ, nhằm mục đích đẩy nhanh quá trình phân hủy sinh học tự nhiên, để sản xuất ra phân bón hữu cơ chất lượng cao, khí sẽ được thổi vào trong các bao chứa liên tục. Với hệ thống Lema, các khâu từ xử lý nguyên liệu đầu vào cho đến giai đoạn thành phẩm hữu cơ và các sản phẩm phụ khác có thể bán được luôn có sự kiểm soát chặt chẽ, đảm bảo độ tin cậy từ giai đoạn thiết kế quy trình đến chất lượng thiết bị. Quy trình công nghệ Lema: Hình 2.3: Quy trình công nghệ hệ thống Compost Lema 2.1.8.2. Công nghệ Compost Steinmueller – Đức Là một hệ thống xử lý CTR hoàn chỉnh với quy trình xử lý sinh học tự nhiên trong điều kiện cần thiết để biến đổi các thành phần hữu cơ từ rác thành phân vi sinh. Công nghệ sản xuất compost Steinmueller dựa trên quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ dưới tác dụng của VSV. Quy trình công nghệ như hình 2.4. Hình 2.4: Quy trình công nghệ compost Steinmueller Tổng quan về cây cà chua Hình 2.5: Cây cà chua 2.2.1. Giới thiệu 2.2.1.1.Tên Cây cà chua có tên tiếng Anh là tomato. Giới : Plantae Phân giới : Tracheobionta Ngành : Magnoliophyta Lớp : Magnoliopsida Phân lớp : Asteridae Bộ : Solanales Họ : Solanaceae Chi : Solanum Loài : S. lycopersicum 2.2.1.2. Nguồn gốc Cà chua là một loại thực vật dễ trồng. Thường thì có màu đỏ, cà chua chứa rất nhiều chất dinh dưỡng như vitamin A và C, potassium, chất đạm, chất xơ và lycopene. Cà chua có nguồn gốc từ các vùng Tây Nam Châu Mỹ trên đất Peru, Ecuado, Bolivia ngày nay. Ở Peru cà chua dại mọc trên núi, lá cà chua có lớp lông mịn và trên lông có tiết ra một chất có mùi rất khó chịu. Người đầu tiên có công thuần hóa cây cà chua là người Azotech – thổ dân Mexicô. Đến đầu thế kỷ16, cây cà chua được trồng phổ biến ở miền Nam Mexico mà người Azotech gọi là Xitomalt. Năm 1985 đoàn thám hiểm Tây Ban Nha do Herman Cortes dẫn đầu đi khảo sát vùng châu MỸ, Năm 1532 sau khi chinh phục vùng Mexicô người Tây Ban Nha mới bắt đầu tiếp xúc với cây này và họ sử dụng loài này để làm cảnh. Năm 1554 cà chua bắt đầu được trồng ở Ý. Người Ý gọi trái cà chua là “Quả táo ái tình” do màu sắc của nó đẹp. Đến năm 1570 cà chua bắt đầu được trồng nhiều ở Miền Bắc Châu Âu. Đến cuối thế kỷ 16 nhiều vùng châu Âu vẫn xem cà chua là quả có độc không ăn được mà chỉ dùng để làm cảnh. Người Pháp cũng gọi cà chua “Quả táo ái tình”. Người Anh bắt đầu trồng cây cà chua vào 1590, do một công tước Anh đi thám hiểm ở vùng Nam Mỹ thấy cây cà chua có lá xanh quả đỏ đẹp nên mang về trồng làm cảnh. Năm 1728 giáo sư Richard Bradlley vẫn cho rằng cà chua là có độc. Mãi đến 24 năm sau người Anh mới bắt đầu biết ăn cà chua căn cứ vào thông tin trong quyển “Thực vật từ điển” bằng tiếng Đức xuất bản vào 1811 có viết. “Người châu Âu dùng cà chua làm thực phẩm vào giữa thế kỷ 18”. Từ đó họ bắt đầu chọn lọc và lai tạo giống cà chua. Đến năm 1863 người châu Âu đã tạo ra được 23 loại giống cà chua. Đến cuối thế kỷ 19 tăng lên mấy trăm loại giống, những giống cà chua tốt được bán rất đắt. Năm 1719 nhà thực vật học người Đức Joseh Pitton de Tourmefort trong cuốn “Dược Thảo Đại Toàn” đã xếp cà chua vào họ cà. Năm 1754 nhà thực vật học người Anh, ông Philip Miller đã xếp cà chua cùng với ớt, khoai tây và thuốc lá thuộc một loại giống lớn là cà. Cà chua là một chi độc lập trong tộc lớn đó. Trải qua nhiều thế kỷ tranh luận cho đến đầu thế kỷ 20 các nhà phân loại học thế giới mới chấp nhận giả thiết của Miller và đặt tên khoa học là Lycopersium Esculentum Mill. 2.2.1.3. Tình hình sản xuất cà chua ở Việt Nam và thế giới a. Việt Nam Cà chua du nhập vào Việt Nam trên 100 năm nay, có thể là do nhập từ nước ngoài vào. Ban đầu cây cà chua trái có múi, quả hồng, thường được gọi là cà chua tây. Đầu thế kỷ 20 cà chua tây mới được trồng phổ biến ở Việt Nam. Diện tích trồng cà chua việt nam hiện nay từ 12 – 13 ngàn ha. Cà chua được trồng chủ yếu ờ đồng bằng sông Hồng và các vùng ven thành phố, khu vực miền núi cũng có trồng nhưng với diện tích ít. Cà chua ở nước ta chủ yếu trồng vào vụ đông xuân. b. Thế giới Cà chua được trồng phổ biến ở Trung Quốc và các nước Đông Nam Á vào thế kỷ thứ 17. Diện tích trồng hàng năm trên thế giới khoảng 2.7 triệu hecta trong đó khoảng 80 – 85% dùng để ăn tươi, lượng cà chua dùng để chế biến khoảng 68 triệu tấn/năm. 2.2.2. Thành phần hóa học của quả cà chua 2.2.2.1. Cấu tạo quả cà chua Quả cà chua bao gồm một lớp vỏ mỏng, thịt quả, dịch quả và những ngăn đựng thịt. Ở trong ngăn đựng thịt có phủ một lớp chất nhờn keo và chất đó rất giàu dinh dưỡng. Những vách của các ngăn hạt trong và ngoài gọi là thịt quả. Số lượng ngăn có thể từ 2 – 20 ngăn trong một quả tùy vào từng loại cà chua, số ngăn nhiều thì thịt quả giảm. Bên trong các vách ngăn chứa nhiều glucid. Hình 2.6: Cấu tạo quả cà chua 2.2.2.2. Thành phần hóa học - Chất đạm: Chất đạm là thành phần chủ yếu để duy trì sự sống cho con người. Mỗi ngày mỗi người cần 60 – 70g chất đạm. Nếu ăn nhiều đạm động vật sẽ tăng vấn đề vế bệnh đường ruột, 100g thịt bò chứa 20g đạm trong khi đó trong cà chua chỉ chứa 0.9g chất đạm, do đó ăn cà chua một phần giúp cân bằng lượng đạm trong cơ thể. - Chất béo: Các chuyên gia khuyến cáo mỗi ngày cơ thể nên thu nhận một lượng lớn hơn 25% tổng nhiệt lượng. Trong 100g cà chua chứa 0.2g chất béo còn 100g thịt lợn chứa 37g chất béo. - Chất xơ: Chất xơ cần thiết cho hoạt động của nhu động ruột, nó giúp loại bỏ cặn bả và các chất độc hại trong thực phẩm. Một người 60kg nên ăn 25g chất xơ mỗi ngày thì có thể đại tiện tốt. - Chất đường: Đường là nguồn sinh năng lượng cho cơ thể, mỗi ngày mỗi người cần tiếp nhận một lượng đường 250 – 350 g mới bảo đảm sự cân bằng trong cơ thể. Nguồn đường chúng ta sử dụng hàng ngày là gạo, khoai… lượng đường trong cà chua không cao nhưng chủ yếu là glucose nên cơ thể rất dễ hấp thụ. - Vitamin: Một cơ thể bình thường với lượng vitamin C là khoảng 600 – 1400mg. Nếu lượng này giảm xuống 300mg sẽ xuất hiện bệnh. Một người lớn mỗi ngày cần cung cấp 60mg. Trong 100g cà chua thì đã có 19mg vitamin C. Trong cà chua con một chất đặc biệt là lycopene: Đây là một chất có khả năng chống oxy hóa, trong 100g cà chua thì có 14mg lycopene, đây là loại chất mà cơ thể không tổng hợp được. Ngoài ra lycopene còn giảm nguy cơ bệnh tim mạch. Đây là một nghiên cứu được thực hiện trên gần 1.000 phụ nữ giai đoạn mãn kinh, đang tham gia chương trình Sức Khỏe Phụ Nữ của Đại học Harvar. Cà chua còn làm giảm lượng cholesterol trong máu, phòng chống bệnh ung thư tuyến tiền liệt (được trường đại học Hopkin đã tiến hành thí nghiệm 10 năm với 26.000 nam giới thì những người có lượng lycopene thấp thì nguy cơ mắc bệnh ung thư tuyến tiền liệt tương đối cao). 2.2.3. Đặc tính sinh thái 2.2.3.1. Đặc điểm giống cây trồng Hiện nay trên thị trường có rất nhiều giống, tuy nhiên người ta có thể chia làm hai loại giống: giống F1 nội nhập và giống địa phương. a. Giống F1 nội nhập Red Crown 250 (nhập từ Đài Loan do công ty Giống Cây Trồng Miền Nam phân phối): Là giống lai F1, thân sinh trưởng vô hạn cao 1.5-2m, cần làm giàn chắc chắn, cây tăng trưởng mạnh, chống chịu tốt bệnh héo vi khuẩn và thối hạch khá, trồng được trong mùa nắng cũng như trong mùa mưa, khả năng đậu trái cao trong mùa mưa, trái phát triển đều, trái tròn, hơi có khía, rất cứng và ít nứt trái trong mùa mưa. Giống cho thu hoạch 65-70 ngày sau khi trồng, thời gian thu hoạch dài, năng suất 30-40 tấn/ha. TN52 (nhập từ Ấn Độ do công ty Trang Nông phân phối): Là giống lai F1, thân sinh trưởng hữu hạn, trồng được quanh năm, trái to dạng hình vuông, chín đỏ đẹp, thịt dày rất cứng, trọng lượng trái trung bình 90-100g, thu hoạch 65-70 ngày sau khi trồng, năng suất biến động từ 20-30 tấn/ha, lượng hột giống trồng cho 1.000m2 từ 8-10 g (330-350 hột/g), trồng được quanh năm. Cà chua F1 số 607 (công ty Hai Mũi Tên Đỏ phân phối): Là giống lai F1, thân sinh trưởng hữu hạn, tán cây và lá phân bố gọn, kháng bệnh héo xanh tốt, chịu nhiệt, trồng được quanh năm. Trái dạng trứng, ngắn, hơi vuông, chín màu đỏ tươi, cứng, trọng lượng trung bình 100-120g/trái. Cà chua S901: bán hữu hạn, tăng trưởng mạnh, chống chịu tốt bệnh héo lá vi khuẩn, trồng trong mùa nắng tốt hơn mùa mưa, đậu trái tốt, trái tròn, nặng 60 – 65g thu hoạch sớm và cho năng suất 25 – 30 tấn/ha. b. Giống địa phương Cà bòn bon: Trồng phổ biến ở Sóc Trăng, Bạc Liêu. Cây sinh trưởng vô hạn, trái hình bầu dục dài, màu đỏ, trơn láng, không khía, thịt dày, trái chia làm nhiều ngăn, chứa ít hạt. Trái được sử dụng làm mứt, tương cà, ăn tươi hay chế biến, nấu nướng. Cà gió: Trồng phổ biến ở vùng An Giang, Châu Đốc. Trái hình bầu dục dài, đầu hơi nhọn, màu đỏ, không khía, thịt dày, trái chia nhiều ngăn và chứa ít hạt. Cà Gió chịu nóng giỏi nên trồng được vào mùa hè, trái cũng được sử dụng để chế biến, nấu nướng hay ăn tươi. Ngoài ra nước ta cũng đã lai tạo một số giống có chất lượng cao: Cà chua HP5: Được lai từ giống cà chua An Hải – Hải phòng với giống cà chua Nhật Bản. Thời gian sinh trưởng là 120 – 135 ngày, năng suất 35 – 40 tấn/ha trồng vào vụ đông xuân. Cà chua P375: Do kỹ sư Viết Thị Tuất và kỹ sư Nguyễn Thị Quang thuộc trung tâm lai tạo giống Hà Nội lai tạo từ giống cà chua Đài Loan. Cây cao 1.6 – 1.8m, năng suất từ 40 – 45 tấn/ ha. Thời gian sinh trưởng là 130 – 140 ngày. 2.2.3.2. Đặc điểm sinh lý cây cà chua - Rễ: Rễ chùm, ăn sâu và phân nhánh mạnh, khả năng phát triển rễ phụ rất lớn. Trong điều kiện tốt những giống tăng trưởng mạnh có rễ ăn sâu 1 – 1.5m và rộng 1.5 – 2.5m vì vậy cà chua chịu hạn tốt. Khi cấy rễ chính bị đứt, bộ rễ phụ phát triển và phân bố rộng nên cây cũng chịu đựng được điều kiện khô hạn. Bộ rễ ăn sâu, cạn, mạnh hay yếu đều có liên quan đến mức độ phân cành và phát triển của bộ phận trên mặt đất, do đó khi trồng cà chua tỉa cành, bấm ngọn, bộ rễ thường ăn nông và hẹp hơn so với điều kiện trồng tự nhiên. - Thân: Thân tròn, thẳng đứng, mọng nước, phủ nhiều lông, khi cây lớn gốc thân dần dần hóa gỗ. Thân mang lá và phát hoa. Ở nách lá là chồi nách. Chồi nách ở các vị trí khác nhau có tốc độ sinh trưởng và phát dục khác nhau, thường chồi nách ở ngay dưới chùm hoa thứ nhất có khả năng tăng trưởng mạnh và phát dục sớm so với các chồi nách gần gốc. Tùy khả năng sinh trưởng và phân nhánh các giống cà chua được chia làm 4 dạng hình: Dạng sinh trưởng hữu hạn (determinate). Dạng sinh trưởng vô hạn (indeterminate). Dạng sinh trưởng bán hữu hạn (semideterminate). Dạng lùn (dwart). - Lá: Lá thuộc lá kép lông chim lẻ, mỗi lá có 3 - 4 đôi lá chét, ngọn lá có 1 lá riêng gọi là lá đỉnh. Rìa lá chét đều có răng cưa nông hay sâu tùy giống. Phiến lá thường phủ lông tơ. Đặc tính lá của giống thường thể hiện đầy đủ sau khi cây có chùm hoa đầu tiên. - Hoa: Hoa mọc thành chùm, lưỡng tính, tự thụ phấn là chính. Sự thụ phấn chéo ở cà chua khó xảy ra vì hoa cà chua tiết nhiều tiết tố chứa các alkaloid độc nên không hấp dẫn côn trùng và hạt phấn nặng không bay xa được. Số lượng hoa trên chùm thay đổi tùy giống và thời tiết, thường từ 5 - 20 hoa. - Trái: Thuộc loại mọng nước, có hình dạng thay đổi từ tròn, bầu dục đến dài. Vỏ trái có thể nhẵn hay có khía. Màu sắc của trái thay đổi tùy giống và điều kiện thời tiết. Thường màu sắc trái là màu phối hợp giữa màu vỏ trái và thịt trái. Hình 2.7: Các bộ phận trên cây cà chua 2.2.3.3. Yêu cầu sinh lý a. Nhiệt độ Cà chua tăng trưởng và phát triển tốt trong điều kiện khí hậu ấm và khô. Nhiệt độ đóng vai trò cho cây có sản lượng cao và chín sớm. Nhiệt độ tốt nhất cho sự tăng trưởng và phát triển là 21 – 24 0C nếu sinh trưởng ở nhiệt độ thấp hơn 120C thì cây sẽ bị tổn thương. Các thời kỳ sinh trưởng và phát triển của cây khác nhau nên đòi hỏi những điều kiện nhiệt độ khác nhau. Nhiệt độ thích hợp cho hạt nảy mầm là 18 – 260C. Sau khi cây có hai lá mầm thì cà chua bắt đầu giai đoạn phân hóa mầm hoa, lúc này nhiệt độ ban ngày là 18 – 200 và ban đêm là 14 – 150C là tốt nhất. Đậu trái là yếu tố quyết định đến năng suất và nó cũng chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ ban ngày và ban đêm. Nhiệt độ ban ngày trên 300C và ban đêm là trên 210C sẽ làm giảm khả năng đậu trái. b. Ánh sáng Cà chua là cây ưa sáng, vì vậy khi gieo ương cây con trong bóng râm hay gieo quá dày thì cây sẽ mọc vóng, yếu, lá nhỏ, có màu xanh nhạt. Cà chua thích ánh sáng trực tiếp nhưng không quá gay gắt nếu không cây sẽ bị héo, cường độ tối thiểu để cây tăng trưởng là 2.000 - 3.000 lux. Cà chua đậu trái trong điều kiện chiếu sáng từ 7 – 19 giờ trong một ngày. c. Ẩm độ Độ ẩm ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của cà chua. Độ ẩm tốt nhất là 45 – 60%. Độ ẩm cao cây sẽ bị nhiễm bệnh, khi độ ẩm và nhiệt độ cao gây trở ngại cho việc thụ tinh, thụ phấn của cà chua vì vòi nhụy có khuynh hướng mọc dài hơn nhị. d. Đất Cà chua trồng thích hợp trên đất thịt pha cát, có nhiều chất mùn, đất bồi giữ ẩm và thoát nhiệt tốt. Cà chua trồng tốt trên đất lúa hay trồng sau vụ cải bắp. pH thích hợp là 6.0 – 6.5. e. Nước Cà chua có nhu cầu nước tùy theo từng giai đoạn. Khi cây đang ra hoa, trái đang phát triển thì cần nước nhiều nhất, đất khô, hoa và trái non dễ rụng, cây hấp thụ chất dinh dưỡng kém. Nhưng khi đất quá ẩm ướt thì bộ rễ dễ bị tổn hại, mưa nhiều vào lúc cây có trái làm cho trái chín chậm và nứt. f. Chất dinh dưỡng Đạm có ảnh hưởng tăng trưởng và năng suất nhiều hơn các chất khác. Đạm thúc đẩy tăng trưởng ra hoa, đậu trái và trái phát triển. Thiếu đạm nhất là trong điều kiện nhiết độ cao thì lá trở nên nhỏ, xanh nhạt, cây ốm yếu, ít cành nhánh, rụng hoa nhiều, trái nhỏ…, thừa đạm nhất là khi bón ure bệnh thói trái có thể gia tăng. Thừa đạm còn giảm chất lượng màu sắc, giảm lượng chất khô hòa tan và tăng độ acid trong trái. Đạm dạng nitrat thích hợp cho cà chua hơn là đạm dạng aminoniac vì nitrat cải thiện sự thiếu nước và giảm lượng aminoacid trong cây. Lân cũng rất cần thiết cho sự phát triển của rễ cây. Thiếu lân hệ thống rễ sẽ kém phát triển. Ngoài ra cà chua còn cần lượng kali nhất định giúp tăng sức chống chịu của cây làm tăng lượng đường trong trái. Thiếu kali là lá khô từ ngọn và lan rộng dọc theo rìa lá, trái chín không điều, dễ bị cháy nắng khi trời nóng. 2.2.4. Phương pháp trồng cây cà chua Cà chua thích khí hậu ấm áp, cà chua sợ rét và cũng sợ nóng. Các tỉnh đồng bằng vào tháng 7, 8 cà chua có rất ít, còn miền núi vào tháng 11, 12 không có cà chua vì nhiệt độ rất thấp. Cà chua phát triển yêu cầu có ánh sáng đầy đủ. Có đủ ánh sáng cây mới phát triển tốt, quả to, màu sắc tốt… cà chua sinh trường và phát triển tốt ở nhiệt độ 22 – 26 0C, quá trình đồng hóa các chất dinh dưỡng mạnh là ở 20 – 22 0C. Nhiệt độ quá thấp hay quá cao điều trở ngại cho quá trình nảy mầm của phấn hoa. Thời vụ: Nhờ có giống mới nên hiện nay cà chua hầu như trồng được quanh năm ở vùng đồng bằng sông Cửu Long. Tuy nhiên cũng phân ra làm 3 vụ chính như sau: - Vụ Đông Xuân: Gieo tháng 10-11 dương lịch và thu hoạch vào tháng 1-2 dương lịch, đây là mùa vụ thích hợp nhất. Chú ý cây con trong thời điểm còn mưa cần chăm sóc cẩn thận. - Vụ Xuân Hè: Gieo tháng 12-1 dương lịch và thu hoạch tháng 3-4 dương lịch, cây tăng trưởng hoàn toàn trong mùa khô, nóng khả năng đậu trái kém, cần chọn giống chịu nóng - Vụ Hè Thu: Gieo tháng 6-7 dương lịch và thu hoạch tháng 9-10 dương lịch, cây tăng trưởng hoàn toàn trong mùa mưa, do đó đất trồng phải thoát nước tốt, chọn giống chịu mưa, ít rụng hoa, ít nứt trái, chín có màu đỏ đẹp. Mùa mưa rất bất lợi cho cây cà nên về kỹ thuật trồng trọt, chăm sóc đòi hỏi người trồng cà phải tuân thủ nghiêm ngặt qui trình kỹ thuật, kỹ lưỡng và tay nghề cao, thường lợi tức cao gấp 2-3 lần so với chính vụ. Chuẩn bị cây con Lượng hạt gieo cho 1.000m2 là 7-10 gram (330-350 hạt/gram). Hạt gieo trong bầu đất hay gieo trên liếp ương 15-20 ngày đem trồng, cây con già hơn dễ ngã trong mùa mưa. Làm mái che cho cây con khi mưa. Đơn giản có thể dùng nilon trong suốt dễ dàng dở ra khi trời nắng hoặc lưới nilon mịn giữ suốt giai đoạn vườn ương giúp cản bớt giọt mưa to. Xử lý cây con trong vườn ương bằng phun thuốc ngừa bệnh héo cây con trên liếp trước khi gieo hột bằng Oxyt đồng hoặc Copper B, sau đó cách 4-5 ngày phun một lần và phun 1 ngày trước khi đem trồng bằng một trong các loại thuốc Ridomil, Alliette, Rovral, Monceren, Benlate, Copper Zinc, Topsin-M, Kasuran..., rãi Basudin sau khi gieo để ngừa kiến tha hột. Chuẩn bị đất Nếu trồng trên đất ruộng thì phải lên luống. Nếu trồng trên rẩy thì phải dọn sạch cỏ. Đất cao thoát nước tốt không cần lên luống. Không nên trồng trên đất cũ mà 1 - 2 vụ trước có trồng cà hoặc cây thuộc nhóm cà vì sẽ dễ nhiễm bệnh. Các bệnh này đã tồn tại sẳn trong đất rồi. Sau khi chọn đất xong thì lên liếp, có hai loại liếp là liếp đôi và liếp đơn: - Liếp đôi: Mặt liếp rộng 1,0 -1,3 m, cao 20 cm, trồng 2 hàng, lối đi 0,5 m, khoảng cách cây 0,5 m, mật độ 2.500 cây/1.000m2, phù hợp trồng trong mùa nắng và loại hình sinh trưởng thấp cây cà chua F1 giống 607. - Liếp đơn: Mặt liếp rộng 0,6 m, cao 0,3-0,4 cm, trồng 1 hàng, lối đi 0,6 m, khoảng cách cây 0,5 m, mật độ 1.600 cây/1.000m2. Thích hợp trồng mùa hoặc loại cây sinh cao cây như cà RedCrown 250. Cách bón phân Tùy theo loại đất, mức phân bón trung bình toàn vụ cho 1.000m2 như sau: 20 kg urea + 50 kg super lân + 20 kg Clorua kali + 12 kg Calcium nitrat + 50 kg 16-16-8 (đối với giống thấp cây) hoặc 70 kg 16-16-8 (đối với giống cao cây) + 1 tấn chuồng hoai + 100 kg vôi bột, tương đương với lượng phân nguyên chất (185-210N)-(150-180P2O5)-(160-180K2O) kg/ha. a. Bón lót 50 kg super lân, 3 kg Clorua kali, 2 kg Calcium nitrat, 10 -15 kg 16-16-8, 1 tấn phân chuồng và 100 kg vôi. Vôi rãi đều trên mặt đất trước khi cuốc đất lên liếp, phân chuồng hoai, lân rãi trên toàn bộ mặt liếp xới trộn đều. Nên bón lót lượng phân nhiều hơn trồng phủ rơm vì phân nằm trong màng phủ ít bị bốc hơi do ánh nắng, hay rửa trôi do mưa. b. Bón thúc Lần 1: 15 ngày sau khi cấy (giống thấp cây) và 20 ngày sau khi cấy (giống cao cây). Số lượng 4 kg Urê, 3 kg Clorua kali, 10 kg 16-16-8 + 2 kg Calcium nitrat. Bón phân bằng cách vén màng phủ lên rãi phân một bên hàng cà hoặc đục lổ màng phủ giữa 2 gốc cà. Lần 2: 35-40 ngày sau khi cấy, khi đã đậu trái đều. Lượng bón: 6 kg Urê, 5 kg Clorua kali, 10-15 kg 16-16-8 + 2 kg Calcium nitrat. Vén màng phủ lên rãi phân phía còn lại cà hoặc bỏ phân vào lổ giữa 2 gốc cà. Lần 3: Khi cây 60-65 ngày sau khi cấy, bắt đầu thu trái rộ. Lượng bón: 6 kg Urê, 5 kg Clorua kali, 10-15 kg 16-16-8 + 3 kg Calcium nitrat. Vén màng phủ lên rãi phân phía còn lại hoặc bỏ phân vào lổ giữa 2 gốc cà. Lần 4: Khi cây 70-80 ngày sau khi cấy đối với giống cao cây, còn giống thấp cây đã kết thúc thu hoạch. Lượng bón: 4 kg Urê, 4 kg Clorua kali, 10-15 kg 16-16-8 + 3 kg Calcium nitrat. Vén màng phủ lên rãi phân hoặc bỏ phân vào lổ giữa 2 gốc cà. Cây họ cà (cà chua, ớt) rất nhạy cảm với triệu chứng thiếu Calcium, biểu hiện là thối đít trái. Ngoài việc bón lót vôi bột (tức là đã cung cấp thêm Calcium), nếu không bón thúc Calcium Nitrat vào đất như hướng dẫn trên bà con có thể bổ sung bằng Clorua canxi (CaCl2), nồng độ 2-4 ‰ phun trên lá định kỳ 7-10 ngày/lần từ lúc trái non phát triển. Nếu không dùng màng phủ, nên chia nhỏ lượng phân hơn và bón nhiều lần để hạn chế mất phân. Có thể dùng thêm phân bón lá vi lượng như Master Grow, Risopla II và IV, Miracle,... phun định kỳ 10 ngày/lần từ khi cấy đến 10 ngày trước khi thu hoạch đợt đầu tiên, nồng độ theo khuyến cáo trên nhãn chai phân. Không nên lạm dụng chất kích thích tăng trưởng nhất là giai đoạn phát triển trái vì dễ bị bệnh và giảm phẩm chất trái. Chăm sóc - Tưới tiêu nước: Cà chua cần nhiều nước nhất lúc ra hoa rộ và phát triển trái mạnh. Giai đoạn này thiếu nước hoặc quá ẩm đều dẫn đến đậu trái ít. Nếu khô hạn kéo dài thì tưới rảnh (tưới thấm) là phương pháp tốt nhất, khoảng 3-5 ngày tưới/lần. Tưới thấm vào rãnh tiết kiệm nước, không văng đất lên lá, giữ ẩm lâu, tăng hiệu quả sử dụng phân bón. Mùa mưa cần chú ý thoát nước tốt, không để nước ứ đọng lâu. - Tỉa chồi, lá, nụ hoa + Tỉa chồi: Nhiều nghiên cứu cho thấy trồng cà chua không tỉa chồi cho năng suất thấp hơn có tỉa chồi. Tập quán nông dân trồng cà chua ở đồng bằng sông Cửu Long không tỉa cành, thân lá xum xuê thường không đạt năng suất cao. Cần tỉa kịp thời khi nhánh mới lú ra 3-5 cm để dinh dưỡng tập trung nuôi trái, thường xuyên tỉa bỏ mầm nách vô hiệu. Dùng tay đẩy gảy chứ không dùng móng tay ngắt hoặc dùng kéo cắt vì dễ nhiễm bệnh qua vết thương. + Tỉa lá: Nên tỉa bớt các lá chân đã chuyển sang màu vàng để ruộng được thoáng, nhất là những chân ruộng rậm rạp, dễ nhiễm bệnh trồng cầy trong mùa mưa. + Tỉa trái: Mỗi chùm hoa chỉ nên để 4-6 trái, ngắt cuối cành mang trái để dinh dưỡng tập trung nuôi trái, trái lớn đều cỡ, giá trị thương phẩm cao. + Bấm ngọn: Đối với giống thời gian sinh trưởng dài, giai đoạn gần cuối thu hoạch nên bấm ngọn để trái lớn đều, thu tập trung giúp kết thúc mùa vụ gọn. Phòng trừ sâu bệnh a. Sâu xanh đục trái (Heliothis armigera) Kiểm tra ruộng thường xuyên, ngắt bỏ ổ trứng sẽ diệt được phần lớn sâu non sắp nở, phun thuốc khi sâu non mới nở sẽ cho hiệu quả cao. Dùng các loại thuốc như trừ sâu ăn tạp. Nên thay đổi chủng loại thuốc hoặc dùng thuốc đặc trị như Mimic 20F với liều 5cc/8lít, phun vào chiều tối và có thể phối hợp với một loại thuốc khác để gia tăng hiệu quả. b. Dòi đục lòn lá, vẽ bùa (Liriomyza spp.) Ruồi rất nhanh quen thuốc, cần thay đổi chủng loại thuốc thường xuyên, trong mùa nắng dòi phá hại nặng để hạn chế nên phun ngừa định kỳ 7-10 ngày/lần với dầu khoáng DC-Tron plus (Caltex) nồng độ 1,5-2‰ (tức 1,5-2cc/1 lít nước) trong giai đoạn vườn ương và 1 tháng sau khi trồng, khi nhiều lá đã bị dòi đục nên phun dầu khoáng kết hợp với các lọai thuốc gốc cúc Peran, Sumialpha 1‰ hoặc Baythroit 50 SL với nồng độ 2‰ rất có hiệu quả. c. Bọ phấn trắng, rệp phấn trắng (Bemisia tabaci) Bọ phấn trắng phát triển nhanh trong điều kiện nóng và khô, rất nhanh quen thuốc khi phun ở nồng độ cao, hoặc phun thường xuyên định kỳ. Loài này cũng truyền bệnh siêu trùng như các loài rầy mềm. Phun Admire 50EC, Vertimec, Confidor 100SL, với nồng độ 1-2‰ ở mặt dưới lá. d. Sâu ăn tạp, sâu ổ, sâu đàn (Spodoptera litura) Nên thay đổi loại thuốc thường xuyên, phun vào giai đoạn trứng sắp nở sẽ cho hiệu quả cao: Sumicidin 10EC, Cymbus 5EC, Karate 2.5EC, Decis 2.5 EC...1 - 2‰ có thể pha trộn với Atabron 5EC từ 2-3 cc/bình xịt 8 lít. Bệnh hại - Bệnh héo cây con (Rhizoctonia solani, Phytophthora sp., Pythium sp.): Nên sử dụng phân hữu cơ đã hoai mục, không để vườn ươm quá ẩm. Trộn thuốc trừ nấm vào đất hoặc tưới đất để khử mầm bệnh, phun ngừa hoặc trị bằng thuốc Copper B 2-3‰ , Ridomil, Anvil, Derosal, Appencarb 1 - 2%, Tilt 0.3 - 0.5 ‰. - Bệnh héo xanh, chết nhát (Vi khuẩn Pseudomonas solanacerum, nấm Fusarium oxysporum, F. lycopersici, Sclerotium sp.): Cần nhổ và tiêu hủy cây bệnh; dùng vôi bột hoặc Kasuran, Copper zinc, Vertimec rãi vào đất hoặc tưới nơi gốc cây 25-30g/8 lít nước, phun ngừa bằng Kasumin, Kasugamicin 2-3%. - Bệnh mốc đen lá (Cladosporium fulvum): Tiêu huỷ các lá cây bệnh. Phun ngừa bằng: Copper B 3-4 ‰, Rovral, Topsin M, Derosal, Ridomil 1-2 ‰. - Bệnh héo muộn, sương mai (do nấm Phytophthora infestan): Phun các loại thuốc Aliette 80WP, Manzate 200, Mancozeb 80WP, Curzate M8 1-2%, Ridomil 20-25g/10 lít. Thu hoạch và bảo quản cà chua a. Thu hoạch Yêu cầu về tiêu chuẩn đối với cà chua tươi và cà chua để chế biến có sự khác nhau. Mặc dù nhiều giống cà chua vừa có thể làm quả tươi lại vừa có thể làm nguyên liệu chế biến. Tuy vậy, yêu cầu cho từng mục đích có khác nhau, thí dụ quả để chế biến phải có màu sắc đẹp, có cấu trúc, hàm lượng chất khô, chất tan và đường phải luân theo tiêu chuẩn chê biến cà chua cô đặc, tương cà chua. Vì vậy đối với từng lĩnh vực mà chọn cách thu hoạch để đáp ứng nhu cầu tốt nhất. Chủ yếu thu hoạch dựa vào các giai đoạn chín của cà chua. Có các giai đoạn chín: - Thời kỳ quả xanh: Quả và hạt phát triển chưa hoàn chỉnh. Nếu thu hái quả ở thời kỳ này và thông qua các phương pháp thúc chín thì quả chín không bình thường, quả không có hương vị, không có màu sắc đặc trưng của giống. - Thời kỳ chín xanh: Chất keo bao quanh hạt được hình thành, quả chưa có màu hồng hoặc màu vàng. Nếu đem thúc chín thì quả sẽ thể biện màu sắc của giống. - Thời kỳ chín vàng: Đỉnh quả xuất hiện màu vàng hoặc màu hồng với diện tích bề mặt chiếm khoảng 10%. - Thời kỳ chuyển màu: Diện tích bề mặt từ 10-30% có màu vàng hoặc đỏ. - Thời kỳ chín hồng: Diện tích bề mặt quả từ 30-60% có màu hồng nhạt hoặc màu vàng. - Thời kỳ quả hồng hoặc đỏ: Diện tích bề mặt quả từ 60-90% có màu vàng hoặc đỏ. - Thời kỳ quả chín đỏ: Diện tích bề mặt từ trên 90% trở lên. Khi thu hái cà chua bằng tay, do va đập trong khi sắp xếp, vận chuyển, quả bị sây sát, chỗ bị giập sẽ là môi trường tốt cho bệnh hại xâm nhiễm, hô hấp tăng lên gây hư thối và giảm chất lượng. Vì vậy thao tác khi thu hái, sắp xếp và vận chuyển phải hết sức nhẹ nhàng. Kịp thời loại bỏ những quả bị giập nát. Đồng thời khi hái thì phải dùng tay hoặc dao cắt ngang cuốn không được nắm trái kéo ra sẽ làm tổn thương trái cà vi khuẩn thối sẽ phát triển. b. Bảo quản cà chua - Bảo quản cà chua chín thêm: Khi cà chua bắt đầu chín thì lượng chua giảm dần và lượng đường tăng lên. Nếu thu hoạch chưa đủ độ chín của nó thì trong khi vận chuyển xa hay để trong khoang tàu không thoáng khí thì tỷ lệ đường không tăng lên (không hô hấp). Nhưng nếu ngược lại thì tỷ lệ đường sẽ tăng lên. Muốn kéo dài thời gian bảo quản để cung cấp cho thị trường đồng thời đảm bảo chất lượng quả cần thu hoạch cà chua ở giai đoạn thời kỳ chín xanh. Sau khi thu hoạch để cà chín thêm tốt nhất là bảo quản cà ở nhiệt độ 22 – 250C, độ ẩm là 80 – 85% . - Bảo quản bằng nhiệt độ: Khi bảo quản trong điều kiện không thuận lợi sẽ dẫn đến mất mát do thối rửa do vi sinh vật gây ra nhất là nấm. Thông thường cà chua được bảo quản ở giai đoạn lúc quả còn xanh, mới có chấm hồng ở đáy, sau khi thu hái rồi lựa chọn kích thước, độ chín, loại bỏ những quả dập, nếu cà bị bẩn thì phải rửa sạch rồi để ráo. Sau đó cà chua được xếp vào khay gỗ hay nhựa dùng để vận chuyển, mỗi khay từ 5 – 10 kg. Nếu cà chua xanh có thể đựng trong những sọt, đối với cà chua xanh thì nhiệt độ bảo quản từ 8 – 100C, độ ẩm 80 – 85% thời gian bảo quản có thể là 1.5 tháng. Không bảo quản cà chua dưới 50C vì sẽ làm rối loạn sinh lý quả cà làm quả không chín hoặc chín không đặc trưng. Đối với cà chua chín nửa qủa trở lên thì bảo quản ở độ ẩm 90%, nhiệt độ 1 – 20C . - Bảo quản bằng mùn cưa: Để bảo quản được lâu thì ta cần rửa quả mà tốt nhất là rửa bằng clo, cho một thìa caphê clo vào trong một lít nước để rửa sau đó để khô. Dùng nước clo này để làm ẩm mùn cưa. Dùng mùn cưa sạch và không lẫn tạp chất, nếu dùng lại mùn cưa thì phải đem phơi khô. Cứ 1kg mùn cưa thì cần một lít nước để làm ẩm, 1kg mùn cưa có thể bảo quản 1kg cà chua. Rửa nước vào mùn cưa và đảo đều, cho mùn cưa vào sọt hoặc thành đống rồi vùi cà chua vào cứ 1kg lớp quả rồi đến 1kg mùn cưa. - Rấm chín: Cà chua được rấm chín bằng cách nâng nhiệt độ lên 20 – 250C, độ ẩm 80 – 90. Sau một tuần cà chua sẽ chín không được nâng lên qúa 300C, vì sẽ làm giảm khả năng tổng hợp licopin làm cho cà không chín hoặc chín không đặc trưng. Có thể rấm cà chua bằng etylen với liều lượng 0.1 – 0.5% thể tích khô, kết hợp với nâng nhiệt độ 20 – 300C, độ ẩm 80 – 85%. Khi rấm chín chỉ nên xếp cà chua mật độ khoảng 80 -90kg/m3. - Dùng hóa chất để bảo quản cà chua: Đây là công trình nghiên cứu của trường Đại Học Nông Nghiệp Tamil Nadu (Ấn Độ). Họ có thể bảo quản cà chua trong vòng 3 tháng bằng cách sau khi thu hoạch cà chua họ cho vào một thùng rồi nhấn chìm vào trong dung dịch thẩm thấu chứa 2% đường, 2% sodium cloride, 2% acid citric và 0.5% sodium benzoat sau đó có thể giữ trong nhiệt độ thường. 2.3. Chế phẩm sinh học Chế phẩm BIO-F dùng phòng trị nấm bệnh hoặc sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh. 2.3.1. Thành phần - Xạ khuẩn streptomyces spp 107 CFU/g. - Vi nấm trechoderma spp 108 CFU/g. - Vi khuẩn Bacillus sp 109 CFU/g. 2.3.2. Tác dụng - Phòng trị các nấm bệnh hại cây trồng. - Phân giải cellulose, tăng độ mùn. - Nhanh chóng giảm mùi hôi của phân chuồng. - Giúp tăng năng suất cây trồng. - Tăng độ phì nhiêu của đất. 2.3.3. Liều dùng - Xử lý với phân chuồng, than bùn, vỏ cà phê hoặc rác hữu cơ sử dụng 100g chế phẩm rải đều lên 100kg nguyên liệu, ủ thành đống trong 7-10 ngày (phân chuồng, than bùn), 20-25 ngày (vỏ cà phê, mùn mía, rác hữu cơ) - Bón trực tiếp Đối với rau cải: bón 100gr BIO-F/100m2/vụ. Cà chua dưa hấu: bón 100-200gr BIO-F/100m2/vụ. Cây ăn trái và cây công nghiệp : bón 100gr BIO-F/gốc/ năm. Hình 2.8: Chế phẩm sinh học Chương 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Nghiên cứu lý thuyết - Thu thập các tài liệu về compost và quá trình ủ Compost, những nghiên cứu đã thực hiện về quá trình compost trên các vật liệu khác nhau. - Thu thập tài liệu về đặc tính và phương pháp trồng cà chua, điều kiện nhiệt độ, lượng mưa, chất dinh dưỡng. 3.2 . Nghiên cứu thực nghiệm Thí nghiệm 1: Tạo ra compost thành phẩm 3.2.1.1 Mô hình thí nghiệm Mô hình sử dụng có dạng hình hộp chữ nhật, kích thước là dài x rộng x cao = 44cm x 36cm x 29cm, bên ngoài bọc mút xốp cách nhiệt, trong có ống dẫn khí hình xương cá đặt theo chiều dọc của mô hình có đường kính 5 mm, ống thoát nước rò rỉ từ quá trình phân hủy đặt phía trái của mô hình. Ngoài ra, phần thân dưới của mô hình được đục lỗ đường kính 10 mm để thông khí tự nhiên cho mô hình. Không khí được đưa vào mô hình bằng 2 máy sục khí liên tục. Hình 3.1: Mô hình ủ Compost 3.2.1.2. Phương pháp nghiên cứu - Xơ dừa lấy từ Củ Chi, loại bỏ tanin, mẫu được sấy khô, phân tích chỉ tiêu đầu vào về độ ẩm, hàm lượng C, N. - Phân bò lấy từ Củ Chi, bóp vụn, sàng với kích cỡ 20mm, mẫu được sấy khô và phân tích chỉ tiêu đầu vào về độ ẩm, hàm lượng C, N. Bảng 3.1 Các chỉ tiêu của chất thải đầu vào Thành phần Đơn vị Xơ dừa Phân bò Nhiệt độ 0C 30 30 Độ ẩm % 45 47.65 Chất hữu cơ % 15 45.95 C % 47.2 53.03 N % 2.02 2.08 (b) Hình 3.2: Chất thải đầu vào Xơ dừa Phân bò - Xơ dừa và phân bò được phối trộn để đạt tỷ lệ C/N= 25-30, độ ẩm khoảng 60% và được chia ra 3 mô hình ủ, với kết quả như sau: Bảng 3.2 Thành phần của chất thải trong mô hình Thông số Đơn vị Mô hình 1 Mô hình 2 Mô hình 3 Xơ dừa kg 8 8 8 Phân bò kg 8 8 8 C % 55.25 53.2 54 N % 2.27 2.1 2.12 C/N 24.3 25.3 24.5 Độ ẩm % 63 61.85 65 Chỉ tiêu theo dõi: nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, cacbon. Tần suất theo dõi: 2ngày/lần Hình 3.3: Quá trình phối trộn nguyên liệu - Bổ sung chế phẩm BIO-F theo tỷ lệ 1:1000 (chế phẩm:chất thải). Mỗi mô hình 20g chế phẩm. - Bổ sung nước, trộn đều để đạt độ ẩm khoảng 50-60%. - Cân khối lượng nguyên liệu sau khi phối trộn mỗi thùng 19.5kg. - Gắn ống thổi khí vào thùng xốp với công suất: liên tục. - Cho nguyên liệu vào thùng và bắt đầu ủ. - Theo dõi chỉ tiêu: nhiệt độ, độ ẩm, HCHC, C, 2ngày/lần, 3mẫu/lần. - Thời gian theo dõi: 30 ngày, sẽ tạo ra compost thành phẩm. - Sau ngày 30 lấy ra, phân tích C, N, P, K. Hình 3.5: Quá trình ủ compost 3.2.2. Thí nghiệm 2: Đánh giá hiệu quả của compost trên cây cà chua. 3.2.2.1. Mô hình thí nghiệm - Mô hình sử dụng trong thí nghiệm 2 là mô hình trồng cây, trồng trong túi nilon (dài x rộng : 35cmx25cm). - Đặt trong nhà lưới. - Nhiệt độ: 250C. - Ánh sáng: 2.000 lux - Độ ẩm: 50% 3.2.2.2. Phương pháp nghiên cứu Mô hình bao gồm 5 lô, mỗi lô 5 cây. Bảng 3.3 Cách bố trí mô hình Lô 1 Lô 2 Lô 3 Lô 4 Lô 5 Mẫu đối chứng (ĐC) Mẫu bón phân vô cơ (VC) Mẫu bón compost (CP) Mẫu bón compost (CP) Mẫu bón compost (CP) - Đất: đất thịt, tơi xốp, màu xám. - Phân bón vô cơ có tỷ lệ: N:P:K là 8:2:10 và các chất Ca(NO3)2, KH2PO4, MgSO4, KNO3. - Compost thành phẩm. Bảng 3.4 Thành phần các chất sử dụng trồng cây Mẫu cây Đất Compost Phân vô cơ ĐC 10kg VC 10kg Tưới hàng ngày CP 10kg 0.5kg - Cây trồng Giống: hạt giống cà chua F1 TN sản phẩm của Công Ty TNHH – TM Trang Nông. + Độ sạch: ≥ 99%. + Nẩy mầm: ≥ 70%. + Độ ẩm: ≤ 10%. a. Giai đọan 1: Ương cây Gieo hạt trong khay bằng mút xốp, tưới nước hàng ngày, 7 ngày bón ure 1 lần, mỗi lần 1g (bón 2 lần). Sau 20 ngày, cây phát triển có chiều cao khoảng 7cm, và 4 lá non. Hình 3.5: Quá trình ương cà chua b. Giai đọan 2: Trồng cây Chọn 25 cây có chiều cao và số lá đồng đều, cho vào 5 lô đã có đất, tưới nước. Hình 3.6: Trồng cây vào túi nilon. c. Giai đoạn 3: Bón phân cho cây. - Phân vô cơ: sau khi trồng cây được 10 ngày mới bắt đầu tưới phân và dinh dưỡng hàng ngày. Cách pha: 0.01l dung dịch A + 0.01l dung dịch B sau đó pha → 4l nước và tưới cho cây hàng ngày. Với diện tích 1.2m2. Dung dịch A: 1kg KH2PO4 + 1.1kg MgSO4 + 1.5kg KNO3 pha → 10l dung dịch. Dung dịch B: 2kg Ca(NO3)2 pha → 10l dung dịch. - Compost: Lúc đầu đã trộn compost vào đất theo tỷ lệ như bảng 3.4, sau 10 ngày bắt đầu bón thúc cho cây 0.5kg compost, sau 15 ngày bón lót lần 2 thúc đẩy sự ra hoa và kết trái 1kg compost. d. Giai đoạn 4: Kiểm tra các thông số Theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng (chiều cao, số nhánh) và sinh sản (thời gian ra hoa) của cây. Tần suất theo dõi: theo từng giai đoạn:10 ngày đầu (sau khi bón lót). 15 ngày (sau khi bón thúc lần 1). 35 ngày (sau khi bón thúc lần 2). 3.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu Phương pháp phân tích Thí nghiệm 1: Tạo ra compost thành phẩm Phân tích các chỉ tiêu: nhiệt độ, độ ẩm, CHC, C, N, K, P. Nhiệt độ Sử dụng nhiệt kế thủy ngân, cắm trực tiếp vào giữa mô hình và đọc ngay kết quả. Độ ẩm (%M) Cân mẫu phân tích vào đĩa. Sấy 1050C trong khoảng 18-24h. Hút ẩm 1h đem cân. Công thức xác định độ ẩm: Trong đó : m1: khối lượng chất hữu cơ ban đầu m2 : khối lượng chất hữu cơ sau sấy (m2 = m – m0) m0 : khối lượng đĩa sấy. m : khối lượng đĩa sấy và chất hữu cơ cân được sau sấy. Chất hữu cơ Chất hữu cơ sau khi phân tích độ ẩm đem nghiền nhỏ bằng cối và chày (kích thước hạt khoảng 1mm khi đã qua ray, phần còn dư để lại để phân tích hàm lượng C và N). Cân khối lượng mẫu đã xử lý vào cốc nung. Đốt ở 5500C trong 1h. Hút ẩm 1h đem cân. Công thức xác định: Trong đó: m1 : khối lượng chất hữu cơ đem đốt ban đầu. m2 : khối lượng chất hữu cơ sau đốt (m2 = m – m0). m0 : khối lượng cốc. m : khối lượng cốc và chất hữu cơ cân được sau khi đốt. Chất hữu cơ tính được bằng công thức sau: %CHC = (100 - % tro) Hàm lượng C Từ %CHC có thể tính ngay được %C theo công thức sau: Hàm lượng N - Vô cơ hóa mẫu: Cân 100g chất hữu cơ đã sấy khô tuyệt đối cho vào bình kjeldahl, cho tiếp 5ml H2SO4 đậm đặc sẽ thấy xuất hiện màu nâu đen (do nguyên liệu đã bị oxy hóa). Cho thêm vào 200mg chất xúc tác, lắc nhẹ, đậy kín để khoảng 3 phút. Đặt bình kjeldahl lên bếp đun, đậy miệng bình bằng một phễu thủy tinh. Lưu ý: giai đoạn này phải thực hiện trong tủ Hottle, đặt bình hơi nghiêng trên bếp, tránh trường hợp khi sôi mạnh hóa chất bắn ra ngoài, khi đã sôi giữ nhiệt độ bếp đun vừa phải để tránh hóa chất ra ngoài và không bị mất ammoniac. Trong khi đun, theo dõi sự mất màu đen của dung dịch trong bình đun, khi thấy dung dịch gần như trong suốt thì có thể lắc nhẹ bình để kéo hết các phân tử ở trên thành bình còn chưa bị oxy hóa vào trong dung dịch. Tiếp tục đun cho đến khi dung dịch trong hoàn toàn. Để nguội bình rồi chuyển toàn bộ dung dịch sang bình định mức 100ml, dùng nước cất vô đạm tráng lại bình kjeldahl và định mức đến vạch. - Cất đạm: Chuyển 50ml dung dịch trong bình định mức ở trên vào bình cất đạm có sẵn 50ml nước cất và 3 giọt thuốc thử tashiro lúc này trong bình có màu tím hồng. Tiếp tục cho vào bình cất 15ml NaOH 40% cho đến khi toàn bộ dung dịch chuyển sang màu xanh lá mạ (thêm 5ml NaOH 40% nếu dung dịch trong bình chưa chuyển hết sang màu xanh lá mạ). Tiến hành lắp hệ thống cất đạm, cho vào bình hứng 20ml H2SO4 0.1N và 3 giọt thuốc thử Tashiro (dung dịch có màu tím hồng). Đặt bình hứng sao cho ngập đầu ống sinh hàn. Bật công tắc cất đạm. Sau khi cất đạm 10 – 12 phút để kiểm tra xem NH4OH còn ở được tạo ra không, dùng giấy quỳ thử ở đầu ống sinh hàn. Nếu giấy quỳ không đổi màu xanh là được. ngưng cất đạm, đợi hệ thống nguội mới tháo hệ thống đem đi rửa. Chuẩn độ: Chuẩn độ H2SO4 dư trong bình hứng bằng NaOH 0.1N cho đến khi mất màu tím hồng và chuyển sang màu xanh lá mạ. Ghi nhận thể tích NaOH 0.1N sử dụng. Công thức tính hàm lượng % nitơ tống số Trong đó: V1: số ml H2SO4 cho vào bình hứng. V2: số ml NaOH 0.1N đã chuẩn độ. a: số miligam nguyên liệu. 1,42: hệ số; cứ 1ml H2SO4 dùng để trung hòa NH4OH thì tương đương với 1,42mg Nitơ. Xác định Photpho tổng Mẫu phân đã nghiền nhỏ, trộn đều, từ đó chọn mẫu để phân tích. Cân 2g mẫu khô cho vào bình kjeldahl 500ml. Cho vào bình 20 – 25ml hỗn hợp H2SO4 + HNO3, đun trên bếp điện. Trong khi tro hóa, theo định kỳ lắc bình và bổ sung 1 – 1.5ml HNO3 đặc, vì HNO3 bay hơi. Mỗi lần cho axit HNO3 phải để bình nguội. Khi không có khí màu nâu thoát ra thì cần thiết phải thêm HNO3. Quá trình tro hóa kết thúc khi dung dịch trong bình có màu trắng. Sau khi tro hóa xong, để nguội bình rồi thêm vào bình 100ml nước đun đến sôi để loại trừ bớt HNO3. Lọc để loại trừ phần kết tủa trong dung dịch như axit sillic, thạch cao, cát, sét, rửa phần cặn trên giấy lọc bằng nước cất nóng. Dịch lọc và nước rửa dịch vào bình định mức 200ml, định mức tới vạch, lắc đều. Dung dịch sẽ chia thành hai phần, một phần để xác định kali. Lấy 20ml dung dịch trên cho vào bình định mức 200ml định mức bằng nước tới vạch. Dung dịch đã pha loãng 10 lần này dùng để xác định so màu photpho. Tiếp theo chuẩn bị đường cong chuẩn theo bảng sau: STT 0 1 2 3 4 5 6 ml dd P-PO4 chuẩn 0 1 2 3 4 5 - ml nước cất 50 49 48 47 46 45 - ml mẫu photpho 0 0 0 0 0 0 50 ml dd molybdate 2.0 ml ml SnCl2 0.25 ml = 5 giọt C (μg) 0 2.5 5 7.5 10.0 12.5 C (mg/l) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Độ hấp thu đo bằng máy bước sóng 690 nm ? ? ? ? ? ? ? Từ loạt dung dịch chuẩn, đo độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lấp phương trình y = ax + b. Từ độ hấp thu Am của mẫu, tính nồng độ Cm. Sau đó tính được hàm lượng P tổng. Xác định Kali tổng Sử dụng phương pháp quang kế ngon lửa với thể tích 100ml mẫu đã có ở trên. Có thể sử dụng phương pháp đo bằng máy hấp thụ nguyên tử (AAS). Tiến hành Cân 5g mẫu cho vào cốc sứ 300ml sấy ở 5000C trong 1h. Cho vào 10ml axit HCl chuẩn độ với 30ml nước. Đun sôi 10 phút, tiếp tục cho vào 15ml nước và đun sôi, sau đó làm lạnh. Cho nước vào và định mức đến 500ml, sau đó lọc qua giấy lọc và đem đo bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS – 6800A ở bước sóng 766.5nm. Thí nghiệm 2: Đánh giá hiệu quả của compost trên cây cà chua Các chỉ tiêu phân tích: chiều cao, số nhánh, thời gian ra hoa. Chiều cao: Dùng thước đo chiều cao từ mặt đất đến đỉnh. Số nhánh: Đếm tất cả các nhánh. Thời gian ra hoa: Từ lúc ươm cây đến khi ra hoa. Hình 3.7: Cách đo chiều cao và đếm số nhánh cây cà chua Xử lý số liệu - Tất cả các phân tích đều được thực hiện 3 lần, lấy kết quả trung bình. - Phương pháp xử lý số liệu: số liệu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel. Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. Thí nghiệm 1: Tạo ra compost thành phẩm. Trong quá trình ủ compost theo dõi các chỉ tiêu: nhiệt độ, độ ẩm, CHC, C. Kết quả thu được như sau: Nhiệt độ Trong 30 ngày thí nghiệm, nhiệt độ dao động từ 30 – 550C. Số liệu cụ thể được trình bày ở bảng 4.1. Bảng 4.1 Biến thiên nhiệt độ trong 30 ngày ủ Ngày 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 (0C) 30 35 45 55 50 40 36 35 35 33 32 31 30 30 30 30 Có thể biểu diễn bằng hình 4.1 Hình 4.1: Biến thiên nhiệt độ trong khối ủ compost Nhận xét: Nhìn vào hình 4.1 ta thấy nhiệt độ có sự thay đổi rõ rệt. Nhiệt độ trong 8 ngày đầu rất cao, đặc biệt ngày thứ 6 nhiệt độ tăng đến 550C chứng tỏ có sự hoạt động mạnh của vi sinh vật hiếu khí trong điều kiện thermophilic. Trong điều kiện này, VSV sẽ chuyển hóa các HCHC phức tạp thành các hợp chất đơn giản. Nhiệt độ này còn giúp tiêu diệt những VSV gây bệnh có trong khối ủ. Sau đó nhiệt độ bắt đầu giảm dần từ ngày thứ 10 đến 20 còn 320C và ổn định vào các ngày sau cùng là 300C. Các ngày sau đó, nhiệt độ không thay đổi, chứng tỏ quá. Độ ẩm Trong 30 ngày ủ độ ẩm dao động với số liệu cụ thể ở bảng 4.2 Bảng 4.2 Độ ẩm trong 30 ngày ủ Ngày 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 (0C) 45 50 52 60 55 53 50 50 45 43 42 30 30 30 29 29 Có thể biểu diễn kết quả bằng hình 4.2 Hình 4.2: Dao động độ ẩm trong khối ủ compost. Nhận xét: Vào những ngày đầu độ ẩm tối ưu nằm trong khoảng 50-60%, vì vậy trong quá trình ủ phải được kiểm tra và duy trì cho thích hợp. Nếu độ ẩm thấp sẽ được bổ sung nước vào, số liệu cụ thể được trình bày ở bảng 4.2. Nhìn vào bảng 4.2 và hình 4.2 ta thấy độ ẩm đã được duy trì thích hợp, 6 ngày đầu của quá trình ủ độ ẩm đạt 45-60%, riêng ngày thứ 6 với độ ẩm 60% vi sinh vật hoạt động rất mạnh, giúp cho quá trình phân hủy xảy ra nhanh hơn và các ngày tiếp theo độ ẩm giảm dần, từ ngày thứ 22 đến ngày 30 độ ẩm đã được điều chỉnh đạt 30%. Hàm lượng C Sau những lần kiểm tra với tần suất 2ngày/lần. Hàm lượng C trong khối ủ biến thiên rõ rệt, số liệu cụ thể được trình bày ở bảng 4.3 sau: Bảng 4.3 Kết quả hàm lượng C trong 30 ngày ủ Ngày 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 (%) 50 49 48 46 43 41 39 36 35 33 29 28 27.8 27.2 27 27 Sau khi phối trộn nguyên liệu, bắt đầu ủ và kết thúc quá trình hàm lượng C trong khối ủ giảm. Có thể biểu diễn bằng hình 4.3 Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn sự suy giảm của C trong 30 ngày ủ. Nhận xét: Dựa vào hình 4.3 ta thấy hàm lượng C tại các mô hình có sự giảm đều một cách rõ rệt, từ 50% xuống còn 28%, chứng tỏ các quá trình phân hủy xảy ra nhanh chóng và đồng đều. Từ ngày 22 đến ngày 30 hàm lượng C đã ổn định 27%, quá trình phân hủy không diễn ra nữa. C trong xơ dừa đã chuyển hoá thành CO2. Lúc này compost đã thành phẩm. Chất hữu cơ (CHC) Quá trình phân hủy HCHC diễn ra liên tục, hàm lượng các CHC giảm đều trong 30 ngày thí nghiệm, theo số liệu được trình bày ở bảng 4.4. Bảng 4.4 Sự suy giảm của CHC trong 30 ngày Ngày Hàm lượng CHC (%) Ngày Hàm lượng CHC (%) 0 90 16 63 2 88.2 18 59.4 4 86.4 20 52.2 6 82.8 22 50.4 8 77.4 24 50.04 10 73.8 26 48.96 2 70.2 28 48.6 14 64.8 30 48.6 Số liệu trên bảng 4.4 có thể biểu diễn bằng hình 4.4. Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn sự dao động CHC Nhận xét: Nhìn vào bảng 4.4 và hình 4.4 biết được CHC trong mô hình ủ có sự suy giảm rỏ rệt, từ ngày đầu đến ngày thứ 20 CHC giảm từ 90% xuống còn 52%. Từ ngày 21 đến ngày 30 CHC đã ổn định hoàn toàn còn lại 48%. Nhận xét và bàn luận Với vật liệu đầu vào là xơ dừa và phân bò, sau thời gian 30 ngày quá trình ủ Compost đã kết thúc. Sau khi được phối trộn đạt tỷ lệ C/N = 24.7, quá trình diễn ra rất mạnh vào 1 tuần đầu, hàm lượng C đã chuyển hóa thành CO2, và tỷ lệ C/N lúc này đạt 5.2 chứng tỏ chất thải là xơ dừa và phân bò sau khi ủ 30 ngày như trên cũng đã cho ra một lượng Compost có chất lượng tốt. Hình 4.5: Compost thành phẩm Hình 4.6: Compost sau khi được sàng lọc Sau 30 ngày ủ, Compost đã thành phẩm có tỷ lệ N, P, K số liệu được trình bày ở bảng 4.5. Bảng 4.5 Tỷ lệ các chất trong Compost sau 30 ngày ủ Thành phần Hàm lượng Đơn vị N 5.2 % P 0.12 % K 0.1 % Sản phẩm compost tạo thành có màu nâu đen, mềm, độ rỗng tốt và không có mùi. Do sản phẩm không đạt tiêu chuẩn ngành 10 TCN526-2002 cho phân hữu cơ vi sinh chế biến từ rác thải sinh hoạt do Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn ban hành, vì vậy ta cần bổ sung phân bón hỗn hợp N P K của công ty Supe Photphat và hóa chất Lâm Thao, loại tỉ lệ N:P:K = 6:20:10 (Hàm lượng N: 6 ± 0,3%, hàm lượng P2O5 hữu hiệu: 20 ± 1%, hàm lượng K2O: 10 ± 0,5%) Lượng bổ sung vào là 4.5kg phân NPK tỉ lệ (6:20:10) vào 30 kg sản phẩm compost tạo ra. Vậy hàm lượng N, P, K sau khi bổ sung đạt N: 5.3%, P: 2.7%, K: 1.75%. Bảng 4.6 Tiêu chuẩn ngành 10 TCN526-2002 cho phân hữu cơ vi sinh chế biến từ rác thải sinh hoạt do Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn ban hành. Tên chỉ tiêu Đvt Mức Hiệu quả đối với cây trồng - Tốt Độ chín (hoai) cần thiết - Tốt Đường kính hạt không lớn hơn mm 4-5 Độ ẩm không lớn hơn % 35 pH - 6,0 – 8,0 Mật độ vi sinh vật hữu hiệu không nhỏ hơn CFU/ g mẫu 106 Hàm lượng carbon tổng số không nhỏ hơn % 13 Hàm lượng nitơ tổng số không nhỏ hơn % 2,5 Hàm lượng lân hữu hiệu không nhỏ hơn % 2,5 Hàm lượng kali hữu hiệu không nhỏ hơn % 1,5 Mật độ Salmonella trong 25g mẫu CFU 0 Hàm lượng chì (khối lượng khô) không lớn hơn mg/kg 250 Hàm lượng cadimi (khối lượng khô) không lớn hơn mg/kg 2,5 Hàm lượng crom (khối lượng khô) không lớn hơn mg/kg 200 Hàm lượng đồng (khối lượng khô) không lớn hơn mg/kg 200 Hàm lượng niken (khối lượng khô) không lớn hơn mg/kg 100 Hàm lượng kẽm (khối lượng khô) không lớn hơn mg/kg 750 Hàm lượng thủy ngân (khối lượng khô) không lớn hơn mg/kg 2 Thời hạn bảo quản không ít hơn Tháng 6 (Nguồn : Bộ nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2002) 4.2. Thí nghiệm 2: Đánh giá hiệu quả của compost trên cây cà chua. Dựa trên thí nghiệm 1 compost tạo ra và phân vô cơ sử dụng có tỷ lệ N, P, K như bảng 4.6. Bảng 4.7 Thành phần C, N, P, K trong hai loại phân Thành phần Compost (CP) Phân vô cơ Đơn vị N 5.3 8 % P 2.7 2 % K 1.75 10 % Sau khi ứng dụng compost tạo thành ở thí nghiệm 1 bón vào các lô CP. Với chỉ tiêu theo dõi trong giai đoạn sinh trưởng về chiều cao, số nhánh và trong giai đoạn sinh sản về thời gian ra hoa kết quả thu được như sau: 4.2.1. Chiều cao cây Trong các giai đoạn phát triển thì chiều cao cây được theo dõi và đo trực tiếp trên thân cây từ đỉnh xuống mặt đất. Số liệu cụ thể được trình bày ở bảng 4.8. Bảng 4.8 Tăng trưởng chiều cao cây trong 35 ngày trồng Lô Ngày ĐC VC CP 10 13 13 18 15 17 24 28 35 30 37 44.6 Sử dụng excel để biểu diễn chiều cao cây ở các lô như hình 4.6. Hình 4.7: Đồ thị biểu diễn chiều cao cây Nhận xét: Chiều cao cây ở mỗi lô khác nhau sau các giai đoạn sinh trưởng và phát triển, để cây trồng thích nghi được với môi trường mới nên lúc đầu chưa bón phân vô cơ vào thì chiều cao của các cây ở lô ĐC và lô VC là 13cm, còn ở lô CP do đã bổ sung compost ngay ban đầu nên cây có phát triển trội hơn là 18cm. Hình 4.8: Mẫu VC sau 10 ngày trồng Sau 10 ngày trồng các cây bón phân vô cơ và đối chứng không có gì khác biệt về chiều cao, do chưa được bổ sung dinh dưỡng ở lô VC nên thân cây nhỏ hơn nhiều so với lô CP. Sau ngày thứ 10 lại có sự dao động mạnh ở lô VC, lúc này cây trồng đã được bón phân chiều cao cây tăng vọt lên đến 37 cm và tăng gấp 1.23 lần so với lô ĐC, còn ở lô CP, chiều cao cây lên đến 44.6 cm tăng gấp 1.2 lần so với lô VC và gấp 1.5 lần so với lô ĐC. Số nhánh Bằng cách đếm trực tất cả các nhánh tiếp trên cây thu được kết quả cụ thể ở bảng 4.9 và được biểu diễn bằng đồ thị ở hình 4.9. Bảng 4.9 Phát triển số nhánh sau 35 ngày trồng Lô Ngày ĐC VC CP 10 4 4 7 15 7 9 12 35 9 12 15 Sử dụng excel để biểu diễn số liệu Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn số nhánh Nhận xét: Nhìn vào bảng 4.9 và hình 4.9 biết được sự khác nhau về số nhánh ở các lô, lô ĐC và lô VC 10 ngày đầu không khác biệt gì, vì đây là giai đoạn đầu của quá trình trồng cây nên chưa bón phân vô cơ vào, sau ngày thứ 10 lô VC được bón phân vào hàng ngày và nhánh bắt đầu phát triển nhanh lên đến 12 nhánh. Đối với lô CP, ngay từ đầu đã bổ sung compost vào đất, cây trồng đã thích nghi được với môi trường vì vậy mà trong 10 ngày đầu lô CP đã phát triển được 7 nhánh, và đến ngày thứ 35 được 15 nhánh, đặc biệt các nhánh đều to, cứng, nhiều lá xanh. Hình 4.10: Mẫu bón CP sau 10 ngày trồng Hình 4.11: Mẫu CP sau 15 ngày trồng 4.2.3. Thời gian ra hoa Sau giai đoạn sinh trưởng cây cà chua bắt đầu nở hoa và kết trái, thời gian ra hoa được tính từ ngày bắt đầu trồng cây vào đất đến ngày nở hoa, số liệu cụ thể được trình bày ở bảng 4.10. Bảng 4.10 Thời gian ra hoa của cà chua Lô ĐC VC CP Thời gian 31 25 20 Kết quả trên được trình bày bằng biểu đồ ở hình 4.12. Hình 4.12: Biểu đồ biểu diễn thời gian ra hoa của cà chua Nhận xét: Lúc này cà chua được 35 ngày, tất cả các cây trong mỗi lô đều đã nở hoa, thời gian ra hoa của các lô có sự chênh lệch rõ rệt. Riêng đối với lô CP thời gian ra hoa là 20 ngày ngắn hơn hẳn lô VC, lô ĐC phải mất 31 ngày mới nở hoa. Hình 4.13: Mẫu CP đã nở hoa Nhận xét và bàn luận Sau khi trồng thử nghiệm các cây đều đã ra hoa nhưng thời gian ra hoa lại không đều, lô CP ra hoa sớm hơn lô VC khoảng 1 tuần, điều này đã tiết kiệm được thời gian cho nhà nông khi sản xuất, cũng như về chiều cao cây, các cây bón compost cao hơn cây đối chứng từ 10 – 15 cm, lại có nhiều lá xanh to. Chứng tỏ rằng khi ứng dụng compost cho cây trồng ngắn ngày có thể mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn. Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận Sau 30 ngày ủ compost với nguyên liệu đầu vào là xơ dừa và phân bò với chế phẩm BIO-F, thí nghiệm đã tạo ra được một lượng compost có tỷ lệ N:P:K = 5.2:0.12:0.1, đó là loại phân hữu cơ rất tốt cho cây trồng. Điều này chứng tỏ được một điều là tất cả các loại CTR bỏ đi đều có thể tận dụng để sản xuất ra compost với công nghệ và qui mô cũng khá đơn giản. Hiệu quả của sản phẩm bằng việc trồng thử nghiệm cây cà chua. Compost giúp cây tăng trưởng nhanh hơn về chiều cao cây 48.6% so với mô hình đối chứng và 20.5% so với mô hình bón phân vô cơ. Tăng trưởng nhanh hơn về số nhánh của lô bón compost 67% so với lô đối chứng và nhanh hơn 25% so với lô bón phân vô cơ. Lô bón compost cây tăng trưởng nhanh, cho lá to xanh, thân lớn và chắc. Mặt khác, compost còn giúp tiết kiệm thời gian thu hoạch. Bón bằng phân compost, cây cho ra hoa sớm 1 tuần so với mô hình bón phân vô cơ và 2 tuần so với mô hình đối chứng, không bón phân. 5.2. Kiến nghị Vì thời gian thực hiện đề tài có hạn nên đề tài chỉ nghiên cứu đước ảnh hưởng của compost lên sự sinh trưởng và sinh sản (ra hoa) của cây trồng. Nếu có điều kiện, đề tài sẽ được nghiên cứu: Nghiên cứu hiệu quả của compost trong quá trình ra trái và chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu ảnh hưởng của compost trên đối tượng cây trồng ngắn ngày khác Nghiên cứu tận dụng các phế phẩm nông nghiệp khác để tạo thành sản phẩm phân bón hữu cơ Cần phải vận động tuyên truyền cho người dân có thể tận dụng nguồn chất thải để sản xuất và sử dụng compost rộng rãi. Điều này cần có sự hỗ trợ của nhà nước trong việc khuyến khích nhà nông sử dụng phân hữu cơ nhiều hơn thay vì sử dụng nhiều phân vô cơ. Dùng các loại phân hữu cơ không chỉ tăng lượng muối khoáng, vi lượng mà còn làm đất tơi xốp, góp phần cải tạo đất, tăng độ phì nhiêu cho đất và không ảnh hưởng đến con người cũng như môi trường xung quanh.