Sản xuất phân bón vi sinh cố định đạm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề Tài: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM GVHD : TS. NGUYỄN THỊ HAI SVTH : THÁI SƠN NAM LỚP : 07CSH MSSV : 207111032 HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07 NĂM 2010 1. Đầu đề khóa luận tốt nghiệp: Sản xuất phân vi sinh cố định đạm 2. Nhiệm vụ: Tổng quan về sản xuất và sử dụng phân vi sinh cố định đạm 3. Ngày giao khóa luận tốt nghiệp: 01/05/2010 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10/07/2010 5. Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn TS. NGUYỄN THỊ HAI Tổng quan tài liệu Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã thông qua bộ môn. Ngày 10 tháng 07năm 2010 Chủ nhiệm bộ môn Người hướng dẫn Bộ giáo dục và đào tạo ĐHKTCN Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc --------------------- Khoa: Môi trường và công nghệ sinh học Bộ môn: Công nghệ sinh học NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: THÁI SƠN NAM MSSV: 207111028 Ngành : Công nghệ sinh học Lớp: 07CSH 01 PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt:………………………… Đơn vị..……………………………….. Ngày bảo vệ………………………….. Điểm tổng kết………………………… Nơi lưu trữ khóa luận tốt nghiệp……… ………………………………………………. …………………………………...………… LÔØI CAÛM ÔN Nam xin chaân thaønh caûm ôn ñeán gia ñình, thaày coâ vaø baïn beø trong 3 naêm hoïc vöøa qua ñaõ giuùp ñôõ, dìu daét em tôùi ngaøy hoâm nay. Ñaëc bieät, con xin chaân thaønh coâ Hai ñaõ khoâng ngöøng dìu daét naâng ñôõ con trong suoát quaù trình hoïc cho ñeán ngaøy hoâm nay. Con seõ nhôù maõi ñeán coâ, töø khi thöïc taäp vaø laøm baøi toát nghieäp coâ khoâng ngöøng giaûng giaûi, söûa chöûa ñeå hoaøn thieän hoaøn thieän baøi baùo caùo thöïc taäp cuõng nhö baøi toát nghieäp. Con xin chaân thaønh caùm ôn coâ! Thaùi Sôn Nam. MUÏC LUÏC LÔØI CAÛM ÔN Phaàn môû ñaàu Trang CHÖÔNG 1: TÌNH HÌNH TIEÂU THUÏ PHAÂN BOÙN TRONG NOÂNG NGHIEÄP 1.1 Tình hình tieâu thuï phaân boùn treân theá giôùi ........................................ 02 1.2 Tình hình tieâu thuï phaân boùn ôû Vieät Nam ......................................... 06 CHÖÔNG 2: AÛNH HÖÔÛNG TIEÂU CÖÏC CUÛA PHAÂN BOÙN HOÙA HOÏC ÑEÁN MOÂI TRÖÔØNG SINH THAÙI 2.1 Söï tích luõy NO3- vaø NH4+ trong cô theå ngöôøi vaø ñoäng vaät ............... 10 2.2 Söï tích luõy NO3-, NH4+ trong nöôùc maët vaø nöôùc ngaàm ..................... 12 2.3 Söï tích luõy NH3- vaø NH4+ trong moâi tröôøng ñaát ............................... 13 2.4 Aûnh höôûng cuûa phaân boùn ñoái vôùi moâi tröôøng sinh thaùi .................... 14 CHÖÔNG 3: SÖÛ DUÏNG VI SINH VAÄT COÁ ÑÒNH ÑAÏM ÑEÅ SAÛN XUAÁT PHAÂN HÖÕU CÔ VI SINH. 3.1 Giôùi thieäu ......................................................................................... 16 3.2 Lòch söû phaùt hieän.............................................................................. 17 3.3 Thaønh phaàn caùc vi sinh vaät coá ñònh ñaïm .......................................... 18 3.3.1 Vi khuaån coäng sinh Rhizobium .................................................... 18 3.3.2 Vi khuaån töï do: Azotobacter, Azospirillum .................................. 20 3.3.2.1 Vi khuaån töï do azotobacter ....................................................... 20 3.3.2.2 Vi khuaån töï do azospirillum ....................................................... 21 CHÖÔNG 4: PHÖÔNG PHAÙP PHAÂN LAÄP, GIÖÕ GIOÁNG VAØ NHAÂN SINH KHOÁI 4.1 Phaân laäp ........................................................................................... 24 4.1.1 Phaân laäp sô boä ............................................................................... 24 4.1.1.1 Vi khuaån coäng sinh Rhizobium ................................................... 24 4.1.1.2 Vi khuaån Azotobacter ................................................................. 25 4.1.1.3 Vi khuaån azospirillum ................................................................ 26 4.1.2 Phaân laäp thuaàn khieát ..................................................................... 27 4.1.2.1 Vi khuaån Rhizobium ................................................................... 27 4.1.2.2 Vi khuaån Azotobacter ................................................................. 28 4.1.2.3 Vi khuaån Azospirillum................................................................ 28 4.2 Phöông phaùp giöõ gioáng .................................................................... 28 4.2.1 Vi khuaån Rhizobium ...................................................................... 28 4.2.2 Vi khuaån Azotobacter .................................................................... 29 4.2.3 Vi khuaån Azospirillum .................................................................. 30 4.3 Cô cheá coá ñònh Nitô ......................................................................... 31 4.3.1 Cô cheá coá ñònh Nitô phaân töû ......................................................... 31 4.3.2 Quaù trình khöû ................................................................................ 32 4.4 Phaân loaïi phaân vi sinh coá ñònh ñaïm ................................................. 33 4.5 Nhaân sinh khoái ................................................................................. 35 4.6 Quy trình saûn xuaát ............................................................................ 37 4.7 Caùc loaïi phaân boùn vi sinh coá ñònh ñaïm ............................................ 38 4.7.1 Saûn xuaát nitragin töø vi khuaån noát saàn rhizobium ..................... 38 4.7.2 Phaân vi sinh cuûa Azotobacter ....................................................... 39 4.7.3 Phaân vi sinh azospirillum .............................................................. 40 CHÖÔNG 5 :HIEÄU QUAÛ SÖÛ DUÏNG CUÛA PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM 5.1 Tình hình nöôùc ngoaøi ....................................................................... 42 5.2 Tình hình trong nöôùc ........................................................................ 43 CHÖÔNG 6: KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ 6.1 Keát luaän ........................................................................................... 46 6.2 Kieán nghò ......................................................................................... 46 KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP: SAÛN XUAÁT PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM GVHD : Nguyeãn Thò Hai SVTH : Thaùi Sôn Nam Trang 1 PHAÀN MÔÛ ÑAÀU Trong neàn kinh teá nöôùc ta hieän nay, noâng nghieäp chieám moät vò trí quan troïng. Moät bieän phaùp haøng ñaàu ñeå ñaåy maïnh saûn xuaát noâng nghieäp laø söû duïng phaân boùn. Vôùi toác ñoä taêng daân soá hieän nay bình quaân dieän tích ñaát canh taùc treân ñaàu ngöôøi laø quaù thaáp. Nhöng con soá ñoù laïi ngaøy caøng thaáp hôn ôû caùc nöôùc ñang phaùt trieån do toác ñoä taêng daân soá vaø dieän tích ñaát troàng troït bò thu heïp trong quaù trình coâng nghieäp hoùa vaø ñoâ thò hoùa. Ñeå ñaûm baûo löông thöïc, thöïc phaåm tieâu duøng trong nöôùc vaø xuaát khaåu, höôùng thaâm canh saûn xuaát noâng nghieäp laø taát yeáu. Theo thoáng keâ, nhaân daân caùc vuøng thaâm canh phaûi ñaàu tö phaân boùn 30-50% toång chi phí troàng troït vaøo phaân boùn khieán nhu caàu söû duïng phaân boùn ngaøy caøng cao. Tuy nhieân, söû duïng phaân boùn hoùa hoïc quaù möùc vaø khoâng hôïp lyù ñaõ daãn ñeán nhöõng aûnh höôûng xaáu ñeán tính chaát ñaát, phaåm chaát noâng nghieäp cuõng nhö moâi tröôøng, do ñoù aûnh höôûng xaáu ñeán söùc khoûe con ngöôøi vaø ñoäng vaät. Vì vaäy vieäc nghieân cöùu öùng duïng caùc loaøi vi khuaån coù khaû naêng coá ñònh ñaïm cung caáp nguoàn ñaïm dinh döôõng cho caây troàng laø raát caàn thieát. Ñoù cuõng chính laø lyù do ñeå thöïc hieän ñeà taøi: “Saûn xuaát phaân vi sinh coá ñònh ñaïm”. KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP: SAÛN XUAÁT PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM GVHD : Nguyeãn Thò Hai SVTH : Thaùi Sôn Nam Trang 2 CHÖÔNG 1: TÌNH HÌNH TIEÂU THUÏ PHAÂN BOÙN TRONG SAÛN XUAÁT NOÂNG NGHIEÄP Theo Voõ Thò Loan naêm 2008: Phaân boùn ngoaøi hieäu öùng tröïc tieáp laø taêng naêng suaát caây troàng, noù coøn coù taùc duïng raát lôùn ñeán vieäc neàn ñaát thaâm canh maø laâu nay ngöôøi söû duïng ít chuù yù ñeán. Tuy nhieân, söû duïng phaân boùn hoùa hoïc quaù möùc vaø khoâng hôïp lyù ñaõ daãn ñeán nhöõng aûnh höôûng xaáu ñeán tính chaát ñaát, phaåm chaát noâng nghieäp cuõng nhö moâi tröôøng, do ñoù aûnh höôûng xaáu ñeán söùc khoûe con ngöôøi vaø ñoäng vaät. Tröôùc theá kyû XIX noâng nghieäp theá giôùi noùi chung vaø Vieät Nam noùi rieâng voán laø neàn noâng nghieäp höõu cô. Ôû Chaâu AÂu tröôùc khi coù phaân hoùa hoïc, moät ha khoâng ñuû cung caáp löông thöïc cho moät ngöôøi, ñieàu naøy, khaúng ñònh vai troø khoâng theå thieáu cuûa phaân hoùa hoïc trong neàn noâng nghieäp hieän nay khi coù söï buøng noå veà daân soá Trong 4 chaát dinh döôõng caàn thieát N, P, K, S cho caây troàng N (Nitô) laø chaát dinh döôõng soá 1, laø nguyeân toá tham gia vaøo taát caû caùc protein ñôn giaûn vaø phöùc taïp, laø thaønh phaàn chuû yeáu cuûa chaát nguyeân sinh cuûa teá baøo thöïc vaät. Nitô cuõng laø thaønh phaàn caùc acid nucleic ñoùng vai troø heát söùc laø quan troïng trong trao ñoåi chaát cuûa cô theå, caây troàng...khi cung caáp khoâng ñuû Nitô cho caây troàng thì caây troàng sinh tröôûng vaø phaùt trieån keùm, laù coù maøu vaøng coù maøu luïc nhaït, naêng suaát muøa maøng giaûm 1.1 Tình hình tieâu thuï phaân boùn treân theá giôùi: Moät trong nhöõng yeáu toá quan troïng ñeå naâng cao naêng suaát caây troàng laø söû duïng phaân boùn. Ñeå nuoâi soáng 7- 8 tyû ngöôøi treân theá giôùi trong nhöõng naêm tôùi, soá löôïng löông thöïc phaûi ñöôïc gia taêng vaø ñieàu ñoù phuï thuoäc vaøo phaân boùn. Chính vì vaäy nhòp ñoä saûn xuaát vaø tieâu thuï phaân boùn hoùa hoïc cuûa theá giôùi taêng khoâng ngöøng. Nhôø phaân boùn maø naêng suaát caây troàng coù theå taêng töø 30- 50%, nhöng ñeå KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP: SAÛN XUAÁT PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM GVHD : Nguyeãn Thò Hai SVTH : Thaùi Sôn Nam Trang 3 saûn löôïng taêng leân gaáp ñoâi thì chi phí phaân boùn, thuoác tröø saâu vaø kyõ thuaät taêng leân gaáp 10 laàn [32]. Theo FAO: toaøn theá giôiù naêm 1960 söû duïng 10 trieäu taán phaân ñaïm, naêm 1980 laø 62,7 trieäu taán, ñeán naêm 1990 laø 150 trieäu taán. Veà phaân laân cuûa nhöõng naêm 1960, theá giôùi ñaõ söû duïng 2,1 trieäu taán (P2O5), ñeán naêm 1990 laø 40 trieäu taán. Nhö vaäy, veà toång theå khoâng theå phuû nhaän vai troø cuûa phaân hoùa hoïc trong thöïc teá, ñaây laø nhu caàu quan troïng nhaèm taêng tính saûn xuaát cuûa ñaát. Hieän nay treân theá giôùi vieäc söû duïng phaân boùn raát bieán ñoäng, tuy nhieân, nôi söû duïng nhieàu nhaát laø caùc nöôùc Taây AÂu vaø moät soá nöôùc Chaâu AÙ. Coøn ôû Chaâu Phi, vuøng Trung Ñoâng vaø caùc nöôùc Myõ Latin nhìn chung löôïng phaân hoùa hoïc söû duïng coøn thaáp hôn nhieàu möùc bình quaân treân theá giôùi. Baûng 1.1 Tình hình söû duïng phaân hoùa hoïc cuûa caùc nöôùc: Quoác gia Löôïng phaân boùn hoùa hoïc bình quaân söû duïng cho 1 ha gieo troàng (kg/ha) Haø Lan Haøn Quoác Nhaät Baûn Trung Quoác Vieät Nam 758 467 430 390 80-90 (Nguoàn noâng nghieäp vaø moâi tröôøng, Leâ Vaên Khoa, NXBNN) Qua baûng treân cho thaáy trong khu vöïc Chaâu AÙ löôïng phaân boùn söû duïng cho 1ha gieo troàng naêm 2001 ôû Haø Lan lôùn nhaát 758 kg/ha, Vieät Nam chæ baèng 30,8% löôïng söû duïng ôû Trung Quoác vaø 19,4% löôïng söû duïng ôû Nhaät Baûn. Naêng suaát luùa cuûa Vieät Nam baèng 53,9% cuûa Trung Quoác, 48,1% cuûa Nhaät Baûn. Theo keát quaû nghieân cöùu cuûa Hieäp Hoäi Coâng Nghieäp Phaân Boùn theá Quoác Teá IFA: nhìn toång theå xu höôùng tieâu thuï phaân boùn giaûm xuoáng töø ñaàu nhöõng naêm 1990 ñeán 1992 giaûm 9 trieäu taán, 1993 ñeán 1994 giaûm gaàn 14 trieäu taán. Tuy KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP: SAÛN XUAÁT PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM GVHD : Nguyeãn Thò Hai SVTH : Thaùi Sôn Nam Trang 4 nhieân, ôû caùc nöôùc ñang phaùt trieån xu höôùng söû duïng phaân boùn vaãn taêng leân. Naêm 1993 ñeán 1994, caùc nöôùc ñang phaùt trieån tieâu thuï phaân boùn taêng leân 55%, naêm 1998 ñeán 1999 taêng leân 58%. Vì leõ ñoù saûn xuaát phaân ñaïm cuõng taêng leân ôû caùc nöôùc phaùt trieån, naêm 1980 ñeán 1981 taêng 31%, naêm 1992 ñeán 1993 taêng 45% [23]. Phaân boùn hoùa hoïc ñaëc bieät laø phaân ñaïm ñaõ ñoùng goùp vai troø quan troïng trong taêng naêng suaát caây troàng, phaân boùn ñaõ taêng ôû caùc nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån: taïi Myõ ure taêng 11 laàn, Phaùp taêng 6- 8 laàn, Lieân Xoâ cuõ taêng 11- 13 laàn, … caùc nöôùc ñang phaùt trieån ôû Chaâu Phi taêng 2 laàn, Chaâu Myõ Latin taêng 2,5 laàn, Chaâu AÙ taêng 3 laàn. Baûng 1.2 Nhu caàu phaân boùn treân theá giôùi Ñôn vò trieäu taán Dinh döôõng Naêm 1987 Naêm 1995 Ñaïm (tính theo N) 7 91 Laân (tính theo P) 15 18 Kali (tính theo K) 22 26 (Nguoàn Leâ Vaên Khoa, 2001) Vaøo nhöõng naêm 1900, möùc tieâu thuï phaân ñaïm cuûa theá giôùi laø 2 trieäu taán, 50 naêm sau leân tôùi 14 trieäu taán, naêm 1978 laø 100 trieäu taán, ñeán naêm 1982 laø 130 trieäu taán, naêm 2000 khoaûng 180 trieäu taán. Veà phaân laân nhöõng naêm 1960 treân theá giôùi söû duïng 21 trieäu taán (P2O5), ñeán 1990 laø 40 trieäu taán [30]. Hieäp Hoäi Phaân Boùn Quoác Teá IFA cho bieát trong giai ñoaïn 5 naêm tôùi nhu caàu phaân boùn theá giôùi döï kieán seõ ñaït 171,9 trieäu taán trong naêm 2010/ 2011, taêng 11,6 % so vôùi 2005/ 2006, töông öùng möùc bình quaân 2,2%/naêm trong ñoù K, phaân laân vaø phaân ñaïm döï kieán taêng laàn löôït 3%, 2,6% vaø 1,8%. Trong giai ñoaïn 2006- 2010, döï baùo cuûa IFA veà nhu caàu tieâu thuï cuûa töøng loaïi phaân boùn: KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP: SAÛN XUAÁT PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM GVHD : Nguyeãn Thò Hai SVTH : Thaùi Sôn Nam Trang 5 - Ñoái vôùi phaân ure: nhu caàu tieâu thuï toaøn caàu seõ taêng bình quaân 3%/ naêm vaø ñaït 143,6 trieäu taán vaøo naêm 2010. Saûn löôïng toaøn caàu döï kieán seõ taêng 40 trieäu taán vaøo naêm 2010, ñaït 180 trieäu taán. Rieâng naêm 2010 saûn löôïng phaân ure cuûa theá giôùi coù khaû naêng taêng theâm 14 trieäu taán, chuû yeáu nhôø söï gia taêng saûn löôïng cuûa khu vöïc Taây AÙ vaø Trung Quoác. - Phaân ñaïm vaø amoniac: naêm 2010 saûn löôïng amoniac toaøn caàu coù theå ñaït 202 trieäu taán, taêng 35 trieäu taán so vôùi 167 trieäu taán naêm 2006. Saûn löôïng amoniac cuûa theá giôùi döï kieán taêng bình quaân 7%/ naêm trong giai ñoaïn 2006- 2009 vaø coù theå taêng theâm 15 trieäu taán vaøo naêm 2010. Khu vöïc Taây AÙ coù theå chieám 1/3 möùc gia taêng saûn löôïng trong khoaûng thôøi gian treân. Theo IFA, nhu caàu tieâu thuï phaân ñaïm cuûa theá giôùi trong giai ñoaïn 2006- 2010 döï kieán taêng bình quaân 1,8%/naêm, ñaït 99,1 trieäu taán vaøo 2010. Nguoàn cung öùng phaân ñaïm toaøn caàu coù theå taêng bình quaân 5,4%/naêm, trong khi nhu caàu tieâu thuï chæ taêng 2,1%. - Ñoái vôùi phaân laân: saûn löôïng phaân laân cuûa theá giôùi taêng bình quaân khoaûng 2%/naêm töø 77 trieäu taán trong naêm 2006 leân 195 trieäu taán trong naêm 2010. Trong ñoù Trung quoác coù khaû naêng chieám 1/3 möùc gia taêng naøy trong thôøi gian treân. Ngoaøi ra saûn löôïng phaân laân cuûa caùc nöôùc vaø khu Taây AÙ, Chaâu Phi, Ñoâng AÙ vaø Myõ Latin döï kieán seõ taêng leân khi tình hình saûn xuaát ôû Myõ khoâng thuaän lôïi. - Ñoái vôùi phaân DAP: saûn löôïng DAP toaøn caàu döï kieán taêng theâm 3,3 trieäu taán P2O5 vaøo naêm 2010, ñaït 24,1 trieäu taán P2O5. Trung Quoác chieám 40% möùc gia taêng saûn DAP keå treân. - Ñoái vôùi phaân MOP: saûn löôïng phaân Kali (MOP) toaøn caàu 2010 döï baùo seõ ñaït 71,3 trieäu taán, taêng maïnh so vôùi 64,3 trieäu taán naêm 2005. IFA döï ñoùn saûn löôïng phaân Kali (K2O) cuûa theá giôùi coù theå ñaït 41,4 trieäu taán vaøo naêm 2010, taêng so vôùi möùc 37,5 trieäu taán trong naêm 2006, trong khi nhu caàu tieâu thuï loaïi phaân KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP: SAÛN XUAÁT PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM GVHD : Nguyeãn Thò Hai SVTH : Thaùi Sôn Nam Trang 6 naøy döï kieán ñaït 30,8 trieäu taán vaøo naêm 2010, taêng so vôùi 27,1 trieäu taán naêm 2006. Theo IFA, haàu heát söï gia taêng nhu caàu tieâu thuï phaân boùn ñeàu xuaát phaùt töø thò tröôøng Chaâu AÙ, trong ñoù khu vöïc Nam AÙ vaø Ñoâng AÙ chieám hôn moät nöûa toång möùc taêng naøy. Ngoaøi ra, caùc khu vöïc khaùc treân theá giôùi döï kieán möùc tieâu thuï bình quaân haøng naêm: Myõ Latin vaø vuøng Caribe (3%), Baéc Myõ (2,1%), Ñoâng Nam A Ù(3,3%), Ñoâng AÂu vaø Trung AÙ (3%), Chaâu Ñaïi Döông (2,1%), Taây AÙ vaø Ñoâng Baéc Phi (1,9%). Nhu caàu phaân boùn cuûa thò tröôøng Chaâu Phi giai ñoaïn 2006-2009 döï kieán taêng 4,2 % so vôùi naêm 2005/2006, thò tröôøng Chaâu AÂu giai ñoaïn naøy taêng nheï[13]. 1.2 Tình hình tieâu thuï phaân boùn taïi Vieät Nam Vieät nam coù treân 80% laøm ngheà noâng, noâng nghieäp ñaõ cung caáp hôn 40% toång saûn phaåm quoác doanh (GDP) vaø ñoùng goùp vai troø quan troïng trong xuaát khaåu noâng saûn. Trong vaøi naêm gaàn ñaây kinh teá noâng nghieäp ôû nöôùc ta taêng tröôûng ôû möùc oån ñònh 5-7%/naêm, mang laïi thu nhaäp cho ngöôøi daân soáng ôû noâng thoân, goùp phaàn xoùa ñoùi giaûm ngheøo ñaûm baûo an ninh löông thöïc cho xaõ hoäi, goùp phaàn oån ñònh kinh teá xaõ hoäi cuûa ñaát nöôùc. Boùn phaân laø bieän phaùp kyõ thuaät coù aûnh höôûng quyeát ñònh ñeán naêng suaát, chaát löôïng saûn phaåm caây troàng, hieäu quaû vaø thu nhaäp cuûa ngöôøi saûn xuaát. Thöïc tieãn saûn xuaát ôû nhieàu nôi treân theá cuõng nhö ôû nöôùc ta trong nhöõng naêm qua ñaõ chöùng minh raèng khoâng coù phaân boùn thì khoâng theå ñaït ñöôïc naêng suaát vaø saûn löôïng cao. Neáu khoâng coù phaân boùn noâng nghieäp khoâng theå naøo taêng gaáp 4 laàn trong voøng 50 naêm qua vaø laø moät trong caùc yeáu cô baûn ñeå taêng möùc soáng. Trong ñoù, phaân boùn hoùa hoïc ñaõ chieám lónh chuû yeáu trong caùc loaïi phaân ñöôïc söû duïng trong saûn xuaát noâng nghieäp cuûa haàu heát caùc nöôùc treân theá giôùi. Vieät Nam laø moät nöôùc noâng nghieäp troàng luùa nöôùc nhöng so vôùi theá giôùi thì ñeán naêm 50 cuûa theá kyû naøy môùi baét ñaàu laøm quen vôùi phaân boùn hoùa hoïc. Tuy KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP: SAÛN XUAÁT PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM GVHD : Nguyeãn Thò Hai SVTH : Thaùi Sôn Nam Trang 7 vaäy möùc ñoä söû duïng phaân boùn hoùa hoïc ôû Vieät nam moãi naêm moãi taêng. Naêm 1980 caû nöôùc söû duïng 500 ngaøn taán phaân ñaïm (quy veà ñaïm tieâu chuaån) vaø treân 200 ngaøn taán phaân laân (quy veà superphosphat ñôn). Ñeán naêm 1990 ñaõ söû duïng 2,1 trieäu taán phaân ñaïm vaø 650 ngaøn taán phaân laân[30]. Möùc ñoä söû duïng phaân boùn hoùa hoïc (N+ P2O5+ K2O) trong 17 naêm (1985 ñeán 2001) taêng bình quaân 9%/naêm vaø ñang coù xu höôùng taêng khoaûng 105 trong thôùi gian tôùi. Töø 1985 ñeán nay söû duïng phaân ñaïm taêng trung bình 7,2%/naêm, phaân laân taêng 13,9%/naêm, phaân kali taêng toác ñoä cao nhaát taêng 23,9%/naêm. Toång löôïng dinh döôõng (N+ P2O5+ K2O) söû duïng naêm 1985/1986 laø 385,6 ngaøn taán, naêm 1989/1990 laø 541,7 ngaøn taán thì deán naêm 1990/2000 laø 2234,0 ngaøn taán taêng 5,8 laàn so vôùi naêm 1985/1986[16]. Trong 5 naêm trôû laïi ñaây (2001-2005) löôïng dinh döôõng söû duïng cho troàng troït ñang ngaøy moät gia taêng: Baûng 1.3 Soá löôïng phaân hoùa hoïc ñöôïc söû duïng qua caùc naêm Naêm N P2O5 K2O NPK(kg/ha) Tæ leä N: P2O5:K2O 2000/2001 1245,5 475,0 390,0 171,5 1:0,38:0,31 2001/2002 1071,4 620,2 431,9 165,5 1:0,58:0,4 2002/2003 1251,8 668,0 411,0 179,7 1:0,53:0,33 2003/2004 1317,5 733,2 480,0 - 1:0,56:0,36 2004/2005 1385,5 806,6 516,0 - 1:0,58:0,37 ( Nguoàn ñaát vaø phaân boùn, Buøi Huy Hieàn, 2005[3]) Theo Boä Noâng Nghieäp vaø Phaùt Trieån Noâng Thoân ôû nöôùc ta löôïng phaân boùn söû duïng trong noâng nghieäp ngaøy caøng taêng caû veà soá löôïng vaø chuûng loaïi. Haøng naêm ít nhaát coù 1.420 loaïi phaân boùn khaùc nhau ñöôïc ñöa ra thò tröôøng. Trong ñoù phaân ñôn, phaân NPK khoaûng 1.084 loaïi, phaân höõu cô-khoaùng, phaân vi sinh, phaân trung-vi löôïng vaø caùc loaïi phaân khaùc. KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP: SAÛN XUAÁT PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM GVHD : Nguyeãn Thò Hai SVTH : Thaùi Sôn Nam Trang 8 Nhìn chung, möùc saûn xuaát vaø söû duïng dinh döôõng cho caây troàng thaáp vaø khoâng caân ñoái. Phaân ñaïm ure môùi chæ ñaùp öùng ñöôïc 10% so vôùi nhu caàu saûn xuaát, phaân laân ñaùp öùng 60-70%, phaân Kali phaûi nhaäp khaåu hoaøn toaøn [32]. Haøng naêm nhaäp khaåu 1,4 trieäu taán ure/naêm 200-300 ngaøn taán laân treân naêm vaø 150-200 ngaøn taán/naêm kali [18]. Tyû leä dinh döôõng trung bình theá giôùi laø N : P2O5 : K2O laø 1: 0,47 : 0,36, trong ñoù caùc nöôùc ñang phaùt trieån tyû leä naøy laø 1: 0,37 : 0,17. Ôû Vieät Nam môùi chæ ñaït 1 : 0,2 : 0,04 möùc ñoä söû duïng phaân boùn khaùc nhau ôû nhieàu vuøng [30]. Löôïng phaân boùn söû duïng cho luùa khoâng ñeàu giöõa caùc vuøng trong caû nöôùc, lieàu löôïng phaân hoùa hoïc söû duïng ñoái vôùi luùa ôû Ñoàng Baèng Soâng Hoàng 155- 210 kg NPK/ ha, vuøng Ñoàng Baèng Soâng Cöûu Long 150- 200 kg NPK/ ha cho 1 vuï. Khoaûng 80% löôïng phaân hoùa hoïc söû duïng ôû nöôùc ta taäp trung ôû vuøng troàng luùa. Tuy nhieân, do heä soá söû duïng ñaïm khoâng cao neân löôïng ñaïm boùn cho noâng nghieäp cao hôn nhieàu so vôùi nhu caàu. Treân caùc loaïi ñaát khaùc nhau, tyû leä lieàu löôïng boùn raát khaùc nhau. Maëc duø löôïng phaân boùn hoùa hoïc ôû nöôùc ta coøn chöa cao so vôùi 1 soá quoác gia phaùt trieån song ñaõ toàn taïi moät soá haïn cheá gaây söùc eùp leân vaán ñeà moâi tröôøng do: - Söû duïng khoâng ñuùng kyõ thuaät neân hieäu quaû phaân boùn thaáp. - Boùn phaân khoâng caân ñoái giöõa tyû leä NPK, naëng neà veà söû duïng phaân ñaïm. Caû nöôùc tyû leä NPK laø 1,0 : 0,3 : 0,1 trong khi tyû leä thích hôïp laø 1,0 : 0,5 : 0,3. - Chaát löôïng phaân boùn khoâng ñaûm baûo: hieän nay, ngoaøi löôïng phaân boùn nhaäp khaåu do nhaø nöôùc quaûn lyù hoaëc caùc doanh nghieäp coâng nghieäp trong nöôùc saûn xuaát coøn moät löôïng lôùn phaân boùn nhaäp laäu khoâng ñöôïc kieåm soaùt vaø moät soá sô sôû nhoû leû saûn xuaát trong nöôùc khoâng ñaûm baûo chaát löôïng. Chính löôïng phaân boùn naøy gaây ra aùp löïc vaø aûnh höôûng xaáu ñeán moâi tröôøng ñaát. KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP: SAÛN XUAÁT PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM GVHD : Nguyeãn Thò Hai SVTH : Thaùi Sôn Nam Trang 9 Toùm laïi: theo söï taêng tröôûng cuûa neàn noâng nghieäp vaø coâng nghieäp hieän ñaïi, möùc ñoä saûn xuaát vaø söû duïng phaân boùn ngaøy caøng taêng. Vieäc laïm duïng phaân boùn hoùa hoïc ñaëc bieät laø phaân ñaïm ñaõ gaây oâ nhieãm ñaùng keå moâi tröôøng soáng, aûnh höôûng tôùi söùc khoûe cuûa con ngöôøi. KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP: SAÛN XUAÁT PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM GVHD : Nguyeãn Thò Hai SVTH : Thaùi Sôn Nam Trang 10 CHÖÔNG 2: AÛNH HÖÔÛNG TIEÂU CÖÏC CUÛA PHAÂN ÑAÏM HOÙA HOÏC ÑEÁN MOÂI TRÖÔØNG SINH THAÙI 2.1 Söï tích luõy NO3- vaø NH4+ trong cô theå ngöôøi vaø ñoäng vaät Caùc nöôùc cho thaáy, heä soá söû duïng ñaïm trung bình chæ 30-40%, löôïng coøn laïi maát vaø laø nguoàn oâ nhieãm ñoái vôùi moâi tröôøng ñaát, nöôùc. Löôïng ñaïm cao tích tuõy trong trong saûn phaåm noâng nghieäp seõ xaâm nhaäp vaøo cô theå. Vì chaïy theo naêng suaát vaø thoùi quen söû duïng ñaïm (ñaëc bieät ôû caùc vaønh ñai rau maøu cuûa caùc thaønh phoá lôùn) nhaân daân söû duïng vôùi lieàu löôïng cao laøm xuaát hieän trong ñaát, saûn phaåm coù chöùa nhieàu NO3-, NO2-. Caùc hôïp chaát naøy daãn ñeán hoäi chöùng Methaemoglobinaemia (hoäi chöùng treû da xanh) hieän töôïng raát phoå bieán hieän nay ôû caùc nöôùc ñang phaùt trieån. Trong caùc loaïi löông thöïc, thöïc phaåm, nöôùc uoáng… rau ñöôïc söû duïng haèng ngaøy ñöa vaøo cô theå löôïng NO3- lôùn nhaát Söï tích luõy NO3- trong moâ caây khoâng ñoäc vôùi caây troàng, nhöng noù theå laøm haïi gia suùc, ngöôøi vaø ñaëc bieät laø treû em khi söû söû duïng löông thöïc, thöïc phaåm coù haøm löôïng NO3- cao. Thöïc ra tính ñoäc cuûa NO3- raát thaáp, NO3- trong löông thöïc phaåm, nöôùc uoáng ñe doïa ñeán söùc khoûe con ngöôøi laø do khaû naêng khöû NO3- thaønh NO2- trong quaù trình baûo quaûn, vaän chuyeån vaø ngay trong boä maùy tieâu hoùa cuûa con ngöôøi. 2H+ + 2e H2O NO3- NO2- (NO3-+ 2H+ 2e NO2- + NAD+ + H2O) Trong maùu, ion NO2- ngaên caûn söï keát hôïp oxi vôùi hemoglobin ôû quaù trình hoâ haáp, quaù trình naøy ñöôïc laëp laïi nhieàu laàn. Vì vaäy, moãi phaân töû nitrit coù theå bieán ñoåi raát nhieàu phaân töû hemoglobin thaønh mathaemoglobin. Metheamoglobin ñöôïc taïo thaønh do oxyhemoglobin ñaõ bò Fe2+ oxy hoùa thaønh Fe3+ laøm cho phaân töû hemologbin maát khaû naêng keát hôïp vôùi oxy töùc laø vieäc trao ñoåi khí cuûa hoàng caàu KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP: SAÛN XUAÁT PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM GVHD : Nguyeãn Thò Hai SVTH : Thaùi Sôn Nam Trang 11 khoâng ñöôïc thöïc hieän. Cô cheá naøy deã daøng xaûy ra vôùi treû em, ñaëc bieät laø treû coù söùc khoûe yeáu, tieâu hoùa keùm do treû em coøn thieáu enzyme caàn thieát ñeå khöû nitrit xuoáng N2 vaø NH3 roài thaû ra ngoaøi. Nelson (1984) cho raèng: beänh methaemoglobin coù trieäu chöùng roõ reät khi haøm löôïng metheamoglobin lôùn hôn 10% vaø treû em coù theå cheát khi trong maùu coù trieäu chöùng 50-70% methaemoglobin Trong daï daøy, do coù taùc duïng cuûa heä vi sinh vaät, caùc loaïi enzyme vaø do caùc quaù trình hoùa sinh maø NO2- deã daøng taùc duïng vôùi caùc acid amin töï do taïo thaønh nitrosamie laø hôïp chaát gaây ung thö. Caùc acid amin trong moâi tröôøng axit yeáu (pH=3-6) ñaëc bieät vôùi söï coù maët cuûa ion nitrit seõ deã bò phaân huûy thaønh anñeâhit vaø acid amin baäc 2, töø ñoù tieáp tuïc vaän chuyeån thaønh Nitrosamie. Nitrit coù maët trong rau quaû thöôøng vaøo khoaûng 0.05-2 mg/kg. Ngaøy nay, nhieàu taùc giaû nhaéc ñeán Nitrosamie nhö laø taùc nhaân laøm sai leäch nhieãm saéc theå, daãn ñeán truyeàn ñaït sai thoâng tin duy truyeàn. Ñoái vôùi ngöôøi NO3- coù theå gaây ngoä ñoäc lieàu löôïng 4g/ngaøy, ôû lieàu löôïng 5g/ngaøy coù theå cheát, 13-18g/ngaøy gaây cheát hoaøn toaøn. Vieäc söû duïng nöôùc toàn dö NO3- quaù cao seõ gaây beänh methaemoglobin cô theå seõ bò hoân meâ nheï, leân tôùi 50% coù bieåu hieän nghieâm troïng, 70-80% thì coù theå thieáu oxy nghieâm troïng daãn tôùi suy tim maïch vaø cheát trong traïng thaùi tím taùi. Ngoaøi ngoä ñoäc coøn coù moät soá bieåu hieän maïch maùu ngoaïi vi daõn roäng, huyeát aùp thaáp, nieâm maïc taùi, hoaït ñoäng cuûa huyeát aùp giaûm, vitamin B2, B6 khoâng ñöôïc toång hôïp, vitamin A thieáu. Ngoä NO3-,vaø NO2- vaø beänh lyù methaemoglobin, xaûy ra vôùi gia suùc aên coû coù haøm löôïng NO3- quaù cao. Nhìn chung ñoäc NO3- xaûy ra vôùi cöøu bieåu hieän roái loaïn maùu, da, thôû nhanh, maùu bieán ñoåi thaønh naâu vaø coù theå xaûy ra hieän töôïng xaûy thai vaø sau ñoù gia suùc bò cheát. KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP: SAÛN XUAÁT PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM GVHD : Nguyeãn Thò Hai SVTH : Thaùi Sôn Nam Trang 12 Caùc nghieân cöùu veà toàn dö NO2- cho thaáy, haøm löôïng chaát naøy trong nöôùc uoáng, trong thöïc phaåm laø khoâng nhieàu thaäm chí laø trong nöôùc uoáng laø khoâng ñaùng keå. Tuy nhieân caùc coâng trình nghieân cöùu chi ra raèng phaân ñaïm taêng toàn dö NO3- trong noâng saûn. Khi boùn ñaïm vôùi lieàu löôïng 30 – 180 kg N/ha thì löôïng toàn dö trong caø roát vaø cuû caûi taêng töø 21.7 leân 41.6 mg/kg vaø 236 leân 473 mg/kg. Buøi Quang Xuaân (1998) khi nöôùc aûnh höôûng cuûa phaân boùn tôùi naêng suaát vaø haøm löôïng NO3- trong caø chua, haønh taây cho thaáy,töø boùn phaân ñaïm laøm taêng naêng suaát nhöng cuõng taêng löôïng NO3- trong cuû haønh taây töø 72.8 – 87.4 mg/kg, caø chua töø 300 -485 mg/kg. Chính vì vaäy thöïc phaåm aên coù noàng ñoä NO3- cao trong rau laø nguoàn NO2- quan troïng, chieám 75% möùc toång cung caáp. 2.2 Söï tích luõy NO3-, NH4+ trong nöôùc maët vaø nöôùc ngaàm. Nhieàu nhaø khoa hoïc treân theá giôùi cho raèng muoán thaêm canh taêng naêng suaát caây troàng thì ñaát naøo cuõng phaûi söû duïng phaân boùn. Nhöõng moái lo ngaïi veà moâi tröôøng trong lónh vöïc noâng nghieäp ôû caùc nöôùc phaùt trieån vaø ñang phaùt trieån thoâng thöôøng hay noùi ñeán caùc vuøng thaêm canh, nôi söû duïng phaân hoùa hoïc ôû möùc ñoä cao, caây troàng khoâng söû duïng heát daãn ñeán söï tích luõy Nitô trong ñaát nöôùc maët vaø röõa troâi xuoáng taàng nöôùc ngaàm. Theo vieän taøi nguyeân theá giôùi, ñeán naém 1993 quyõ ñaát cuûa toaøn nhaân loaïi laø 14042 trieäu ha. Nhö vaäy cöù moãi naêm theo möùc söû duïng phaân ñaïm hoùa hoïc naêm 1995 moãi ha phaûi gaùnh chòu: 200 taán NO3-. Tuy nhieân, cuõng theo vieän nghieân cöùu taøi nguyeân theá giôùi, ñaát troàng troït chieám 20,6%. Nhö vaäy, löôïng NO3- tích luõy trong ñaát troàng troït taêng leân gaáp 5 laàn, nghóa laø 75 kg NO3-/ha. Neáu tính löôïng ñaát treân 1 ha coù phaân boá NO3- ngaám saâu 0,5 m thì sau moät naêm söû duïng phaân ñaïm khoaùng haøm löôïng NO3- trong ñaát khoaûng 7,5 – 8 ppm. Moät soá nghieân cöùu xaùc ñònh ñöôïc löôïng ñaïm saûn sinh ra treân ñoàng ruoäng chæ khoaûng 35 -55% coù nguoàn goác phaân hoùa hoïc, phaàn lôùn vaãn nhôø phaân höõu cô. Nhö vaäy, tích luõy seõ raát nhieàu lôùn hôn giaù trò 8 ppm. KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP: SAÛN XUAÁT PHAÂN VI SINH COÁ ÑÒNH ÑAÏM GVHD : Nguyeãn Thò Hai SVTH : Thaùi Sôn Nam Trang 13 Maëc duø thöïc vaät raát caàn Nitô nhöng nguyeân toá naøy gaàn nhö ñöôïc haáp thuï raát ít vaø raát yeáu trong ñaát. Chính vì theá maø nhieàu nôi treân theá giôùi nöôùc maët, löôïng NO3- ôû nöôùc soâng vaø möùc söû duïng phaân ñaïm coù töông quan r = +0,7. Trong noàng ñoä nitô daïng Nitrat ( NO3-) coù theå thay ñoåi töø 0 – 4 mg/l ñoâi khi leân tôùi 10 mg/l. Treân theá giôùi 10% soá soâng ñöôïc khaûo saùt bôûi heä thoáng GEMS ñieàu cho thaáy noàng ñoä NO3- vöôït möùc tieâu chuaån cuûa WHO ñoái vôùi nöôùc uoáng. ÔÛ chaâu AÂu, hôn 90% soâng ñöôïc khaûo saùt ñieàu coù löôïng Nitrat khaùc nhau vaø coù 5% soá soâng coù haøm löôïng cao hôn 200 laàn so vôùi noàng ñoä neàn cuûa caùc soâng chua bò oâ nhieãm. ÔÛ Myõ, doøng chaûy töø caùc trang traïi ñaõ gaây oâ nhieãm chính, 64% caùc soâng vaø 57% caùc hoà bò haïi töø trung bình ñeán nghieâm troïng do oâ nhieãm dieän roäng. Moät thoâng baù._.