Nông - Lâm - Ngư nghiệp - Vai trò của phân hữu cơ vi sinh trong sản xuất nông nghiệp sạch

VAI TRÒ CỦA PHÂN HỮU CƠ VI SINH TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP SẠCH Võ Thị Gương1, Nguyễn Văn Nhật2, Nguyễn Thị Kim Phượng1 1 Bộ môn Khoa học Đất, Khoa Nông nghiệp & SHƯD, ĐHCT 2 Viện Nghiên cứu và Phát triển Đồng bằng, ĐHCT Giới thiệu Sản xuất nông nghiệp ngày nay dần trờ thành tiêu điểm quan tâm không những trên phạm vi quốc gia mà còn trên qui mô toàn cầu. Sản xuất nông nghiệp Việt Nam đóng góp 24% GDP, 30% sản lượng xuất khẩu, tạo việc làm cho 60% lao động cả nước song rõ ràng sản xuất nông nghiệp lâu nay vẫn chưa chú trọng đúng mức việc bảo vệ môi trường. Sản xuất nông nghiệp sạch, nâng cao chất lượng nông sản nhằm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và thân thiện với môi trường đang là mục tiêu phấn đấu của ngành nông nghiệp nói chung và nông dân nói riêng. Một trong những biện pháp hữu hiệu để sản xuất nông nghiệp sạch là ứng dụng rộng rãi các chế phẩm sinh học, sử dụng phân hữu cơ vi sinh nhằm thay thế các hoá chất bảo vệ thực vật và các loại phân hoá học có tác động xấu đến môi trường. Trong những năm qua, sản xuất nông nghiệp vùng Đồng bằng Sông Cửu Long có nhiều tiến bộ vượt trội và đóng góp cho sự phát triển kinh tế xã hội của vùng. Trong tương lai, ĐBSCL được định hướng phát triển thành vùng chuyên canh hàng hoá. Việc thâm canh cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao, song bên cạnh đó cũng gây ra nhiều bất lợi đối với môi trường và sự phát triển bền vững. Trong khi đó, nguồn phế phụ phẩm trong nông nghiệp thải ra trong quá trình sản xuất nông nghiệp và chế biến nông sản của Việt Nam ước tính trên 50 triệu tấn mỗi năm. Nguồn phế thải trong chăn nuôi gia súc gia cầm lên đến hàng ngàn tấn. Lượng phế thải này phần lớn là những hợp chất hữu cơ giàu carbon và các nguyên tố khoáng đa vi lượng. Đây là nguồn nguyên liệu có giá trị lý tưởng cho sản xuất các dạng chế phẩm sinh học cũng như phân hữu cơ sinh học chất lượng cao phục vụ sản xuất nông nghiệp. Nông nghiệp sạch, dựa trên các kiến thức khoa học kết hợp với sự màu mỡ của đất đai và các biện pháp cải tạo đất nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm và việc sử dụng đất lâu dài. Bên cạnh đó, vai trò của quan trọng đặc biệt của chất hữu cơ đối với độ phì nhiêu của đất đã được thừa nhận một cách rộng rãi. Chất hữu cơ góp phần cải thiện đặc tính vật lý, hoá học cũng như sinh học đất và cung cấp nhiều dưỡng chất quan trọng cho cây trồng (Alesandrova, 1949; Whalen & Chang, 2002; Sheppherd & et al, 2002). Việc cung cấp các nguyên tố vi lượng, các dưỡng chất từ phân hữu cơ có ý nghĩa trong việc gia tăng phẩm chất nông sản, làm trái cây ngon ngọt và ít sâu bệnh hơn. Bón phân hữu cơ là nguồn thực phẩm cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật đất: Các quá trình chuyển hoá, tuần hoàn dinh dưỡng trong đất, sự cố định đạm, sự nitrat hoá, sự phân huỷ tồn dư thuốc bảo vệ thực vật cũng như ức chế sự hoạt động của các loài vi sinh vật gây bất lợi cho cây trồng. 1. Nông nghiệp sạch - vai trò của phân hữu cơ vi sinh trong cải thiện năng suất và chất lượng nông sản Nông nghiệp sạch (hay còn gọi là nông nghiệp hữu cơ) là một hệ thống quản lý sản xuất nông nghiệp tránh sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật tổng hợp, giảm tối đa ô nhiễm không khí, đất và nước, tối ưu về sức khoẻ con người và vật nuôi. Trước nhu cầu đảm bảo an ninh lương thực, việc lạm dụng phân bón và hoá chất bảo vệ thực vật nhằm nâng cao năng suất cây trồng đang trở thành vấn đề cần được quan tâm cải thiện. Bện cạnh việc bảo đảm mục tiêu anh ninh lương thực, cần chú ý phát triển nền nông nghiệp sạch nhằm đóng góp vào việc cung cấp các sản phẩm an toàn phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Việc canh tác nông nghiệp sạch không những giúp nông dân tiết kiệm chi phí thuốc trừ sâu và phân hoá học đồng thời có thể đa dạng hoá mùa vụ và canh tác theo hướng bền vững. Hơn nữa, nếu nông sản được chứng nhận là sản phẩm hữu cơ còn có thể xuất khẩu với giá cao hơn. Theo Tổ chức Nông lương Liên hiệp quốc (FAO), nền nông nghiệp hữu cơ có khả năng đảm bảo đủ nguồn cung cấp lương thực nuôi sống dân số trên thế giới hiện nay song song với việc giảm thiểu những tác động có hại cho môi trường. Các nguyên tắc cơ bản của canh tác hữu cơ do IFOAM (International Federation of Organic Agriculture Movements) trình bày năm 1992 như sau: - Sản xuất thực phẩm có chất lượng dinh dưỡng cao, đủ số lượng; - Khuyến khích và thúc đẩy chu trình sinh học trong hệ thống canh tác, bao gồm vi sinh vật, quần thể động thực vật trong đất, cây trồng và vật nuôi; - Duy trì và tăng độ phì nhiêu của đất trồng về mặt dài hạn; - Sử dụng càng nhiều càng tốt các nguồn tái sinh trong hệ thống nông nghiệp có tổ chức tại đại phương; - Giảm đến mức tối thiểu các loại ô nhiễm do kết quả của sản xuất nông nghiệp gây ra; - Duy trì đa dạng hóa gen trong hệ thống nông nghiệp hữu cơ và khu vực quanh nó, bao gồm cả việc bảo vệ thực vật và nơi cư ngụ của cuộc sống thiên nhiên hoang dã. * Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh lên năng suất và chất lượng cây trồng Năng suất trái dưa leo trồng tại Thốt Nốt biến động trong khoảng 15,2 – 19,8 tấn/ha. Sử dụng phân hữu cơ vi sinh bả bùn mía, kết hợp nấm Trichoderma- ĐHCT (BBM-Trico) 15 tấn/ha kết hợp tưới dung dịch N cấp II vẫn giữ được năng suất không khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức nông dân mặc dù nông dân sử dụng rất nhiều lượng phân hoá học. Mặc dù năng suất có thấp hơn nhưng các nghiệm thức sử dụng hoàn toàn phân hữu cơ vi sinh mang lại kết quả trong thực tế sản xuất cho vùng thâm canh rau màu là rất lớn, giúp giảm 300 kg Urê, 1000 kg Super P và 250 kg KCl so với bón phân vô cơ theo nông dân. Với kết quả này cho thấy hiệu quả rõ ràng về hiệu quả và tiềm năng của việc sử dụng hoàn toàn phân hữu cơ vi sinh (BBM-Trico) kết hợp với dung dịch vi khuẩn cố định đạm Gluconacetobacter diazotrophicus vào sản xuất rau màu là có triển vọng trong việc nâng cao năng suất cũng như phẩm chất do hoàn toàn không sử dụng phân hóa học. 0 5 10 15 20 25 30 NT1 NT2 NT3 NT4 nghiệm thức N ăn g s u ất d ư a le o ( tấ n /h a) a ab b a Hình 1. Năng suất dưa leo an toàn trồng trên đất phù sa Thốt Nốt, TP Cần Thơ NT1: Bón phân vô cơ theo nông dân 270N-240P2O5-150 K2O NT2: Bón phân vô cơ theo khuyến cáo 120N-60 P2O5-80 K2O NT3: 15tấn BBM-Trico + tưới dung dịch N cấp II NT4: 10tấn BBM-Trico + tưới dung dịch N cấp II * Phân hữu cơ vi sinh và vấn đề lưu tồn nitrate (NO3 -) trong nông sản Kết quả trình bày ở bảng 1 cho thấy, hàm lượng nitrate trong trái dưa leo tươi khác biệt có ý nghĩa giữa bón phân vô cơ theo nông dân và các nghiệm thức bón phân hữu cơ vi sinh BBM-Trico. Tuy nhiên hàm lượng nitrate trong trái dưa leo tươi của hai nghiệm thức này thấp hơn ngưỡng cho phép của WHO/FAO là 150 mg/kg sản phẩm dưa leo tươi. Với kết quả này cho thấy khi tăng cường sử dụng phân BBM-Trico rất cần phải giảm lượng phân đạm vô cơ bón kết hợp nhằm vừa nâng cao năng suất và vừa giảm thấp hàm lượng NO3 - trong rau trái tươi. Kết quả này phù hợp với kết luận đưa ra bởi Vogtmann et al (1993), và Poudel et al (2002) cho rằng nitrate cao nhất do bón phân hoá học, có thể là thuộc tính của những phân khoáng dễ hoà tan và đạm ngay lập tức sớm hữu dụng cho cây trồng hấp thụ sau khi bón. Mặt khác N của phân bón hữu cơ phóng thích dinh dưỡng chậm hơn. Với kết quả thí nghiệm của các nhà nghiên cứu cho chúng ta khẳng định việc sử dụng phân hữu cơ vi sinh có kiểm soát chất lượng đầu vào, chắc chắn làm gia tăng năng suất và phẩm chất nông sản phù hợp với xu hướng sản xuất nông nghiệp sạch hiện nay trên thế giới Bảng 1. Hàm lượng nitrate (mg NO3 -/kg) trong trái dưa leo tươi trồng tại Thốt Nốt Nghiệm thức Hàm lượng nitrate Nông dân: 270N-240P2O5-150 K2O 24,6 a Khuyến cáo:120N-60 P2O5-80 K2O 21 b 15 tấn BBM-Trico + Tưới dung dịch N cấp II 19,6 b 10 tấn BBM-Trico + Tưới dung dịch N cấp II 17,7 c CV (%) 5,6 F ** **: khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%, 2. Phân hữu cơ vi sinh trong đặc tính sinh học đất Phân bón hữu cơ có bổ sung vi sinh vật có lợi là sản phẩm được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu hữu cơ khác nhau, nhằm cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, cải tạo đất, chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật sống được tuyển chọn với mật độ đạt tiêu chuẩn qui định, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản. Phân hữu cơ vi sinh vật không gây ảnh hưởng xấu đến người, động vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản. Bên cạnh việc cải thiện năng suất cây trồng cũng như phẩm chất nông sản (mà biểu hiện rõ nhất thông qua chỉ số dư tồn nitrate trong sản phẩm), hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh còn thể hiện qua việc cải thiện tính chất đất bao gồm đặc tính vật lý, hoá học và sinh học đất. Chất hữu cơ còn là nguồn thức ăn cho các loài sinh vật sống trong đất. Phần lớn vi sinh vật trong đất thuộc nhóm hoại sinh. Nguồn thức ăn chủ yếu của nhóm này là dư thừa và thải thực vật. Cung cấp chất hữu cơ giúp duy trì nguồn thức ăn, tạo điều kiện phát triển sinh khối, đa dạng chủng loại và kiềm hãm sự gia tăng của các loài vi sinh vật có hại. Duy trì thế cân bằng vi sinh vật có lợi trong đất chủ yếu là bảo vệ và cân bằng vi sinh vật có ích, cũng như các loài thiên địch có lợi trên đồng ruộng. Do đó, thường xuyên bổ sung chất hữu cơ cho đất cũng như các nguồn vi sinh vật có lợi để tạo điều kiện thuận lợi cho bộ rễ phát triển hạn chế mầm bệnh. Việc bón phân hữu cơ có bổ sung nguồn vi sinh vật đất như nấm Trichoderma sẽ làm giảm tác nhân gây bệnh thối rễ trên cà chua và ớt, bổ sung các nguồn vi sinh vật cố định đạm và hoà tan lân, tăng cường nguồn phân đạm cố định được và các hợp chất lân kém hoà tan trong đất trở thành những dạng hữu dụng, dễ tiêu cho cây trồng. Kết quả trình bày ở Bảng 2 cho thấy hiệu quả kiểm soát bệnh của phân hữu cơ BBM-Trico trong đất giúp giảm đáng kể bệnh héo dây trên dưa leo (Cucumis sativus). Kết quả cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa giữa các nghiệm thức có sử dụng phân hữu cơ vi sinh BBM-Trico so với các nghiệm thức chỉ sử dụng phân hóa học trong việc giảm tỉ lệ dây dưa leo bị bệnh ở các giai đoạn 40, 45 và 50 ngày sao khi gieo. Mật số Trichoderma trong đất sau thí nghiệm tại các nghiệm thức có sử dụng phân hữu cơ vi sinh BBM-Trico cũng cao hơn, khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức không sử dụng phân hữu cơ vi sinh. Bệnh héo rũ trên dưa leo do Pythium sp. là bệnh gây thiệt hại nghiêm trọng trong nông nghiệp. Việc bổ sung nấm Trichoderma vào phân hữu cơ vi sinh giúp hỗ trợ bộ rễ trong cơ chế chống lại tác nhân gây bệnh cho dưa leo. Điều này cho thấy rằng, việt kết hợp nấm Trichoderma trong phân hữu cơ vi sinh giúp tăng hiệu quả phòng bệnh cho cây trồng, góp phần giảm sử dụng hoá chất bảo vệ thực vật và tăng hiệu quả kinh tế cho nông dân. Bảng 2. Hiệu quả của phân BBM-Trico đến bệnh héo dây dưa leo Nghiệm thức Bệnh héo dây (%) Mật số nấm Trichoderma (x105 CFU/100 gam đất) 40 NSKG 45 NSKG 50 NSKG NT1 19 a 37,0 a 45 a 2,1 b NT2 14,3 a 35,0 a 46 a 2,3 b NT3 6,2 b 13,0 b 16 b 3,1 a NT4 1,2 b 9.1 b 10 b 3,7 a CV(%) 45,8 54,1 51,7 16,3 F ** * * ** **: khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% , *: khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức 5% NT1: Bón phân vô cơ theo nông dân 270N-240P2O5-150 K2O NT2: Bón phân vô cơ theo khuyến cáo120N-60 P2O5-80 K2O NT3: 15tấn BBM-Trico + tưới dung dịch N cấp II NT4: 10tấn BBM-Trico + tưới dung dịch N cấp II Kết luận Canh tác nông nghiệp sạch chú trọng việc sử dụng phân hữu cơ vi sinh hạn chế hoá chất bảo vệ thực vật và phân bón hoá học góp phần cải thiện chất lượng nông sản, độ phì nhiêu của đất, đảm bảo nhu cầu phát triển bền vững trong khi vẫn đảm bảo khả năng duy trì năng suất cây trồng. Việc kết hợp nấm Trichoderma trong phân hữu cơ vi sinh giúp hỗ trợ cây trồng trong việc phòng trừ bệnh như bệnh héo rũ trên dây dưa leo. Ngoài ra, các chủng vi sinh vật có ích khác khi được bổ sung vào phân hữu cơ sinh học còn giúp cải thiện độ phì tự nhiên của đất, giảm chi phí do phân bón vô cơ. Hàm lượng carbon cao và có chất lượng trong phân hữu cơ sinh học còn giúp cải thiện tính bền vật lý đất và hấp phụ một số nguyên tố gây bất lợi cho cây trồng. Vì thế nông dân cần chịu khó tự ủ phân hữu cơ kết hợp thêm các dòng vi khuẩn, nấm có lợi để bón vào đất trong canh tác. Hiệu quả lâu dài của phân hữu cơ sinh học sẽ được tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng nhằm hướng tới một nền nông nghiệp, bền vững đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường và an toàn cho con người. Tài liệu tham khảo Hue, N.V. (1992). Correcting of soil acidity of a highly weathered Ultisol with chicken manure and sewage sludge. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 23: 241-264 Khaleel at el (1996). Soil Surface Structure Stabilization by Municipal Waste Compost Application. SSSAJ. Inc and American Society of Agronomy, Inc Ohno T., and B.S. Crannell. (1996). Green and animal manure derived dissoved organic matter effects on phosphorus sorption. J. Environ. Qual. 25: 1137-1143 Poudel DD, Horwath WR, Lanini WT, Temple SR, Van Bruggen AH (2002) comparison of soil N availability and leaching potential, crop yield and weeds in organic, low-input and conventional farming systems in Northern California. Agric Ecosyst Environ 90: 125- 137Haworth, 1961 .Stevenson F.J. (1982). Humus chemistry. Wiley interscience, Newyork. Vogtmann H, Matthies K, Kehres B, Meier-Ploger A (1993) Enhanced food quality: Effect of compost on the quality of plant foods. Compost sci & Utiliz.. Premier Issue Vol. 1. No.1.