Ngoài việc sản xuất để lấy sợi phục vụ chế biến công nghiệp, loại cây này còn có năng suất sinh khối rất lớn có thể trên 100 tấn/ha/năm. Sau khi thu hoạch, ngoài phần vỏ thân đã tuốt lấy sợi, còn một lượng lớn lõi, cành, lá được bỏ lại trên đồng ruộng. Nếu một lượng lớn phụ phẩm này không được xử lý, tái xử dụng sẽ gây lãng phí dinh dưỡng, có nguy cơ gây ngộ độc hữu cơ cho cây trồng và là mồi dẫn dụ một số loài mối gây hại. Những phụ phẩm có tiềm năng lớn, có thể dùng vào nhiều mục tiêu khác nhau để tăng thu nhập cho người sản xuất. Trong khuôn khổ thực hiện đề tài "Ứng dụng khoa học công nghệ hoàn thiện quy trình trồng thâm canh, chế biến và phát triển cây gai xanh AP1 tại tỉnh Hòa Bình", nhóm nghiên cứu đề tài đã tiến hành thực hiện nghiên cứu sử dụng phụ phẩm từ cây gai xanh để chế biến thành phân hữu cơ.
Vật liệu được sử dụng nghiên cứu gồm: Phụ phẩm từ cây gai xanh (lõi, thân, cành, lá); Chế phẩm (EM, Tricoderma); phân chuồng; Supe Lân; đạm Urea.
Nhóm đề tài áp dụng phương pháp ủ nóng theo 4 công thức sau:
CT 1: 1 tấn phụ phẩm của cây gai xanh; 10 lít chế phẩm EM.
CT 2: 1 tấn phụ phẩm của cây gai xanh; 3 kg chế phẩm Trichoderma.
CT 3: 0,8 tấn phụ phẩm của cây gai xanh; 0,2 tấn phân chuồng; 10 lít chế phẩm EM.
CT 4: 0,8 tấn phụ phẩm của cây gai xanh; 0,2 tấn phân chuồng; 3 kg Chế phẩm Tricoderma.
Tất cả các công thức được bổ sung 20 kg phân Supe Lân; 2kg phân Urea.
Các mẫu thí nghiệm được gửi phân tích tại Công ty TNHH Công nghệ NHONHO, Chi nhánh Hà Nội: Km 11, quốc lộ 21, xã Thạch Hoà, huyện Thạch Thất, Hà Nội.
Sau khi xác định được công thức, phương pháp phù hợp chế biến phân hữu cơ. Xác định Hàm lượng Nitơ tổng số; lân tổng số; kali hữu hiệu, hàm lượng caxi; hàm lượng Pb; hàm lượng As; Độ ẩm; hàm lượng hữu cơ; độ ẩm; vi khuẩn Ecoli; Salmonella,... Nhóm nghiên cứu đề tài đã tiến hành nghiên cứu từ tháng 10 đến tháng 12/2023, tại Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật. Kết quả cụ thể như sau:
- Vị trí ủ là nền đất trống hoặc nền xi măng ở những nơi khô ráo, thuận tiện. Yêu cầu bề mặt khô ráo, nếu cần thiết dùng bạt nilon lót nền. Có thể thực hiện ở chuồng nuôi, nhà kho không còn sử dụng. Hạn chế đống ủ quá rộng, diện tích phù hợp khoảng 3m2 đối với 1 tấn nguyên liệu.
- Phối trộn nguyên liệu: Chia đều chế phẩm thành 5-6 phần và lượng nguyên liệu cũng chia đều làm 5-6 phần. Sau đó cho 1 phần chế phẩm vào ô doa và thêm nước khuấy đều. Tiến hành rải 1 lớp nguyên liệu gồm phụ phẩm từ cây gai xanh, phân chuồng, super lân và ure trên nền ủ với độ dày từ 15-20 cm, rộng từ 1-2 m, sau đó tưới đều chế phẩm lên phần nguyên liệu đã rải. Tiếp tục thực hiện các lớp sau như lớp thứ nhất cho đến khi hết nguyên liệu cần ủ.
Bổ sung nước cho đống ủ đến khi khối nguyên liệu đạt độ ẩm 55 - 60%. Tưới đều để nước thấm từ trên xuống dưới đống ủ, có thể kiểm tra độ ẩm đống ủ bằng cách dùng tay bóp nhẹ nguyên liệu và thấy có ít nước rỉ qua kẽ ngón tay là đạt. Nếu nguyên liệu khô, cần tưới bổ sung thêm nước.
Kiểm tra, đảo trộn đống ủ
- Che phủ đống ủ: Sau khi đã phối trộn xong, dùng bạt, bao tải đứa hoặc nilon phủ kín bề mặt đống ủ để nhiệt độ tăng dần lên. Vào mùa đông, cần phải che đậy kỹ để nhiệt độ đống ủ duy trì ở mức 500C-600C.
- Đảo trộn nguyên liệu sau ủ: Sau khi ủ từ 7-10 ngày tiến hành kiểm tra, nếu nguyên liệu khô thì tưới bổ sung thêm nước và tiếp tục che phủ kín. Đống ủ được coi là đạt yêu cầu khi nhận thấy dấu hiệu hoạt động của vi sinh vật tạo nhiệt độ khối ủ cao hơn nhiệt độ môi trường ít nhất 200C trước khi đảo trộn.
Tùy vào tình trạng đống ủ, trung bình từ 2 đến 3 tuần cần đảo đống đủ 1 lần. Khi đảo chú ý nên đảo đều để lớp ủ bên ngoài vào trong và ngược lại.
Việc đảo đống ủ ngoài tăng độ thông thoáng còn giúp phân hủy đều và sản phẩm làm ra không bị “sống”. Đây cũng là cách kiểm tra nhiệt độ trong đống ủ và thời điểm “thu hoạch” sản phẩm.
- Kiểm tra chất lượng, phân tích các chỉ tiêu: Trong quá trình ủ, theo dõi và phân tích các chỉ số về Hàm lượng Nitơ tổng số; lân tổng số; kali hữu hiệu, hàm lượng caxi; hàm lượng Pb; hàm lượng As; Độ ẩm; hàm lượng hữu cơ; độ ẩm; vi khuẩn Ecoli; Salmonella, ... Thời gian thu mẫu và phân tích mẫu được thực hiện ở các ngày thứ 20, 40 và 60 sau khi bắt đầu thí nghiệm. Kích thước nguyên liệu và độ chín được đánh giá sau khi kết thúc quá trình ủ (ngày 60).
- Đánh giá khả năng hoai mục của chất hữu cơ trong các công thức:
+ Sự thay đổi thể tích: So sánh sự sụt giảm thể tích giữa các công thức cho thấy không có sự khác biệt lớn giữa chiều cao và thể tích.
+ Về màu sắc: Từ sau ngày ủ 40 –60, nguyên liệu ủ ở các công thức đã chuyển sang màu nâu đen. Dùng tay bóp nhẹ, nguyên liệu giòn xốp, dễ nát.
+ Về mùi: Đối với công thức có bổ sung phân chuồng, sau ủ 2 tuần, phân chuồng bắt đầu bay mùi, không còn mùi hôi.
- Đánh giá các chỉ tiêu theo dõi:
Bảng 1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu chất lượng sau ủ 20 ngày
| TT |
Chỉ tiêu |
Đơn vị |
LOD |
Mẫu 1 |
Mẫu 2 |
Mẫu 3 |
Mẫu 4 |
| 1 |
Độ ẩm |
% |
/ |
83.4 |
83.1 |
81.6 |
80.8 |
| 2 |
Phospho tổng số |
% |
0.003 |
2..60 |
4.24 |
3.19 |
5.47 |
| 3 |
Nito tổng số |
% |
/ |
0.411 |
0.321 |
0.319 |
0.395 |
| 4 |
Chất hữu cơ (OM) |
% |
2.50 |
59.6 |
58.2 |
57.2 |
57.1 |
| 5 |
Vi sinh vật phân giải xenlulo |
CFU/g |
/ |
1.8x10^7 |
7.2x10^6 |
4.9x10^6 |
3.2x10^6 |
| 6 |
Phát hiện Salmonella spp. |
Phát hiện/25 g |
eLOD=3 CFU/25g |
ND |
ND |
ND |
ND |
| 7 |
Định lượng E.coli |
MPN/g |
0 MPN/g |
0 |
0 |
1.1x10^4 |
1.5x10^4 |
| 8 |
Tổng số vi khuẩn hiếu khí |
CFU/g |
/ |
4.9x10^9 |
3.0x10^9 |
1.7x10^9 |
1.3x10^10 |
| 9 |
Vi sinh vật cố định đạm |
CFU/g |
10 CFU/g |
1.7x10^5 |
1.8x10^5 |
1.3x10^6 |
1.5x10^5 |
| 10 |
asen |
mg/kg |
0.200 |
0.282<LOQ (0.600) |
0.331<LOQ (0.600) |
0.341<LOQ (0.600) |
0.296<LOQ (0.600) |
| 11 |
Chì |
mg/kg |
5.00 |
ND |
ND |
ND |
ND |
| 12 |
K2O |
mg/kg |
250 |
2471 |
2652 |
2574 |
2316 |
| 13 |
Canxi |
mg/kg |
10.0 |
3374 |
3465 |
4697 |
4589 |
+ Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng Nito tổng số của các công thức theo thời gian có sự biến động tăng dần đến khi kết thúc ủ. Ở ngày 60, hàm lượng Nito tổng số ở công thức số 4 đạt cao nhất.
+ Trong quá trình ủ, hàm lượng Phospho tổng số có sự biến động nhưng không có nhiều khác biệt so với ban đầu.
Bảng 2. Kết quả phân tích các chỉ tiêu chất lượng sau ủ 40 ngày
| TT |
Chỉ tiêu |
Đơn vị |
LOD |
Mẫu 1 |
Mẫu 2 |
Mẫu 3 |
Mẫu 4 |
| 1 |
Độ ẩm |
% |
/ |
84.7 |
83.7 |
83 |
79.2 |
| 2 |
Phospho tổng số |
% |
0.003 |
2.29 |
2.63 |
4.05 |
3.71 |
| 3 |
Nito tổng số |
% |
/ |
0.558 |
0.471 |
0.469 |
0.544 |
| 4 |
Chất hữu cơ (OM) |
% |
2.50 |
87.2 |
97.4 |
82.7 |
85.7 |
| 5 |
Vi sinh vật phân giải xenlulo |
CFU/g |
/ |
10x10^9 |
2.6x10^9 |
2.0x10^9 |
1.0x10^9 |
| 6 |
Phát hiện Salmonella spp. |
Phát hiện/25 g |
eLOD=3 CFU/25g |
ND |
ND |
ND |
ND |
| 7 |
Định lượng E.coli |
MPN/g |
0 MPN/g |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 8 |
Tổng số vi khuẩn hiếu khí |
CFU/g |
/ |
2.6x10^10 |
9.0x10^10 |
2.0x10^9 |
2.3x10^10 |
| 9 |
Vi sinh vật cố định đạm |
CFU/g |
10 CFU/g |
9.0x10^6 |
1.2x10^5 |
2.4x10^5 |
4.5x10^5 |
| 10 |
asen |
mg/kg |
0.200 |
0.319<LOQ (0.600) |
0.355<LOQ (0.600) |
0.345<LOQ (0.600) |
0.289<LOQ (0.600) |
| 11 |
Chì |
mg/kg |
5.00 |
ND |
ND |
ND |
ND |
| 12 |
K2O |
mg/kg |
250 |
3582 |
3160 |
3746 |
4004 |
| 13 |
Canxi |
mg/kg |
10.0 |
4279 |
4607 |
5326 |
5972 |
+ Đối với K2O và Ca trong quá trình ủ, hàm lượng K2O, Ca tăng dần đặc biệt là ở ngày ủ 40 và 60. Hàm lượng K2O, Ca ở công thức số 4 đạt cao nhất 4.809 mg/kg (sau ủ 60 ngày).
Bảng 3. Kết quả phân tích các chỉ tiêu chất lượng sau ủ 60 ngày
| TT |
Chỉ tiêu |
Đơn vị |
LOD |
Mẫu 1 |
Mẫu 2 |
Mẫu 3 |
Mẫu 4 |
| 1 |
Độ ẩm |
% |
/ |
85.3 |
83 |
79.9 |
79.1 |
| 2 |
Phospho tổng số |
% |
0.003 |
2.62 |
3.53 |
3.70 |
3.63 |
| 3 |
Nito tổng số |
% |
/ |
0.66 |
0.576 |
0.70 |
0.755 |
| 4 |
Chất hữu cơ (OM) |
% |
2.50 |
93.3 |
94.3 |
90.1 |
91.1 |
| 5 |
Vi sinh vật phân giải xenlulo |
CFU/g |
/ |
8.5x10^7 |
3.1x10^7 |
1.70x10^8 |
1.4x10^7 |
| 6 |
Phát hiện Salmonella spp. |
Phát hiện/25 g |
eLOD=3 CFU/25g |
ND |
ND |
ND |
ND |
| 7 |
Định lượng E.coli |
MPN/g |
0 MPN/g |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 8 |
Tổng số vi khuẩn hiếu khí |
CFU/g |
/ |
3.1x10^11 |
3.8x10^9 |
1.7x10^9 |
4.0x10^9 |
| 9 |
Vi sinh vật cố định đạm |
CFU/g |
10 CFU/g |
1.5x10^6 |
7.2x10^4 |
5.5x10^4 |
4.5x10^4 |
| 10 |
asen |
mg/kg |
0.200 |
0.486<LOQ (0.600) |
0.567<LOQ (0.600) |
0.589<LOQ (0.600) |
0.340<LOQ (0.600) |
| 11 |
Chì |
mg/kg |
5.00 |
ND |
ND |
ND |
ND |
| 12 |
K2O |
mg/kg |
250 |
3942 |
3906 |
4705 |
4809 |
| 13 |
Canxi |
mg/kg |
10.0 |
4802 |
5172 |
5613 |
6377 |
+ Salmonella được đánh giá cho tất cả các công thức, xác định theo đơn vị loD CFU/g. Kết quả phân tích Salmonella của công thức đều không phát hiện; điều này khẳng định rằng mẻ ủ an toàn về vi sinh.
+ Công thức 3, 4 có bổ sung phân chuồng, ở lần phân tích 20 ngày sau ủ, có phát hiện Ecoli ở ngưỡng lần lượt là 1.1x10^4, 1.5x10^4, nhưng trong quá trình ủ đã loại bỏ hoàn toàn Ecoli, kết quả phân tích sau ủ thời điểm 40, 60 ngày hàm lượng Ecoli bằng 0.
- Về các chỉ tiêu cảm quan cũng có những dấu hiệu tốt. Màu sắc chuyển từ màu vàng nâu của thân cây sang màu nâu đen của mùn. Mùi ghi nhận giảm đáng kể từ mùi đặc trưng của công thức 3, 4 có bổ sung phân chuồng (mùi hôi nồng) sang mùi đặc trưng của phân hoai mục.
- Kim loại nặng là chỉ tiêu đánh giá chất lượng phân ủ đầu ra. Do chất thải đầu tươi và thô rất khó đồng nhất nên chỉ phân tích và đánh giá sau khi ủ. Có 2 kim loại nặng được khảo sát gồm Pb (chì), và As (Asen). Kết quả phân tích các giá trị kim loại nặng đều thấp so với ngưỡng kim loại nặng cho phép ở QCVN 01-189:2019/BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và PTNT; trong đó, hàm lượng As ở ngưỡng không phát hiện. Như vậy, xét về kim loại nặng thì phân ủ đều an toàn cho môi trường.
Để có định hướng khuyến cáo, tận dụng những phụ phẩm gai xanh, nhóm nghiên cứu dựa vào kết quả phân tích chất lượng nêu trên kết hợp với các chỉ tiêu cảm quan đã lựa chọn công thức 4 đối với chế biến phân hữu cơ là các công thức tối ưu, khuyến cáo thực hiện, cụ thể: Nguyên liệu phụ phẩm gai xanh: 0,8 tấn; Phân chuồng: 0,2 tấn; Chế phẩm: 3 kg Chế phẩm Tricoderma; Phân Supe Lân: 20 kg phân; Phân Ure: 2kg. Trong phạm vi thí nghiệm, nhóm nghiên cứu kết luận phụ phẩm từ cây gai xanh có thể tận dụng để sử dụng làm nguyên liệu ủ phân hữu cơ.
