TS. Trương La, Viện KHKT Nông Lâm nghiệp Tây Nguyên
Hiện nay chăn nuôi trâu bò ở các tỉnh Tây Nguyên đang phát triển mạnh. Theo Ban chỉ đạo Tây Nguyên, tổng số đàn trâu bò toàn vùng đã tăng lên gần một triệu con. Trong đó, tỉnh Gia Lai, Đắk Lắk là hai địa phương có tổng đàn trâu bò lớn nhất vùng. Việc phát triển chăn nuôi trâu bò ở Tây Nguyên đã tạo điều kiện cho hàng ngàn hộ đồng bào các dân tộc thiểu số tại chỗ thoát nghèo bền vững, vươn lên làm giàu chính đáng. Tuy nhiên, cùng với phát triển chăn nuôi quy mô lớn, việc xác định các tác động của nó lên môi trường cũng cần được quan tâm, trong đó tác động đến việc tăng khí phát thải và các biện pháp giảm thiểu lượng khí phát thải trong chăn nuôi bò là một vấn đề môi trường cần được phổ biến cho sản xuất. Bài viết này tổng hợp các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước nhằm phổ biến cho người chăn nuôi những kiến thức để có thể phát triển chăn nuôi bền vững và giảm thiểu những tác động lên môi trường.
- Hiệu ứng nhà kính
1.1. Hiệu ứng nhà kính (HƯNK) là gì?
Hiệu ứng nhà kính là “Kết quả của sự của sự trao đổi không cân bằng về năng lượng giữa trái đất với không gian xung quanh, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của khí quyển trái đất được gọi là Hiệu ứng nhà kính”. Hiệu ứng nhà kính, dùng để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lượng bức xạ của tia sáng mặt trời xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng kính, được hấp thụ và phân tán trở lại thành nhiệt lượng cho bầu không gian bên trong, dẫn đến việc sưởi ấm toàn bộ không gian bên trong chứ không phải chỉ ở những chỗ được chiếu sáng.
Có nhiều khí gây hiệu ứng nhà kính, gồm CO2, CH4, CFC, SO2, hơi nước… Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào Trái Đất, một phần được Trái Đất hấp thu và một phần được phản xạ vào không gian. Các khí nhà kính (KNK) có tác dụng giữ lại nhiệt của mặt trời, không cho nó phản xạ đi, nếu các KNK tồn tại vừa phải thì chúng giúp cho nhiệt độ Trái Đất không quá lạnh, nhưng nếu chúng có quá nhiều trong khí quyển thì kết quả là Trái Đất nóng lên.
1.2. Các nguồn phát thải KNK
Bộ Tài nguyên và Môi trường cho biết, nguồn phát thải KNK chủ yếu của Việt Nam hiện nay là do hoạt động sản xuất công – nông nghiệp và trong tương lai là ngành năng lượng. Chất thải chiếm 2%, năng lượng 36%, lâm nghiệp và thay đổi sử dụng đất 10%, các quá trình công nghiệp 5% và nông nghiệp chiếm tới 47% lượng khí thải nhà kính thải ra môi trường. Xét về tình hình thực tế tại nước ta hiện nay, các nguồn phát thải KNK từ nông nghiệp chủ yếu là:
– Sử dụng phân bón trong nông nghiệp là nguồn phát thải khá lớn. Trong đó, một số loại phân hóa học có nguồn gốc Oxit Nitơ (N2O) và nguồn gốc về hữu cơ, trong điều kiện có ngập nước thường xảy ra hiện tượng phát thải khí mêtan trong tình trạng yếm khí. Điều nguy hiểm là 1 tấn CH4 lại có tác hại bằng 21 tấn CO2.
– Quá trình lên men thức ăn trong hệ thống tiêu hóa của các loại vật nuôi (trâu, bò) đã dẫn đến tình trạng phát thải KNK.
– Thói quen đốt rơm rạ ngay trên đồng ruộng, đốt đồng cỏ, bụi cây để lấy đất canh tác cũng dẫn đến hiện tượng phát thải khí mêtan trong đất.
– Trong quá trình nuôi trồng thủy sản phát sinh lượng KNK do quá trình chạy máy quay sụt khí, đã tiêu tốn lượng nhiên liệu hóa thạch khá lớn.
- Giảm thải khí mêtan từ chăn nuôi bò
2.1. Lượng khí mêtan thải ra từ động vật nhai lại
Phát thải khí mêtan (Mêtan-CH4) từ động vật nhai lại ở Việt Nam theo ước tính cho thấy sự đóng góp lớn nhất từ bò thịt, tiếp theo là trâu, bò sữa và dê. Vì vậy, chúng ta cần đầu tư nhiều hơn trong giảm thiểu phát thải khí CH4 từ chăn nuôi bò thịt.
Phát thải khí Mêtan từ động vật nhai lại ở Việt Nam (tấn/năm) *
|
Loại vật nuôi |
Số lượng gia súc TB/năm (1.000 con) ** |
Năm |
|||
|
2005 |
2010 |
2015 |
2020 |
||
|
– Bò sữa |
291 |
6,35 |
7,84 |
16,1 |
30,5 |
|
– Bò thịt |
9.200 |
260 |
278 |
444 |
564 |
|
– Trâu |
2.900 |
161 |
160 |
165 |
165 |
|
– Dê |
2.700 |
6,57 |
7,60 |
18,0 |
19,5 |
Nguồn: * www.khuyennonghue.org.vn
** Cục Chăn nuôi, 2008
Khí mêtan được sinh ra từ quá trình lên men thức ăn trong hệ thống tiêu hóa của động vật. Nói chung, càng ăn nhiều thức ăn, thì phát thải khí mêtan càng cao. Lượng thức ăn tiêu thụ phụ thuộc vào kích thước, khói lượng động vật, tốc độ tăng trưởng, và phương thức sản xuất. Mêtan là KNK chính được sinh ra từ gia súc, hiệu quả hơn 25 lần trong lưu giữ nhiệt trong khí quyển so với CO2.
Đóng góp lớn nhất phát thải KNK từ chăn nuôi bò là mêtan đường ruột chiếm 63% tổng lượng phát thải, với khoảng 84% khí mêtan từ ruột bò, chủ yếu là từ những con bò trưởng thành. Hầu hết các nghiên cứu cho rằng để giảm phát thải KNK từ gia súc nên tập trung vào việc giảm phát thải mêtan đường ruột từ chăn nuôi bò.
2.2. Các biện pháp giảm phát thải mêtan đường ruột ở gia súc nhai lại
a. Giảm thiểu phát thải khí mêtan thông qua dinh dưỡng:Giảm thiểu phát thải khí mêtan từ gia súc nhai lại đạt được hai mục đích: giảm KNK toàn cầu, nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn. Có nhiều cách để giảm thải khí mêtan từ gia súc nhai lại: thay đổi con đường trao đổi chất, thay đổi tổ hợp vi sinh vật dạ cỏ hay tác động để thay đổi sinh lý tiêu hóa dạ cỏ. Việc giảm thiểu phát thải khí mêtan từ gia súc nhai lại thông qua dinh dưỡng như sau:
– Giảm protein trong chế độ cho ăn: Phương pháp hiệu quả và ít tốn kém là điều chỉnh thức ăn mà không cần điều chỉnh các thực hành chăn nuôi bằng cách cân bằng lượng acid amin trong khẩu phần và cho ăn theo giai đoạn nuôi.
– Chất lượng khẩu phần: Thay thế thức ăn thô bằng thức ăn tinh. Rất nhiều kết quả của các thí nghiệm đã cho thấy: tỷ lệ thức ăn tinh cao trong khẩu phần làm giảm CH4 (tính trên tổng năng lượng ăn vào) chủ yếu do tăng tỷ lệ axit propionic trong tổng axít béo ở dạ cỏ. CH4 tạo ra trong khẩu phần chủ yếu là cỏ ở bò thịt và cừu là 0,06 – 0,07 tổng năng lượng thô (GE), còn ở khẩu phần vỗ béo chủ yếu là thức ăn tinh số liệu này là: 0,03 tổng năng lượng thô. Ở gia súc nhai lại ảnh hưởng thực sự của thay đổi khẩu phần rất khó đánh giá. Ví dụ, nuôi bò trên đồng cỏ có khuynh hướng tăng CH4 từ quá trình lên men ở đường tiêu hóa với khẩu phần chủ yếu là thức ăn hạt, cách nuôi này đã làm thay đổi đáng kể cách quản lý phân vì hầu hết phân bò đã rải đều trên đồng cỏ và vì thế việc sử dụng cơ giới hóa và phân bón cũng thay đổi. Kết quả là KNK sinh ra do quản lý phân và sản xuất thức ăn chăn nuôi giảm đi.
– Cung cấp bánh dinh dưỡng MUB (Molasses Urea Block) cho bò sữa: Bánh MUB là loại bánh sản xuất bằng phụ phẩm nông nghiệp, vitamine và vi lượng… được chế biến xử lý làm thức ăn cho gia súc nhằm tăng khả năng hấp thụ thức ăn, nâng cao sản lượng sữa và thịt. Riêng đối với bò sữa, việc cung cấp thức ăn bổ sung bằng bánh MUB thì trung bình lượng sữa của một con bò đạt 1.950 lít sữa/năm, cao hơn so với sản lượng sữa trung bình một con bò trưởng thành là 1.650 lít/năm.
– Chất lượng khẩu phần – loại carbohydrate và tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần: Thành phần của thức ăn cũng có ảnh hưởng đến lên men ở dạ dày và ruột già và ảnh hưởng đến lượng khí thải nhà kính CH4. Khí mêtan tạo ra (% năng lượng ăn vào) giảm khi mức nuôi dưỡng tăng hay khi tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần được cải tiến. Thành phần của khẩu phần cũng ảnh hưởng đến thải ni tơ, chất hữu cơ trong phân, vì vậy lại ảnh hưởng đến KNK (N2O và CH4) thoát ra. Như vậy cải tiến thành phần thức ăn, khẩu phần sẽ làm giảm thải N, giảm thiểu N sẽ làm giảm ảnh hưởng của sự phì dinh dưỡng của đất (NO3) và axit hóa (NH3) và do đó làm giảm KNK. Hạt ngũ cốc tạo ra ít KNK hơn phế phụ phẩm có nhiều xơ.
– Chất lượng và loại thức ăn ủ chua: Ngô ủ và các loại thức ăn ủ chua từ cây lương thực giảm được CH4, vì quá trình lên men tạo ra nhiều propionate hơn cỏ ủ chua vì có nhiều tinh bột trong ngô ủ. Lượng thức ăn ăn vào của ngô ủ chua cao sẽ làm giảm thời gian thức ăn lưu ở dạ cỏ, giảm thời gian lên men, tăng năng suất vật nuôi và vì vậy giảm CH4/kg sản phẩm.
– Cho thêm lipid vào khẩu phần, sử dụng axit hữu cơ, Ionophores: Ionophores (monensin) là chất kháng vi sinh vật được sử dụng rộng rãi để tăng năng suất. Trong vỗ béo bò khẩu phần ít cỏ, monensin làm tăng trọng, giảm lượng thức ăn ăn vào, tăng hiệu quả sử dụng thức ăn khoảng 6%. Monensin làm giảm CH4 vì giảm lượng thức ăn ăn vào và vì thay đổi thành phần axit béo bay hơi ở dạ cỏ theo hướng tăng propionate đồng thời làm giảm số lượng protozoa dạ cỏ.
– Sử dụng các hợp chất thứ cấp và chất tách chiết từ thực vật: Đối với các thức ăn chứa tanin, việc ức chế quá trình sinh mêtan chủ yếu là do tanin đậm đặc. Có hai cơ chế về hoạt động của tanin: tanin ảnh hưởng trực tiếp đến hình tạo mêtan và ảnh hưởng gián tiếp đến giảm tạo ra hydro do tỷ lệ phân giải thức ăn ở dạ cỏ thấp hơn. Saponin cững ức chế sinh mêtan ở dạ cỏ, cơ chế hoạt động của saponin liên quan đến ảnh hưởng ức chế sự phát triển Protozoa. Tuy nhiên ảnh hưởng này thường khá ngắn ngủi. Saponins có tác dụng diệt protozoa (defaunating) trong điều kiện in vitro và in vivo, vì vậy đây có thể là tác nhân làm giảm CH4.
– Miễn dịch và kiểm soát sinh học: Một vài chiến lược sinh học hiện đang được khai thác. Tiêm vaccine chống lại một vài loại vi khuẩn sinh mêtan đã giảm được sản xuất mêtan gần 8% ở cừu. Tuy nhiên sử dụng vaccine ở vùng khác cho loại vi huẩn sinh mêtan khác không cho kết quả tích cực. Sự đa dạng cao của nhóm vi khuẩn sinh mêtan là nguyên nhân vaccine không thành công ở gia súc nuôi trong các điều kiện khác nhau. Nghiên cứu cơ bản để hiểu các thông tin di truyền về vi khuẩn sinh mêtan hy vọng sẽ giúp tạo ra vaccine thế hệ hai dùng cho nhiều loài vi khuẩn sinh mêtan.
– Sử dụng kháng sinh: Một vài kháng sinh từ vi khuẩn – bacteriocins có thể làm giảm sản sinh mêtan in vitro. Nisin hoạt động gián tiếp ảnh hưởng đến vi khuẩn sinh hydro do đó giảm sinh mêtan giống như ionophore, antibiotic, monensin. Nisin được dùng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm như là chất bảo quản và người ta sợ rằng sự thích nghi chéo có thể xẩy ra. Một loại bacteriocin thu được từ vi sinh vật dạ cỏ – bovicin HC5, đã làm giảm sản xuất mêtan in vitro > 50% mà không gây thích nghi cho bọn vi khuẩn sinh mêtan ở dạ cỏ.
– Sử dụng vi khuẩn đường ruột: Sử dụng VK cũng có khả năng giảm khí thải CH4 từ gia súc nhai lại. Chuyển hydro từ quá trình tạo mêtan sang quá trình hình thành axetat đã được một số tác giả nghiên cứu. Sản phẩm cuối cùng axetate sẽ là nguồn năng lượng cho vật chủ. Tuy nhiên trong dạ cỏ quá trình hình thành axetat không hiệu quả bằng quá trình hình thành mêtan. Việc phân lập các loài vi sinh vật đường ruột có khả năng sử dụng hydro cao có thể sẽ cho ra một giải pháp khác hữu ích hơn.
Hiện nay, quản lý nuôi dưỡng là cách tiếp cận tốt nhất và phát triển nhất. Công nghệ sinh học và các chất bổ sung có nhiều hứa hẹn nhưng còn cần nghiên cứu thêm nhiều để có công nghệ chính xác vì quần thể vi sinh vật dạ cỏ, quần thể vi sinh vật sinh mêtan rất đa dạng và luôn biến đổi.
b. Giảm phát thải mêtan từ quản lý chất thải chăn nuôi:
– Hệ thống thu gom chất thải trong chuồng trại: Phát thải nhiều CH4 được nhận định phát sinh từ dạng phân lỏng và bùn thải trong điều kiện yếm khí. Quản lý phân dạng lỏng ở gia súc, gia cầm, lưu giữ ủ đống ở dạng khô (25% độ ẩm) có phát thải mêtan thấp.
– Ứng dụng công nghệ biogas: ứng dụng công nghệ này để xử lý phế thải chăn nuôi, sản xuất nhiên liệu sạch thay thế nhiên liệu hóa thạch.
Trong chăn nuôi cần xây dựng hầm biogas để tự sản xuất gas đun nấu và phát điện trong gia đình. Ứng dụng công nghệ Biogas trong sản xuất tại khu vực nông thôn là góp phần phát triển nông thôn thông qua việc sử dụng công nghệ khí sinh học, xử lý chất thải chăn nuôi, cung cấp năng lượng sạch và rẻ tiền cho bà con nông dân, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng động, giảm thiểu sử dụng nguyên liệu hoá thạch, giảm hiện tượng phá rừng và giảm phát thải KNK.
Ứng dụng biogas trong chăn nuôi là một biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi được sử dụng rộng rãi trên thế giới nhờ các ưu điểm vượt trội sau:
+ Xử lý lượng chất thải chăn nuôi, tránh gây ô nhiễm môi trường và ngăn chặn các bệnh truyền nhiễm cho gia súc và con người.
+ Tạo nguồn khí đốt rẻ tiền cho gia đình.
+ Tận dụng lượng phân bón cho nông nghiệp.
+ Sản xuất nông nghiệp theo mô hình VAC nhằm tuần hoàn năng lượng trong chăn nuôi, sản xuất.
– Ứng dụng công nghệ ủ yếm khí: Đây là công nghệ sử dụng vi sinh vật nông nghiệp để xử lý chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm nhằm giảm phát thải KNK.