Tài liệu ĐỀ TÀI " PHÂN BÓN VI SINH " pdf

Tại nhiều quốc gia, phân bón vi sinh vật VSV được hiểu là các sản phẩm chứa các VSV tồn tại dưới dạng tế bào đang sống hay gọi là tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử hay VSV dạng ngủ từ các ch

ĐỀ TÀI

PHÂN BÓN VI SINH

Nguyễn Minh Hưng và cộng sự Viện Thổ nhưỡng Nông hóa

MỤC LỤC

III Một số loại phân bón vi sinh vật chủ yếu và tác dụng của

chúng trong sản xuất nông, lâm nghiệp 11

2 Phân vi sinh vật phân giải photphat khó tan (phân lân vi sinh

IV Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu lực của phân vi sinh vật 26

VI Yêu cầu chất lượng đối với phân bón vi sinh vật 33

VIII Quản lý Nhà nước về phân bón vi sinh vật

IX Sản xuất phân bón vi sinh vật ở Việt Nam 41

2 Các doanh nghiệp sản xuất khác 42

X Xu hướng phát triển phân bón vi sinh trong sản xuất nông

Phụ lục: Danh mục phân bón vi sinh vật 47

I PHÂN BÓN VÀ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP

Dân số thế giới đã tăng từ 3 tỷ người năm 1960 lên 5,3 tỷ người năm

1990 và dự kiến đạt 8,5 tỷ người vào năm 2050 Việc tăng dân số đồng

nghĩa với việc tăng áp lực khai thác lên tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt

là đất và nước Trước đây để tăng sản lượng lương thực có thể nhờ vào

tăng diện tích đất canh tác và tăng năng suất cây trồng, song trong vòng

30 năm trở lại đây tỷ lệ tăng dân số và tăng diện tích đất canh tác không

còn tỷ lệ thuận nữa Từ năm 1965 đến năm 1990 diện tích đất canh tác

chỉ tăng có 9,4%, trong khi mức tăng dân số lại đạt 68,5%, do vậy diện

tích đất canh tác bình quân đầu người đã giảm 35,1%, tương đương với

mức giảm 1,4%/năm

Ở Việt Nam, diện tích đất canh tác bình quân đầu người trong vòng 65 năm qua đã giảm từ 2.548 m2 xuống còn 732 m2/người, tương đương với mức độ giảm 1,1%/năm Như vậy trong nông nghiệp hiện nay, sản lượng cây trồng sẽ được quyết định chủ yếu bằng yếu tố tăng năng suất thông qua thâm canh và áp dụng các kỹ thuật mới trong công tác chọn tạo giống, bảo vệ thực vật và chế biến, bảo quản sau thu hoạch, trong

đó vai trò của phân bón là cực kỳ quan trọng Điều này cũng phù hợp với kinh nghiệm lâu đời của ông cha ta là "Nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống" Phân bón góp phần làm tăng năng suất cây trồng thông qua nhiều cơ chế tác động khác nhau, song quan trọng hơn cả là phân bón cung cấp cho cây trồng những dinh dưỡng cần mà đất không đủ khả năng cung cấp, duy trì độ phì nhiêu trong quá trình canh tác Ngoài

ra, cùng với năng suất kinh tế, phân bón làm tăng lượng sinh khối cây

do đó tăng nguồn hữu cơ trả lại cho đất, góp phần ổn định độ phì của đất

Trong những năm gần đây, nông lâm nghiệp Việt Nam đã có những bước phát triển vượt bậc Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm 4,3%; sản xuất lương thực tăng 5,8%, cà phê tăng 20 lần, cao su 3,5 lần, chè 1,8 lần, điều 104 lần Năng suất đa số cây trồng đều tăng khá, trong đó lúa tăng 52%, cà phê tăng 10 lần (đứng hàng đầu thế giới), cao

su tăng 114% Từ một nước nông nghiệp thường xuyên phải nhập khẩu lương thực, đến năm 2000 Việt Nam đã trở thành nước xuất khẩu gạo thứ 2 thế giới, trong đó phân bón nói riêng và các sản phẩm hóa học nói chung có nhiều đóng góp tích cực Không có phân bón hóa học thì

không thể có nền nông nghiệp thâm canh với năng suất cao Số liệu thống kê trong hai chục năm qua cho thấy mức tăng của sản lượng lương thực hầu như tỷ lệ thuận với mức tăng của phân khoáng Theo Tổng Công ty Hóa chất Việt Nam, lượng phân khoáng sử dụng tại Việt Nam tăng đều và liên tục trong suốt thời gian qua Dự kiến đến năm

2010, tổng lượng phân bón hóa học (NPK) sử dụng trong cả nước khoảng 2.601,5 ngàn tấn Cho đến nay Việt Nam mới chỉ sản xuất đáp ứng khoảng 20% nhu cầu về đạm và 80% nhu cầu về lân Số phân bón thiếu hụt hàng năm Nhà nước phải bỏ ra hàng tỷ USD để nhập khẩu

Do sự thiếu cân đối trong việc bón các yếu tố dinh dưỡng cũng như các yếu tố ngoại cảnh khác nên hiệu quả sử dựng phân bón hóa học không cao, gây lãng phí và ảnh hưởng xấu đến môi trường Số liệu thống kê cho thấy, lượng sử dựng phân khoáng ở Việt Nam chưa cao so với một

số nước trên thế giới, song do bón phân khoáng không cân đối, thiếu hợp lý và không đồng bộ, nên hiệu quả sử dụng phân bón thấp Ở Việt Nam, hiệu quả sử dụng phân bón đạt 35 - 45% đối với đạm và 50 - 60% đối với lân và kali Điều đó làm gia tăng sự mất cân đối về dinh dưỡng đối với cây trồng, trong khi lượng hút các chất dinh dưỡng cùng với sản phẩm thu hoạch vượt quá lượng dinh dưỡng bón vào Kết quả là nguồn

dự trữ dinh dưỡng chứa trong đất ngày càng cạn kiệt Việc tăng lượng phân đạm bón lên gấp đôi từ năm 1985 - 1992 đã dẫn đến mất cân đối khoảng 500.000 tấn K2O mà cây trồng hàng năm phải lấy đi từ đất, ngoài ra khoảng 200.000 tấn K2O bị hoàn toàn lấy đi khỏi đất theo các sản phẩm nông nghiệp xuất khẩu

Bón phân không cân đối dẫn đến tình trạng vừa thừa vừa thiếu dinh dưỡng đồng thời gây nên hiện tượng chai cứng, giảm độ phì, thay đổi tính chất vật lý, hóa học và sinh học của đất trồng Việt Nam thuộc vùng nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều, hiện tượng xói mòn, rửa trôi do thời tiết là điều không thể tránh khỏi Để hình thành 1 cm mùn cho đất cần có một thời gian hàng trăm năm nếu không có biện pháp canh tác, bón phân và sử dụng phân bón hợp lý thì chỉ qua một vụ mưa lượng mùn bị rửa trôi bằng cả thời gian chục năm hình thành và tích tụ Do không cân đối dinh dưỡng nên hiện tượng suy kiệt dinh dưỡng đất đã

và đang xảy ra ngày càng trầm trọng Tại châu Phi từ năm 1945 đến năm 1990 đã có 20,4 triệu ha bị thoái hóa nhẹ; 8,8 triệu ha bị thoái hóa vừa; 6,6 triệu ha bị thoái hóa nặng và tương ứng ở châu Á là 4,6; 9,0; 1 triệu ha và ở Nam Mỹ là 24,5; 31,1; 12,6 triệu ha Ở Việt Nam diện tích đất trống, đồi núi trọc, đất "có vấn đề" về độ phì nhiêu và sức sản xuất kém chiếm tới 50% diện tích đất toàn quốc

Mặt khác, phải kể đến ảnh hưởng bất lợi của phân bón hóa học đến môi trường sinh thái đó là nguy cơ gây ngộ độc nitrat, phú dưỡng nước và tích lũy kim loại nặng trong nông sản

Liều lượng phân đạm cao trong đất có thể làm tăng hàm lượng nitrat trong nước uống, rau, nước quả và là nguyên nhân trực tiếp gây bệnh xanh da, vì trong hệ thống tiêu hóa nitrat (NO3) bị khử thành nitrit (NO2) biến hồng cầu (Haemoglobin) vận chuyển oxy trong máu thành Methaemoglobin Nitrat với liều lượng cao ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của tuyến giáp và gây ngộ độc có thể dẫn đến tử vong cho

người Ngoài ra, nitrit khi ở trong cơ thể sẽ phản ứng với amin và tạo thành nitroamin - một tác nhân gây ung thư

Thông qua việc bón, phân đạm, lân và các yếu tố dinh dưỡng khác tích lũy trong sông, ao, hồ, đập chứa gây nên hiện tượng phú dưỡng nguồn nước ở những nơi đó, rong rêu phát triển tranh chấp oxy với cá

và các động vật thủy sinh khác, gây tắc nghẽn dòng chảy Khi chết đi, chúng để lại một khối lượng sinh khối lớn, bị vi sinh vật phân hủy gây mùi hôi thối khó chịu, ô nhiễm nguồn nước và không khí

Ngoài ra, phân bón lân hóa học có chứa nhiều kim loại nặng đặc biệt là Cadmium (Cd) khi được bón vào đất cây trồng sẽ sử dụng và gây nên nguy cơ tích lũy kim loại nặng trong nông sản

Thực tế sản xuất nông nghiệp trên thế giới và Việt Nam đã khẳng định, phân bón trong giai đoạn vừa qua đã có nhiều đóng góp tích cực Số lượng, chất lượng và chủng loại phân bón ngày một tăng cao, góp phần quan trọng trong việc bảo đảm an ninh lương thực Song mặt khác, việc

sử dụng gia tăng phân bón hóa học trong sự mất cân đối nghiêm trọng giữa các yếu tố dinh dưỡng đã gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến hiệu quả sản xuất và môi trường sinh thái Để phát triển nông nghiệp bền vững, cần phải có chiến lược an toàn dinh dưỡng cho đất và cây trồng:

đó là bảo đảm cung cấp đủ liều lượng cần thiết các chất dinh dưỡng thiết yếu đúng lúc cây cần, theo tỷ lệ cân đối giữa các chất trong phân bón phù hợp với yêu cầu từng loại cây trên các vùng đất trồng dưới các điều kiện thời tiết, khí hậu khác nhau: an toàn dinh dưỡng cho cây và

đất trồng cũng có nghĩa bảo đảm và phát triển hệ sinh thái đất Đất trồng không chỉ là tập hợp các nguyên tố hóa học, mà còn là một thế giới sống – nơi trú ngụ và sinh sống của hàng triệu triệu sinh vật, nơi từng giờ, từng phút diễn ra hàng loạt các phản ứng lý, hóa và sinh học Thông qua các phản ứng lý, hóa, sinh học và các hoạt động của sinh vật sống, đất trồng mới có điều kiện để hồi phục và cân bằng thông qua các quy luật của tự nhiên Nếu phá vỡ các quy luật này, đất sẽ bị hủy hoại

và không phát huy được vai trò của nó Bảo đảm an toàn dinh dưỡng cho cây và đất trồng không chỉ nâng cao năng suất, chất lượng nông sản, giảm chi phí sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi sinh, môi trường thông qua việc tạo thế cân bằng trong tự nhiên, giảm bớt hóa chất độc sử dụng trong phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng Chiến lược an toàn dinh dưỡng cho cây và đất trồng là sử dựng cân đối phân bón hóa học và phân bón sinh học cho cây trồng phù hợp với nhu cầu dinh dưỡng và điều kiện đất đai, khí hậu trong đó phân bón sinh học có vai trò vô cùng quan trọng Phân bón sinh học không chỉ cung cấp cho cây trồng các chất dinh dưỡng cần thiết mà còn góp phần duy trì độ phì nhiêu của đất trong quá trình canh tác, do vậy có vai trò rất quan trọng trong thâm canh Phân bón sinh học là nhóm phân bón

có nguồn gốc từ các chất liệu sinh học bao gồm các loại phân vi sinh vật, phân hữu cơ được chế biến thông qua quá trình lên men vi sinh vật (compost)

II PHÂN BÓN VI SINH VẬT

1- Khái niệm

Cùng với chất hữu cơ, vi sinh vật tồn tại trong đất, nước và vùng rễ cây

có ý nghĩa quan trọng trong các mối tương tác giữa cây trồng, đất và phân bón Hầu như mọi quá trình xảy ra trong đất đều có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của vi sinh vật (quá trình mùn hóa, khoáng hóa hợp chất chất hữu cơ, quá trình phân giải hoặc cố định chất vô cơ ) Vì vậy, vi sinh vật được coi là một yếu tố của hệ thống dinh dưỡng cây trồng tổng hợp

Tại nhiều quốc gia, phân bón vi sinh vật (VSV) được hiểu là các sản phẩm chứa các VSV tồn tại dưới dạng tế bào đang sống hay gọi là tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử hay VSV dạng ngủ từ các chủng VSV có ích có khả năng cố định đạm hoặc chuyển hóa lân khó tan thành lân dễ tiêu tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp vào quá trình dinh dưỡng của cây

và đất trồng

Phân bón VSV là các sản phẩm mang VSV nhiễm cho đất và cây trồng Theo Tiêu chuẩn Việt Nam năm 1996 (TCVN 6168-1996), phân bón VSV được định nghĩa: "Phân vi sinh vật (phân vi sinh) là sản phẩm chứa các vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sử dụng được (N, P, K, S, Fe ) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất và (hoặc) chất lượng nông sản Phân vi sinh vật phải bảo đảm không gây ảnh hưởng xấu đến ngư, động, thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản"

Theo định nghĩa nêu trên, phân bón VSV được hiểu như sau:

- Phân bón VSV phải là sản phẩm chứa các VSV sống tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử

- Vi sinh vật chứa trong phân bón VSV phải là các VSV đã được tuyển chọn đánh giá có hoạt tính sinh học, có khả năng sinh trưởng, phát triển

và thích nghi với điều kiện môi trường sống mà ở đó chúng được sử dụng

Danh mục một số giống vi sinh vật đang được sử dụng trong sản xuất phân bón VSV ở Việt Nam được cho trong bảng 1

Bảng 1: Một số giống vi sinh vật sử dụng trong sản xuất phân bón VSV

ở Việt Nam

TT Giống VSV Hoạt tính sinh học chính

Số loài sử dụng trong sản xuất

khó tan

2

3 aerobacter Cố định nitơ tự do 2

4 agrobacterium Cố định nitơ tự do/kích thích

sinh trưởng thực vật

13 Chlorobium Cố định nitơ tự do

23 VaM Cải tạo đất, kích thích sinh

2 Phân loại phân bón vi sinh vật

Phân bón vi sinh vật được chia thành nhiều dạng khác nhau tùy theo công nghệ sản xuất, tính năng tác dụng của vi sinh vật chứa trong phân bón hoặc thành phần các chất tạo nên sản phẩm phân bón

a) Phân loại theo công nghệ sản xuất phân bón:

Tùy theo công nghệ sản xuất, người ta có thể chia phân vi sinh vật (VSV) thành hai loại như sau:

- Phân vi sinh vật trên nền chất mang khử trùng có mật độ vi sinh vật hữu ích >109 vi sinh vật/g (ml) và mật độ vi sinh vật tạp nhiễm thấp hơn 1/1000 so với vi sinh vật hữu ích Phân bón dạng này được tạo thành bằng cách tẩm nhiễm sinh khối vi sinh vật sống đã qua tuyển chọn vào cơ chất đã được xử lý vô trùng bằng các phương pháp khác nhau Phân bón vi sinh vật trên nền chất chất mang đã khử trùng được

sử dụng dưới dạng nhiễm hạt, hồ rễ hoặc tưới phủ với liều lượng 1-1,5

kg (lit)/ha canh tác

- Phân vi sinh vật trên nền chất mang không khử trùng được sản xuất bằng cách tẩm nhiễm trực tiếp sinh khối vi sinh vật sống đã qua tuyển chọn, vào cơ chất không cần thông qua công đoạn khử trùng cơ chất Phân bón dạng này có mật độ vi sinh vật hữu ích 106 vi sinh vật/g (ml)

và được sử dụng với số lượng từ vài trăm đến hàng nghìn kg (lít)/ha

Đối với phân bón vi sinh vật trên nền chất mang không khử trùng, tùy theo thành phần các chất chứa trong chất mang mà phân bón VSV dạng này được phân biệt thành các loại:

- Phân hữu cơ VSV là sản phẩm phân hữu cơ có chứa các VSV sống đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng

có thể sử dụng hay các hoạt chất sinh học góp phần nâng cao năng suất,chất lượng nông sản

- Phân hữu cơ khoáng VSV là một dạng của phân hữu cơ VSV, trong

đó có chứa một lượng nhất định các dinh dưỡng khoáng

b) Phân loại theo tính năng tác dụng của các nhóm vi sinh vật chứa trong phân bón:

Trên cơ sở tính năng tác dụng của các VSV chứa trong phân bón, phân VSV còn được gọi dưới các tên:

- Phân VSV cố định nitơ (phân đạm vi sinh) là sản phẩm chứa các VSV sống cộng sinh với cây họ đậu (đậu tương, lạc, đậu xanh, đậu đen, v.v ), hội sinh trong vùng rễ cây trồng cạn hay tự do trong đất, nước

có khả năng sử dụng nitơ từ không khí, tổng hợp thành đạm cung cấp cho đất và cây trồng

- Phân VSV phân giải hợp chất photpho khó tan (phân lân vi sinh) sản xuất từ các VSV có khả năng chuyển hóa các hợp chất photpho khó tan thành dễ tiêu cho cây trồng sử dụng

- Phân VSV kích thích, điều hòa sinh trưởng thực vật chứa các VSV có khả năng sinh tổng hợp các hoạt chất sinh học có tác dụng điều hòa hoặc kích thích quá trình trao đổi chất của cây

- Phân VSV chức năng là một dạng của phân bón VSV ngoài khả năng tạo nên các chất dinh dưỡng cho đất, cây trồng, còn có thể ức chế, kìm hãm sự phát sinh, phát triển của một số bệnh vùng rễ cây trồng do vi khuẩn và vi nấm gây nên

c) Phân loại theo trạng thái vật lý của phân bón:

Căn cứ vào trạng thái vật lý của phân bón, có thể chia phân bón VSV thành các loại sau:

- Phân VSV dạng bột là dạng phân bón vi sinh, trong đó sinh khối VSV sống đã được tuyển chọn và chất mang được xử lý thành dạng bột mịn

- Phân VSV dạng lỏng là một loại phân bón vi sinh, trong đó sinh khối VSV từ các vi sinh vật tuyển chọn được chế biến tạo nên dung dịch có chứa các tế bào sống của chúng

- Phân VSV dạng viên được tạo thành khi sinh khối VSV được phối trộn và xử lý cùng chất mang tạo thành các hạt phân bón có chứa các VSV sống đã được tuyển chọn

Trên thị trường phân bón hiện nay, phân bón VSV được kinh doanh dưới nhiều tên thương mại khác nhau Chỉ tiêu VSV phân giải xenlulo trước đây được coi là chỉ tiêu chất lượng của phân bón VSV, song trong Tiêu chuẩn TCVN 7185-2002, VSV phân giải xenlulo không được xếp vào nhóm các VSV sử dụng trong sản xuất phân VSV mà chỉ được coi là tác nhân chuyển hóa xenlulo phục vụ sản xuất phân hữu cơ sinh học Theo định nghĩa, phân bón VSV là sản phẩm chứa VSV sống

đã được tuyển chọn có khả năng tạo ra các chất dinh dưỡng hoặc các hoạt chất sinh học trong quá trình bón vào đất, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản và cải tạo đất thì VSV tổng số chứa trong phân bón VSV không phải là chỉ tiêu chất lượng của phân bón vi sinh hoặc hữu cơ VSV

III MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN VI SINH VẬT CHỦ YẾU VÀ TÁC DỤNG CỦA CHÚNG TRONG SẢN XUẤT NÔNG, LÂM NGHIỆP

1 Phân vi sinh vật cố định nitơ

a) Phân vi khuẩn nốt sần:

Nitơ là nguyên tố trơ khó liên kết hóa học với các nguyên tố khác, nếu không có chất xúc tác và các điều kiện đặc biệt khác, nó không ngừng

bị chuyển hóa trong một chu trình khép kín do các tác động sinh học hay hóa học khác nhau Dưới tác động của các hoạt động hóa học hoặc sinh học, nitơ phân tử được chuyển hóa thành đạm vô cơ, sau chuyển hóa thành đạm thực vật hoặc động vật thông qua quá trình đồng hóa Một phần đạm thực vật dưới dạng tàn dư thực vật và một phần khác được người, động vật thải ra dưới dạng phân bã được trả lại cho đất Đạm trong đất, một phần được cây trồng sử dụng, số còn lại bị mất do thẩm lậu, rửa trôi hoặc bay hơi do hoạt động của các vi sinh vật đất có khả năng phân giải đạm Quá trình đất mất đạm chịu ảnh hưởng rất lớn bởi các chế độ canh tác

Nitơ đồng thời cũng là yếu tố dinh dưỡng vô cùng quan trọng không chỉ với các sinh vật bậc cao mà cả với các sinh vật nhỏ bé mà mắt thường không nhìn thấy được Trong tự nhiên, nitơ phân tử tồn tại dưới dạng khí chiếm tới 78,16% thể tích không khí, song hợp chất nitơ này lại không được sử dụng làm nguồn dinh dưỡng cho sinh vật Để cây trồng có thể sử dụng nguồn tài nguyên này làm chất dinh dưỡng, nitơ không khí phải được chuyển hóa thông qua quá trình cố định nitơ, trong đó nitơ phân tử được chuyển thành amôn Quá trình cố định nitơ

có thể xảy ra nhờ các tác nhân vật lý, hóa học hoặc sinh học, trong đó người ta quan tâm nhiều đến quá trình cố định đạm sinh học vì hiệu quả

và tính an toàn của nó đối với môi trường

Trong các hệ thống cố định nitơ sinh học, cố định nitơ cộng sinh giữa

vi khuẩn nốt sần (Rhizobium) và cây bộ đậu là quan trọng nhất, ước tính đạt trên 80 triệu tấn mỗi năm, tương đương với lượng phân đạm vô

cơ được sản xuất trên toàn thế giới năm 1990 Trong hệ thống cố định đạm sinh học này, mỗi nốt sần là một nhà máy phân đạm mini, trong đó cây chủ vừa là chỗ trú ngụ đồng thời cũng là nguồn cung cấp nguồn năng lượng cho quá trình cố định đạm của vi khuẩn và nhận lại lượng đạm từ quá trình cố định nitơ để cung cấp cho các quá trình tổng hợp đạm trong thân, lá, hoa quả

Nếu lượng đạm cần thiết cho việc canh tác 1 ha lúa khoảng 240kgN/năm thì hệ thống cố định nitơ cộng sinh ở một số cây bộ đậu hoàn toàn có thể đáp ứng đủ Điều đó cho thấy vai trò quan trọng của cây bộ đậu trong hệ thống luân canh và xen canh với các cây trồng khác

180-Vi khuẩn Rhizobium tồn tại trong đất, có thể xâm nhập vào các lông hút của rễ cây bộ đậu và kích tác tạo thành nốt sần nên còn gọi là vi khuẩn nốt sần Rhizobium thuộc nhóm vi khuẩn Gram âm (Gr-) sống hiếu khí, có dạng hình que, có khả năng di động và không sinh bào tử

Vi khuẩn phát triển tối ưu ở nhiệt độ 28 - 30oC và pH trung tính (6,5 7,0) Nhu cầu dinh dưỡng của Rhizobium không có gì đặc biệt Chúng

-có thể sử dụng đường, rượu và một vài loại axit làm nguồn năng lượng Một số nòi Rhizobium cần phải lấy vitamin và chất kích thích sinh trưởng từ môi trường, một số khác có thể tự tổng hợp được Căn cứ vào tính chuyên biệt của cây chủ, vi khuẩn nốt sần được phân thành 7 loài

với các loại cây bộ đậu tương ứng Theo cách phân loại này, các nòi vi khuẩn có khả năng tạo nốt sần với các cây bộ đậu thuộc một trong các nhóm này được xem như thuộc một loài mà không kể đến hoạt động cố định đạm có xảy ra hay không Nói cách khác, cách phân loại này chỉ căn cứ vào khả năng tạo nốt sần mà không căn cứ trên lợi ích của cây chủ Nhiều cây bộ đậu có tính chuyên biệt, có thể tạo nốt sần với nhiều nòi vi khuẩn Rhizobium khác nhau, nhưng sự tăng trưởng của chúng chỉ gia tăng khi các nốt sần được nòi vi khuẩn Rhizobium đặc biệt tạo

ra Như vậy việc chọn đúng cây chủ và nòi vi khuẩn tương hợp có vai trò vô cùng quan trọng đối hiệu quả của hệ thống cố định nitơ cộng sinh Hệ thống phân loại mới các loài vi khuẩn nốt sần được đề cập trong cuốn "Phân loại vi khuẩn theo Bergey", theo đó dựa vào khả năng sinh trưởng phát triển trên môi trường thạch, vi khuẩn nốt sần được chia làm 2 nhóm: nhóm mọc nhanh và nhóm mọc chậm Thuộc nhóm mọc nhanh gồm các nòi vi khuẩn nốt sần tạo khuẩn lạc trên môi trường thạch sau 3 -5 ngày nuôi cấy Các nòi vi khuẩn mọc chậm cần thời gian tạo khuẩn lạc trên môi trường nuôi cấy lớn hơn 5 ngày

Giữa cây bộ đậu và vi khuẩn nốt sần hình thành mối quan hệ cộng sinh nghĩa là quan hệ mà cả hai bên đều cần có nhau và dựa vào nhau để phát triển, trong đó vi khuẩn nốt sần tổng hợp đạm từ nitơ có trong khí quyển cung cấp cho cây và ngược lại cây trồng cung cấp các dưỡng chất cần thiết để vi khuẩn nốt sần sinh trưởng phát triển

Nốt sần ở rễ cây bộ đậu được hình thành như sau: Khi tiếp xúc với rễ non của cây trong điều kiện thuận lợi, vi khuẩn nốt sần sinh sản nhanh

làm tăng mật độ tại điểm tiếp xúc, đồng thời tiết ra một số hoạt chất làm mềm lớp biểu bì của lông hút Lông hút quăn lại, tế bào vi khuẩn xâm nhập vào lông hút và tiếp tục sinh sản nhanh tạo thành sợi nhiễm Sợi nhiễm xuyên qua lớp vỏ của rễ cây, kích thích vỏ rễ phát triển tạo

ra lớp mô phân sinh, từ đó hình thành vỏ nốt sần Bên trong nốt sần các

tế bào tiếp tục phát triển và hình thành hệ thống mạch dẫn vận chuyển chất dinh dưỡng đến nốt sần và chuyển đạm hình thành trong quá trình

cố định nitơ đến các bộ phận của cây

Hình dáng, kích thước, màu sắc và vị trí của nốt sần trên rễ cây rất khác nhau, phản ánh tình trạng liên kết giữa vi khuẩn nốt sần và hiệu quả cố định nitơ Căn cứ vào hiệu quả cố định nitơ, hai loại nốt sần được phân biệt, đó là nốt sần hữu hiệu và nốt sần vô hiệu

Nốt sần hữu hiệu thường to và tập trung thành chùm ở rễ cái và gần cổ

rễ phụ Độ lớn tối đa của nốt sần hữu hiệu đạt được vào thời kỳ cây ra hoa rộ Nốt sần hữu hiệu có thịt màu đỏ do sắc tố Haemoglobin tạo ra,

có chức năng điều tiết lượng oxy cần thiết để kích thích men cố định nitơ Nitrogenaza Khi nốt sần hữu hiệu trở nên già, Haemoglobin bị biến đổi thành Leghaemoglobin có sắc tố màu xanh, khi đó nốt sần không còn khả năng cố định nitơ Trong đất có đạm vô cơ, nốt sần hữu hiệu vẫn hình thành nhưng nhỏ và có đặc điểm gần như nốt sần vô hiệu Khi lượng đạm trong đất cạn, nốt sần hữu hiệu phát triển làm tăng kích thước và lại có khả năng cố định nitơ Điều này cần được chú ý đặc biệt trong sản xuất nông nghiệp Để phát huy tối đa hiệu lực của vi khuẩn nốt sần, không nên bón thúc đạm cho cây bộ đậu Bón thúc đạm vừa

tốn kém lại không sử dụng được hiệu quả cộng sinh giữa vi khuẩn nốt sần và cây bộ đậu Molypden là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng trong quá trình cố định nitơ Thiếu Molypden, nốt sần hữu hiệu vẫn phát triển bình thường về kích thước, song thịt nốt sần có màu xanh lục và có biểu hiện già cỗi

Nốt sần vô hiệu có kích thước nhỏ và phân bố khắp hệ thống rễ Nốt sần vô hiệu có thịt màu trắng xanh không thay đổi trong suốt thời gian phát triển đến khi già

Dựa vào số lượng, kích thước và màu sắc thịt nốt sần, có thể đánh giá được hiệu quả của quá trình cố định nitơ của cây lạc và nòi vi khuẩn tương ứng Rễ cây có mật độ nốt sần hữu hiệu cao, chứng tỏ việc sử dụng phân vi khuẩn nốt sần đã mang lại hiệu quả tốt

Số lượng và khối lượng nốt sần được kiểm tra tốt nhất vào thời kỳ cây

ra hoa rộ Để đánh giá tác dụng của biện pháp nhiễm vi khuẩn nốt sần

và khả năng lây nhiễm của vi khuẩn được bón, cần kiểm tra nốt sần ở thời kỳ cây 4 - 5 tuần tuổi

b) Phân vi khuẩn nốt sần đối với cây bộ đậu:

Nhiễm khuẩn Rhizobium cho cây bộ đậu là một phần của công nghệ sinh học nông nghiệp Phân vi khuẩn nốt sần đã được sản xuất công nghiệp và trở thành hàng hóa ở châu âu, Nam Mỹ và Úc Năm 2000 giá trị hàng hóa của phân vi khuẩn nốt sần trên thế giới đạt khoảng 50 triệu USD, trong đó Mỹ là quốc gia có lượng sử dụng lớn nhất với giá trị là

20 triệu USD Tại Ấn Độ, phân vi khuẩn nốt sần đã giúp tăng năng suất cây đậu đỗ trung bình tới 13,9% và mang lại lợi nhuận 1.204 Rupi/ha

Ở Đông Nam Á, Thái Lan là nước sử dụng phân vi khuẩn nốt sần nhiều nhất

Theo Kong ngoen và CTV, số lượng phân vi khuẩn nốt sần được sử dụng ở Thái Lan đã tăng từ 3,36 tấn (1985) lên 203,28 tấn (1997) tương đương với giá trị hàng hóa là 406.571 USD Thông qua việc sử dụng phân vi khuẩn nốt sần trong giai đoạn 1980-1993, Thái Lan đã tiết kiệm được 143.828 tấn urê Lợi nhuận của việc nhiễm khuẩn cho lạc mang lại cho mỗi ha là 78,5 USD Nhiễm khuẩn cho cây bộ đậu không đắt, chỉ cần đầu tư kỹ thuật thấp nhưng mang lại hiệu quả kinh tế cao và đặc biệt quá trình tổng hợp đạm sinh học này không gây ô nhiễm môi trường, mà còn góp phần nâng cao độ phì đất cải thiện môi trường sinh thái Sản xuất, sử dụng phân vi khuẩn nốt sần nhằm tăng năng suất cây bộ đậu, giảm chi phí sản xuất và nâng cao thu nhập người nông dân là một tiến

bộ kỹ thuật đã được nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng thành công

Tiếp cận với những tiến bộ kỹ thuật mới của thế giới, trong nhiều năm qua các nhà khoa học Việt Nam đã nghiên cứu thử nghiệm và triển khai thành công công nghệ sản xuất phân vi khuẩn nốt sần cho cây bộ đậu Trong hơn 20 năm qua, các công trình nghiên cứu và thử nghiệm phân vi khuẩn nốt sần tại Việt Nam cho thấy phân vi khuẩn nốt sần có tác dụng nâng cao năng suất lạc vỏ 13,8 -17,5% ở các tỉnh phía Bắc và miền Trung và 22% ở các tỉnh miền Nam

Các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, sử dụng phân vi sinh vật nốt sần kết hợp với lượng đạm khoáng tương đương 30-40 kgN/ha mang lại hiệu quả kinh tế cao, năng suất lạc đạt được trong trường hợp này có thể tương đương như khi bón 60-90 kgN/ha Hiệu lực của phân vi khuẩn nốt sần thể hiện đặc biệt rõ nét trên vùng đất nghèo dinh dưỡng

và vùng đất mới trồng lạc

Phân vi khuẩn nốt sần không chỉ có tác dụng làm tăng năng suất lạc, tiết kiệm phân đạm khoáng mà còn làm tăng cường sức đề kháng cho lạc đối với một số bệnh vùng rễ Ngoài ra dưới tác dụng của vi khuẩn nốt sần, lạc có sinh khối cao hơn Tàn dư thực vật sau thu hoạch nếu được vùi trả lại đất thì đó sẽ là nguồn dinh dưỡng đạm và chất hữu cơ quan trọng cho các cây trồng vụ sau

Đối với cây đậu tương và các cây bộ đậu khác, bón phân vi khuẩn nốt sần cũng có tác dụng tương tự Kết quả khảo nghiệm phân vi khuẩn nốt sần tại Thuận Thành - Bắc Ninh năm 2000 cho thấy, năng suất hạt đậu tương bình quân ở công thức đối chứng là 52,15 kg/sào trong khi ở công thức bón phân hữu cơ vi sinh đạt 58,42 kg/sào, tăng năng suất 12% Trong 20 hộ được thử nghiệm, có 5 hộ cho tăng năng suất từ 7 -

10 %, 1 hộ cho năng suất tăng trên 25% và 14 hộ cho năng suất tăng từ

10 đến 15 % Lãi suất do sử dụng chế phẩm vi khuẩn nốt sần đối với đậu xanh đạt 4,0 - 11,0 đồng/1 đồng chi phí trong vụ xuân và 14 - 33 đ/ 1đồng chi phí trong vụ hè Kết quả khảo sát và nghiên cứu của Viện Khoa học nông nghiệp miền Nam, Viện nghiên cứu Cây có Dầu và Đại học Cần Thơ trong khuôn khổ Dự án mã số LWR2/98/97 của Trung

tâm nghiên cứu Nông nghiệp Úc (ACIAR) cho thấy phân vi khuẩn nốt sần có tác dụng tăng 11% năng suất đậu tương so với đối chứng Trong một thực nghiệm, Đại học Cần Thơ đã chứng minh sử dụng phân vi

khuẩn nốt sần thì năng suất đậu rau khi bón thêm 25 hoặc 50 kg N cho kết quả tương đương như bón 100 hoặc 150 kg N

Phân vi khuẩn nốt sần sử dụng cho đậu rau cũng có tác dụng làm tăng sinh khối cây và tăng hàm lượng đạm tích lũy trong cây Phế phụ phẩm sau thu hoạch của cây bộ đậu được nhiễm vi khuẩn nốt sần đã cung cấp dinh dưỡng đạm và chất hữu cơ cao hơn đối chứng Vi sinh vật cố định nitơ cộng sinh cũng được sử dụng cho các cây trồng lâm nghiệp Kết quả nghiên cứu của Viện KH Lâm nghiệp cho thấy, hiệu lực của phân

vi sinh vật đối với cây lâm nghiệp, trong đó vi khuẩn nốt sần có tác dụng nâng cao khả năng sinh trưởng phát triển của cây trồng đồng thời

có hiệu quả rõ rệt đến khả năng tích lũy sinh khối của cây Hiệu lực của

vi khuẩn nốt sần đặc biệt rõ nét trong giai đoạn đầu sinh trưởng phát triển của cây trồng lâm nghiệp

c) Phân vi khuẩn cố định nitơ tự do:

Vi khuẩn nốt sần muốn cố định được nitơ từ không khí bắt buộc phải cộng sinh với cây bộ đậu, còn một số vi khuẩn khác sống tự do trong đất và nước cũng có khả năng cố định nitơ không khí, tổng hợp thành đạm cung cấp cho đất và cây trồng Một trong số vi khuẩn quan trọng

đó là azotobacter, một loại vi khuẩn háo khí, sống tự do và có mặt ở hầu hết các loại đất và hệ sinh thái nông nghiệp với số lượng khác nhau,

trong đó đất giàu mùn có độ pH trung tính chứa nhiều azotobacter nhất Phân bón vi sinh vật azotobacter có thể được coi là loại phân bón vi sinh vật được ứng dụng sớm nhất Sau đó trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã khám phá ra azotobacter không chỉ có khả năng cố định nitơ mà còn có khả năng sinh tổng hợp hoạt chất kích thích sinh trưởng thực vật, một số vitamin và hoạt chất ức chế sự sinh trưởng, phát triển của một số vi nấm gây bệnh vùng rễ một số cây trồng

Sản phẩm phân bón vi sinh vật cố định nitơ tự do từ vi khuẩn azotobacter và Clostridium đã được sản xuất tại Mỹ, Úc và sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới với tên e.2001 mang lại hiệu quả kinh tế xã hội tương đối cao Ở Việt Nam, sản phẩm e.2001 đã được khảo nghiệm hiệu lực đối với cây trồng trên đồng ruộng và được đưa vào Danh mục các loại phân bón được phép sử dụng tại Việt Nam

Cũng như vi khuẩn azotobacter, Clostridium là một loại vi khuẩn có khả năng cố định nitơ sống tự do trong đất và nước Clostridium là loại

vi khuẩn hình que, sinh bào tử và chỉ có thể sinh trưởng, phát triển trong điều kiện yếm khí Kết quả đánh giá ảnh hưởng của sản phẩm e.2001 trên cà chua, rau diếp và bầu cho thấy, e.2001 có tác dụng tốt trong việc nâng cao năng suất rau, trong đó mức độ tăng có thể từ 33.33% đến 56% tùy từng loại rau

Ngoài tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng, góp phần tiết kiệm một phần đáng kể phân bón vô cơ, phân vi sinh vật thông qua các hoạt chất sinh học của chúng còn có tác dụng điều hoà, kích thích quá trình sinh

trưởng, phát triển của cây trồng, đồng thời nâng cao sức đề kháng của cây trồng đối với một số sâu bệnh:

Kết quả nghiên cứu trên cây khoai tây cho thấy phân bón vi sinh vật có tác dụng làm giảm đáng kể tỷ lệ bệnh do nấm và vi khuẩn gây nên như bệnh héo xanh, thối đen rễ, lở cổ rễ

Vi khuẩn sống hội sinh trong vùng rễ cây trồng cũng có khả năng cố định nitơ không khí, tổng hợp thành đạm cung cấp cho đất và cây trồng Sản phẩm phân bón vi sinh vật cố định nitơ sống hội sinh được nghiên cứu và sử dụng nhiều nhất hiện nay là phân vi sinh vật cố định nitơ sản xuất từ azospirillum Đây là loại vi khuẩn gram âm, có dạng xoắn từ nửa vòng đến vài vòng, sống hội sinh trong vùng rễ cây hòa thảo, cây

bộ đậu, bông và rau Trong vùng rễ cây, azospirillum nhận các chất hữu

cơ từ chất tiết rễ cây làm nguồn dinh dưỡng, tổng hợp đạm cung cấp trở lại cho cây và đất Quá trình cố định đạm do azospirillum được xảy ra trong vùng phân cách hiếu khí và yếm khí của rễ cây do vậy người ta còn gọi azospirillum là loại vi khuẩn vi hiếu khí Giống như azotobacter, azospirillum ngoài khả năng cố định nitơ còn có thể sinh tổng hợp một số hoạt chất kích thích sinh trưởng thực vật Hai giống azospirillum được biết đến nay là azospirillum lipoferum và azospirillum brasilense Sản phẩm phân vi sinh vật cố định nitơ từ azospinllum được nghiên cứu và đưa vào sử đụng tại nhiều nước trên thế giới Tại Ấn Độ, sử dụng phân vi sinh vật cố định nitơ cho lúa, cao lương và bông làm tăng năng suất trung bình 114%, 18,2% và 6,8% hay mang lại lợi nhuận 1015 rupi, 1149 rupi và 343 rupi/ha Tại Liên

bang Nga, việc bón chế phẩm vi sinh vật cố định nitơ làm tăng năng suất khoai tây 12,8 tạ/ha; năng suất cà chua tăng 28,0 tạ/ha; năng suất ngô hạt tăng 22,4 tạ/ha; năng suất cây bắp cải tăng 75,2 tạ/ha

Ở Việt Nam, phân vi sinh vật cố định nitơ hội sinh được nghiên cứu và phát triển từ những năm 90 của thế kỷ XX trong khuôn khổ của đề tài khoa học cấp Nhà nước KC.08.01 Sản phẩm được gọi dưới tên azogin, Rhizolua Các thử nghiệm sử dụng phân vi sinh vật cố định nitơ hội sinh (azogin) ở 15 tỉnh miền Bắc, Trung và miền Nam trên điện tích hàng chục ngàn hecta cho thấy, trong cùng điều kiện sản xuất, ruộng lúa được bón phân azogin đều tốt hơn so với đối chứng, biểu hiện qua

bộ lá phát triển tốt hơn, tỷ lệ nhánh hữu hiệu và số bông/khóm nhiều hơn đối chứng Năng suất hạt tăng 4 - 25%, đặc biệt nhiều nơi bón azogin và giảm 20% phân khoáng vẫn cho năng suất lúa cao hơn so với đối chứng

Đối với rau (xà lách, rau diếp, khoai tây ), bón phân azogin cũng làm tăng sản lượng thu hoạch 20 - 30% Việc bón phân azogin còn làm tăng khả năng chống chịu của cây và giảm lượng nitrat tồn dư trong rau Hiệu quả kinh tế do sử dụng phân vi sinh vật cố định nitơ hội sinh là rõ rệt Nếu đầu tư 1 đồng cho việc sử dụng phân vi sinh, lãi suất thu về từ 16,2 đến 19,1 đồng cho cây lúa

Bón phân vi sinh vật cố định nitơ cho cây trồng có thể thay thế một phần phân đạm khoáng Kết quả nghiên cứu của các đề tài cấp Nhà nước KC.08.01 (1991 - 1995) và KHCN.02.06 (1996 - 2000) cho biết,

có thể tiết kiệm được lượng phân đạm khoáng nhất định, từ 10,80 đến 22,40 kgN/ha/vụ tùy theo từng loại đất và mùa vụ gieo trồng

Bên cạnh các sản phẩm vi sinh vật cố định nitơ nêu trên còn có một số sản phẩm vi sinh vật cố định nitơ được sản xuất từ tảo lam hay các vi khuẩn cố định nitơ khác như vi khuẩn nội sinh (Glucocetobacter, Helbaspirillum, Burkholderia, Serratia, enterobacter, Klebsiella ), vi khuẩn cộng sinh với thực vật bậc cao Do các sản phẩm này chưa có ở Việt Nam hoặc hầu như không còn được áp dụng trong thực tế sản xuất nên không được đề cập trong nội dung này

2 Phân vi sinh vật phân giải photphat khó tan (phân lân vi sinh vật)

Photpho là nguyên tố quan trọng thứ 2 trong 3 nguyên tố dinh dưỡng đa lượng chính của cây trồng (N, P, K), là thành phần của axit nucleic, phytin, phospholipit Photpho có tác động trực tiếp đến quá trình tích lũy đường, protein, lipid, vitamin của cây trồng Đặc biệt photpho là thành phần không thể thiếu của ATP, ADP, AMP (phân tử trao đổi năng lượng), kiểm soát, điều khiển quá trình trao đổi năng lượng của cây (hô hấp, quang hợp ) Photpho có tác dụng thúc đẩy phát triển và tăng khả năng chống chịu của cây trồng Thiếu photpho, sự hình thành

tế bào mới bị chậm lại, cây còi cọc ít phân cành, đẻ nhánh, lá có màu xanh lục bẩn, không sáng Thiếu photpho, năng suất cây trồng bị giảm sút nghiêm trọng, ngay cả khi được cung cấp đủ nitơ

Trong tự nhiên, photpho tham gia vào các quá trình chuyển đổi vật chất bằng cả con đường hóa học và sinh học Sự xuất hiện, tồn tại và chuyển

hóa của photpho trong tự nhiên diễn ra theo một quy trình khép kín gọi

là vòng tuần hoàn của photpho thông qua 4 quá trình sau:

- Khoáng hóa: Đó là quá trình chuyển hóa photpho dạng hữu cơ thành photpho dạng vô cơ Nguồn photpho hữu cơ chính trong đất được tạo bởi tồn dư thực vật, phế thải động vật và thân xác vi sinh vật Cây trồng bình thường chứa khoảng 0,05 - 0,5% P2O5 dưới dạng phytin, phospholipit và axit nucleic

- Phytin là muối Ca, Mg của inositol hexaphospholipid acid, chứa 26%

P2O5 tồn tại chủ yếu dưới dạng lecithin - hợp chất của glycerol, axit béo, photphat, cholin và cephalin Phytin dễ bị phân hủy bởi enzym Phytaza

và lecithinasa của vi sinh vật hoặc chất tiết rễ cây, tạo thành orthophosphat là nguồn photpho hữu hiệu đối với cây trồng axit nucleic được tạo thành từ nhân pyrin hoặc pyrimidin đường pantoza và photphat, bị phân hủy bởi men nucleasa tạo thành orthophotphat

- Cố định sinh học (immobilization) là quá trình tái sử dụng photpho vô

cơ nhờ vi sinh vật và qua đó chuyển đổi photpho dạng vô cơ thành photpho dạng hữu cơ trong Protoplasm của vi sinh vật Photpho là nguyên tố không thể thiếu được trong quá trình tổng hợp tế bào của vi sinh vật Nấm a.niger cần 0,2 - 0,4% phôtpho cho việc oxy hóa 100% glucoza Xạ khuẩn cần tỷ lệ tương ứng là 0,27 - 0,63% Nếu sử dụng xenluloza làm nguồn năng lượng thì tỷ lệ này là 0,35 - 0,45% cho 100% xenluloza Trung bình nếu vi sinh vật sử dụng 100g cacbon thì cần phải cung cấp thêm 0,3g photpho tương đương với tỷ lệ 0,3% Cây

trồng chứa khoảng 40 - 45% cacbon, để quá trình phân hủy xảy ra tốt thì tỷ lệ C:P phải lớn hơn 200: 1, tốt nhất khoảng 300: 1

- Cố định hóa học (Fixation) là quá trình chuyển đổi photpho dạng tan sang dạng khó tan dưới tác dụng của các phản ứng hóa học giữa ion

PO42- và cation kim loại Trong đất chua PO42- kết hợp với ion Fe3+, Al3+ tạo thành orthophosphat, tác dụng với hydroxit Fe, Mn, Al hoặc tác dụng với clay silicat tạo thành cao lanh Trong đất kiềm PO42- tác dụng với Ca2+ tạo thành muối can xi hai, ba, trong một số trường hợp tạo thành hydroxy apatit Quá trình cố định phụ thuộc vào tính chất đất và điều kiện canh tác Theo các số liệu nghiên cứu, khoảng 2/3 lượng lân được bón bị đất giữ lại dưới dạng hấp phụ hoặc cố định, trong đó hấp phụ thông qua trao đổi ion sẽ trở thành dạng tan, còn cố định thì không thể chuyển đổi thông qua ion trao đổi

Vi sinh vật phân giải lân, vi sinh vật chuyển hóa lân (Phosphate Solubilizing Microorganisms - PSM) là các vi sinh vật có khả năng chuyển hóa hợp chất photpho khó tan thành dạng dễ tiêu cho cây trồng

sử dụng Các vi sinh vật phân giải hợp chất photpho khó tan được biết

đến nay là các loài: Pseudomonas, Micrococus, Bacillus,

Flavobacterium, Penicillium, Sclelotium, aspergillus Các vi sinh vật

này không chỉ phân giải photphat canxi mà cả photphat nhôm, sắt, mangan và các dạng khác kể cả quặng Vi sinh vật không chỉ chuyển hóa photphat vô cơ, mà còn có khả năng khoáng hóa các hợp chất lân hữu cơ tạo ra sản phẩm mà cây trồng có thể hấp thu được

Cơ chế của quá trình phân giải photphat đến nay vẫn chưa được hiểu đầy đủ và còn nhiều tranh cãi Sản sinh axit hữu cơ có thể là nguyên nhân chủ yếu, song CO2, H2S, axit, kiềm cũng là các yếu tố được nhiều nhà nghiên cứu đề cập đến Trước đây người ta cho thấy, khi vi sinh vật phát triển thì pH môi trường nuôi cấy bị giảm Người ta đã tìm thấy

vi sinh vật (VSV) đã sản sinh ra axit axetic, lactic, formic, gluconic, oxalic, succinic, malic, citric Nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học Liên Xô (cũ) và Ấn Độ cho thấy, lượng lân hữu hiệu trong đất tăng lên nếu được bón thêm các chất hữu cơ và humat Điều đó cho thấy axit hữu cơ sản sinh do vi sinh vật từ các chất hữu cơ đã giúp cho việc phân giải photphat khó tan Nghiên cứu đất, người ta cũng phát hiện các axit hữu cơ tương tự được sản sinh từ vi sinh vật Axit hữu cơ làm giảm pH

và qua đó trợ giúp cho việc tạo thành hợp chất bền vững với các cation

Ca2+, Mg2+, Fe3+, Al3+ Hợp chất này bền vững hơn các hợp chất chứa photpho Hiện tượng này xảy ra tương tự trong việc phòng ngừa sự cố định photpho của phân lân vô cơ trong quá trình phong hóa

Ở Liên Xô (cũ), người ta sử dụng "Phosphobacterin" sản phẩm chứa vi

khuẩn B megarerium var phosphaticum để nâng cao năng suất và chất

lượng cây trồng Tương tự ở Ấn Độ, sản phẩm PSM cũng được nghiên cứu và ứng dụng Các nghiên cứu trên lúa mì, đại mạch, ngô, rau, quả đều cho thấy cây trồng có phản ứng tích cực với việc tẩm nhiễm PSM, làm tăng năng suất cây và khả năng sử dụng P, tăng chất lượng sản phẩm Theo Gaur (1992), nhiều kết quả nghiên cứu khoa học đã chứng minh ở Liên Xô (cũ), năng suất cây trồng tăng 5 –10% và có trường

hợp tăng 30% khi sử dụng PSM; hiệu quả này ở ấn Độ tương ứng là 10-20% hoặc tương đương với bón 50kg P2O5/ha Kết quả nghiên cứu mới nhất ở Canađa và Ấn Độ cho thấy, PSM có thể thay thế 50 - 75% lượng lân cần bón bằng quặng nghèo P2O5 mà năng suất, chất lượng không thay đổi Kết quả nghiên cứu ở Việt Nam khẳng định, khi sử dụng PSM năng suất cây trồng tăng 15% hoặc tiết kiệm được 1/3 lượng lân cần bón Ngoài tác dụng phân giải photphat khó tan, PMS còn có khả năng sản sinh các chất kích thích sinh trưởng thực vật hoặc chất kháng sinh giúp cây trồng phát triển tốt hơn, chống chịu tốt hơn đối với điều kiện bất lợi từ bên ngoài

Phân vi sinh vật phân giải lân được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng ở Việt Nam ngay từ những năm 90 thế kỷ XX, trong đó vi sinh vật phân giải lân sau khi nhân sinh khối được tẩm nhiễm vào chất mang, tạo chế phẩm vi sinh vật phân giải lân hoặc phối trộn với cơ chất hữu cơ tạo thành phân lân hữu cơ vi sinh vật

Hiệu lực của vi sinh vật trong việc cung cấp dinh dưỡng lân cho cà phê được Nguyên Khả Hòa (1994) trên cơ sở sử dụng đồng vị đánh dấu 32P, xác định tương đương bằng 34,3 kg P/ha

Kết quả khảo nghiệm ở nhiều nơi cho thấy, phân vi sinh vật phân giải photphat khó tan có thể nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân khoáng 20

- 30% so với đối chứng; đồng thời có tác dụng nâng cao năng suất cây trồng 5 – 15% tùy loại đất và cây trông Nhiều thực nghiệm trong khuôn khổ đề tài KHCN 02.06 ở nhiều địa phương trong cả nước đã

xác định việc sử dụng vi sinh vật phân giải lân có thể thay thế 30 - 50% lượng phân lân cần bón bằng quặng photphorit với hàm lượng lân tổng

số tương đương mà năng suất cây trồng không bị giảm sút

3- Phân vi sinh vật hỗn hợp

Đất trồng không chỉ thuần túy là tập hợp các nguyên tố hóa học, mà đất trồng còn là một thế giới sống, nơi trú ngụ và sinh sống của hàng triệu triệu sinh vật, từng giờ, từng phút có hàng loạt các phản ứng lý, hóa, sinh học đang diễn ra Thông qua các phản ứng lý, hóa, sinh học và các hoạt động của sinh vật sống, đất trồng mới có điều kiện để hồi phục và cân bằng thông qua các quy luật của tự nhiên Nếu phá vỡ các quy luật này, đất sẽ bị hủy hoại và không phát huy được vai trò vừa là môi trường sống vừa là nơi phân hủy và lưu giữ điều kiện sống Do hệ vi sinh vật rất đa dạng và phong phú, mỗi vi sinh vật trong đất đều chịu nhiều tác động qua lại của các vi sinh vật khác cũng như điều kiện môi trường nên vai trò của chúng trong các điều kiện khác nhau không giống nhau Hỗn hợp vi sinh vật cố định nitơ, phân giải lân từ lâu đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới

Tại Việt Nam, phân vi sinh vật hỗn hợp từ các chủng vi sinh vật cố định nitơ và vi sinh vật phân giải lân cũng có tác dụng tăng năng suất cây trồng

và tiết kiệm một phần phân khoáng Kết quả khảo nghiệm phân vi sinh vật hỗn hợp - sản phẩm của đề tài Khoa học công nghệ KHCN02.06 trên diện rộng đã chứng minh vai trò quan trọng của hỗn hợp vi sinh trong sản xuất nông, lâm nghiệp

Đối với lúa, phân vi sinh vật hỗn hợp làm tăng năng suất so với đối chứng 14,7 - 15,2% trong vụ xuân và 15 ,0 - 15,7% trong vụ mùa, mang lại lợi nhuận cao hơn đối chứng 1.017.700 - 1.071.300 đồng/ha trong vụ xuân và 1.282.600 - 914.400 đồng/ha trong vụ mùa

Thực nghiệm trên diện tích rộng, năng suất lúa tăng 10,7% đến 35,3%

so với đối chứng Ở đậu tương, phân hỗn hợp vi sinh cũng làm tăng 16,3 - 19,5% năng suất và mang lại lợi nhuận cao hơn đối chứng từ 1.336.000 đến 1.525.100 đồng/ha Phân hỗn hợp vi sinh vật được thử, khảo nghiệm trên các đối tượng cây công nghiệp và mang lại hiệu quả kinh tế - xã hội cao đối với người sản xuất

Tại các vườn ươm cây lâm nghiệp, bón phân hỗn hợp vi sinh vật từ nấm rễ, vi khuẩn phân giải lân làm tăng chiều cao và sinh khối cây trồng; trong đó chiều cao của cây ở các công thức thí nghiệm bón chế phẩm đều có kết quả vượt trội hơn so với công thức đối chứng không nhiễm Chế phẩm hỗn hợp Mycorhiza + vi sinh vật phân giải lân có hiệu lực vượt trội hơn so với chế phẩm đơn lẻ, làm tăng chiều cao cây 11,29 - 23,42%, tăng đường kính cổ rễ 13,35 - 23,49%, tăng trọng lượng tươi, trọng lượng khô của các cây con 14,38 -23,11% và 1 6,98 - 36,48%

4 Phân vi sinh vật chức năng

Hiệu quả của vi sinh vật trong việc làm tăng khả năng sinh trưởng phát triển cây trồng, tiết kiệm phân bón hóa học cũng như tăng năng suất, chất lượng nông sản đã được khẳng định trong nhiều công trình nghiên

cứu của nhiều nước trên thế giới Các sản phẩm vi sinh như phân bón vi sinh vật cố định nitơ, phân giải photphat khó tan, chế phẩm vi sinh vật kích thích sinh trưởng thực vật, chế phẩm vi sinh vật phòng trừ bệnh cây trồng có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và xây dựng nền nông nghiệp bền vững Vi sinh vật tác động đến cây trồng một cách trực tiếp hoặc gián tiếp Sự tác động trực tiếp của vi sinh vật đến cây trồng thể hiện qua sự tổng hợp, khoáng hóa hoặc chuyển hóa các chất dinh dưỡng xảy ra trong quá trình chuyển hóa vật chất của vi sinh vật như quá trình cố định nitơ, phân giải lân, sinh tổng hợp auxin, giberellin, etylen, v.v

Những vi khuẩn này có khả năng giúp cây trồng tăng khả năng huy động và dễ dàng sử dụng các nguồn dinh dưỡng từ môi trường Tác động gián tiếp đến sinh trưởng của cây trồng xảy ra khi các chủng vi sinh vật có khả năng làm giảm bớt hoặc ngăn chặn các ảnh hưởng có hại từ môi trường hoặc từ các vi sinh vật bất lợi đối với thực vật, trong

đó vi sinh vật có thể cạnh tranh dinh dưỡng với vi sinh vật bất lợi hoặc sinh tổng hợp các chất có tác dụng trung hoà, phân huỷ, chuyển hóa các tác nhân có hại hoặc tiêu diệt, ức chế các vi sinh vật bất lợi Mỗi loại vi sinh vật trong tự nhiên có thể có một hoặc cả hai tác động nêu trên đối với cây trồng Bằng phương pháp khuếch tán hoạt chất sinh học trong môi trường thạch, các nhà khoa học đã chứng minh được khả năng ức chế và tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh vùng rễ cây trồng của một số

vi sinh vật đối kháng

Nghiên cứu công nghệ sản xuất hỗn hợp vi sinh vật cố định nitơ, phân giải lân, sinh tổng hợp kích thích sinh trưởng thực vật và vi sinh vật đối kháng vi sinh vật gây bệnh vùng rễ như một loại phân bón chức năng

sử dụng trong sản xuất nông lâm nghiệp là kết quả của đề tài cấp Nhà nước KC.04.04 thuộc chương trình "Nghiên cứu khoa học và phát triển Công nghệ sinh học" giai đoạn 2001-2004 do Viện KHKTNN Việt Nam chủ trì với sự cộng tác của Viện Công nghệ sinh học (Viện KH và

CN Việt Nam), Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Khoa học Lâm nghiệp, Viện Công nghệ sinh học (Đại học quốc gia Hà Nội), Đại học Nông nghiệp I Hà Nội, Viện Công nghệ sau thu hoạch và Viện KHNN miền Nam Kết quả nghiên cứu đã chứng minh phân vi sinh vật đa chủng, chức năng có tác dụng tiết kiệm phân khoáng, giảm thiểu thuốc bảo vệ thực vật hóa học và góp phần tích cực cho việc xây dựng nền nông nghiệp bền vững Phân bón loại này có tác dụng làm tăng năng suất khoai tây từ 16,8 1 - 39,70% , đặc biệt khi giảm 20% dinh dưỡng NPK, năng suất khoai tây vẫn cao hơn đối chứng từ 13,54 -36,70% tùy theo giống Khi sử dụng hỗn hợp vi sinh vật, tỷ lệ bệnh héo xanh vi khuẩn tự nhiên đã giảm từ 5% xuống còn 3%, cá biệt có những công thức không có biểu hiện của bệnh héo xanh Xu hướng tương tự cũng được xác nhận tại thí nghiệm chính quy diện hẹp tại SaPa (Lào Cai), trong đó phân bón hữu cơ vi sinh vật chức năng có tác dụng tăng năng suất khoai tây từ 16,67 -19,27% và giảm đáng kể tỷ lệ bệnh héo xanh (từ 21,45% xuống còn <10%) Trong trường hợp giảm 10% lượng đạm

và lân cần bón, năng suất khoai tây vẫn tăng 6,25 - 1 1 ,35%

Thí nghiệm đánh giá tác dụng của phân hữu cơ vi sinh vật chức năng đối với cà chua được triển khai tại Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam và tại HTX Tiền Phong, Mê Linh, Vĩnh phúc Ở thí nghiệm chậu vại, phân hữu cơ vi sinh vật chức năng làm tăng năng suất

cà chua 18,52% và hạn chế được bệnh héo xanh vi khuẩn Khi giảm 20% lượng dinh dưỡng NPK, năng suất cà chua hầu như không có sự sai khác so với đối chứng Trong khi công thức nhiễm bệnh héo xanh

có tỷ lệ cây chết là 80% thì công thức sử dụng phân vi sinh vật chức năng với 100% và 80% nền tỷ lệ này là 0% và 10% Thí nghiệm đồng ruộng diện hẹp cũng khẳng định phân hữu cơ vi sinh vật chức năng đã tăng năng suất cà chua 20,5% và giảm tỷ lệ bệnh héo xanh từ 33,5% xuống 24,1%

Xu hướng tích cực của phân vi sinh vật chức năng cũng được xác định tương tự tại các thí nghiệm chậu vại và đồng ruộng đối với lạc, thông

mã vĩ, keo lai, keo tai tượng, bông, cà phê và tiêu Đối với lạc trồng tại Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, phân vi sinh vật chức năng có tác dụng làm giảm tỷ lệ bệnh từ 70% xuống còn 2% và tăng sinh khối khô thân lá tới 32,14% sau 45 ngày gieo trồng Kết quả thí nghiệm đồng ruộng chính quy diện hẹp tại Nông trường Thanh Hà (Kim Bôi - Hòa Bình) cho thấy, phân vi sinh vật chức năng đã làm tăng năng suất lạc 13,06% Khi giảm 10% lượng dinh dưỡng đạm và lân thì năng suất lạc ở công thức đối chứng và thí nghiệm hầu như không có

sự sai khác đáng kể Đánh giá mức độ bệnh héo xanh vi khuẩn cho thấy,

sử đụng phân hữu cơ vi sinh vật chức năng đã giảm tỷ lệ bệnh héo xanh

vi khuẩn từ 36,90% xuống còn dưới 20%

Sử dụng phân hữu cơ vi sinh vật chức năng cho thông mã vĩ, keo lai và keo tai tượng đều có sự khác biệt có ý nghĩa về chiều cao và đường kính cổ rễ so với đối chứng Trọng lượng khô thân cây cao hơn so với đối chứng từ 41,11% đến 56,80% Tính chức năng của phân bón thể hiện thông qua việc giảm tỷ lệ bệnh lở cổ rễ từ 5,5 -35,7% xuống còn 0%

Kết quả đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh vật chức năng trên một số cây công nghiệp cho thấy phân bón loại này có tác dụng tăng năng suất đối với bông là 12,40%, cà phê > 26,87%, tiêu 22,85% và giảm tỷ lệ bệnh vùng rễ từ 3,3% xuống còn 0% đối với bông, cà phê; từ 17,5% xuống còn 5,82% đối với tiêu mới trồng và từ 1 2,3% xuống còn 6,00% đối với tiêu kinh doanh

Kết quả khảo nghiệm diện rộng trên một số cây trồng đã xác định phân hữu cơ VSV chức năng làm tăng năng suất 20,5% và giảm 28,06% tỷ lệ cây chết đối với cà chua; tăng năng suất 30,98-72,38 % và giảm tỷ lệ bệnh héo xanh từ 9% xuống 1,5% đối với khoai tây; tăng năng suất lạc 13,33-19,07%; tăng 15% năng suất và giảm 56% tỷ lệ cây chết đối với tiêu, tăng năng suất 1 6,42% và giảm tỷ lệ cây chết 100% đối với cà phê Hiệu quả kinh tế trên 1 hecta đất canh tác khi sử dụng phân hữu cơ

vì sinh vật chức năng so với đối chứng đạt 6,45-22,06 triệu đồng đối với cà chua; 4,26-7,60 triệu đồng đối với khoai tây; 2,70- 3,05 triệu