Vi sinh vật trong nông nghiệp

- Theo TCVN-1996: Là sản phẩm 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 N, P, K

ĐỀ CƯƠNG VI SINH VẬT HỌC NÔNG NGHIỆP

Câu 1: Khái niệm về phân vi sinh, có mấy loại phân vi sinh, cho

ví dụ? Phân bón vi sinh khác gì với phân hóa học?

⦁ Khái niệm

- Phân bón vi sinh vật có chứa các vi sinh vật ở dạng tế bào sinh

dưỡng hoặc tế bào tiềm năng có khả năng cố định nitơ hoăc phân giải hợp chất photpho khó tan

- Theo TCVN-1996: Là sản phẩm 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 (N, P, K,

S, Fe…) mà cây trồng có thể sử dụng được, hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất và (hoặc) chất lượng nông sản Đảm bảo không gây ảnh hưởng xấu đến người, ĐV, TV, MT sinh thái và chất lượng nông sản

⦁ Các loại phân vi sinh vật chủ yếu:

* Căn cứ theo tính năng của các loại vi sinh vật ta có 4 loại:

- Phân VSV cố định nitơ

- Phân VSV phân giải hợp chất phospho khó tan

- Phân VSV kích thích, điều hòa sinh trưởng TV

- Phân VSV chức năng

* Căn cứ theo Công Nghệ sản xuất ta có 2 loại:

- Phân VSV trên nền chất mang khử trùng

- Phân VSV trên nền chất mang không khử trùng

* Căn cứ theo trạng thái vật lý của phân bón:

- Phân VSV dạng bột, phân VSV dạng lỏn, phân VSV dạng viên

Ví dụ: Phân VSV cố định đạm, phân VSV phân giải lân, phân VSV phân giải kali, phân VSV phân giải chất hữu cơ…v.v

⦁ Phân vi sinh vật khác phân hoá học

Phân vi sinh vật Phân hoá học

Đây là vi sinh vật sống Đây là các chất hoá học

Cung cấp chất dinh dưỡng hữu

cơ từ từ và kéo dài

Cung cấp chất dinh dưỡng hoá học với khối lượng lớn một lúc

Không gây ô nhiễm môi trường Gây ô nhiễm môi trường nước do

lượng NO3- tồn dư trong đấtSản xuất ra các sản phẩm nông

nghiệp an toàn và hữu cơ

Gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nông sản do lượng NO3-tồn dư

Bảo quản k quá 6 tháng Không

được đóng gói, để kh2 có thể lọt

vào được

Bảo quản được lâu đóng gói kín

Phân vi sinh được ví như thuốc

bắc

Phân hoá học được ví như thuôc tây

Bón quá phân vi sinh k sợ cây bị

lốp và đất sẽ cải tạo tốt hơn

Bón quá phân hoá học cây sẽ bịlốp và có thể chết

Câu 2: Khái niệm về phân VSV cố định nitơ?yêu cầu cần có của phân vi sinh vật cố định nitơ? Các nhóm VSV có khả năng cố định nitơ và đặc điểm của chúng ?

* Khái niệm về phân VSV cố định nito: Là sản phẩm chứa 1 hay nhiều chủng vi sinh vật còn sống đã đc tuyển chọn với 1 một mật độđạt tiêu chuẩn hiện hành có khả năng cố định Nitơ ,cung cấp các hợp chất chứa Nitơ cho đất và cây trồng, tạo điều kiện nâg cao năg suất cây trồng và chất lượng nôg sản Phân bón này không đc gây ảnh hưởng xấu đến người, đv, thực vật và hệ sinh thái

* Yêu cầu của phân vi sinh vật cố định nito

- Có lực khử mạnh với thế năng khử cao như NAD, NADP,

- Có năng lượng ATP đủ và có sự tham gia của nguyên tố vi lượng.

- Có sự tham gia của enzyme nitrogenase

- Tiến hành trong điều kiện yếm khí

* Các vi sinh vật có khả năng cố định nito

a) Nhóm VSV sống tự do

- Vi khuẩn Azotobacter: hiếu khí, thích hợp ở pH 7,2 – 8,2, nhiệt độ

28 – 300C, khả năng CĐNT cao, sinh tổng hợp hoạt chất KTST thực vật, vitamin, chất kháng sinh…

VD: Azospirillum lipoferum, Azospirillum brasilense…

Câu 3: Hãy nêu các bước chính trong quy trình SX phân VSV cố định ni tơ?

* Quy trình sản xuất chung

B1 – Phân lập, tuyển chọn

chủng VSV

↓B2- Nhân sinh khối

↓B3- Xử lý sinh khối và tạo chế phẩm

Bước 1: Phân lập, tuyển chọn VSV

* Thu thập nốt sần:

- Lấy toàn bộ rễ, rửa sạch, cắt các nốt sần ra khỏi bộ rễ, chọn các nốt sần hữu hiệu (có màu hồng) nằm trên rễ cái, nốt sần rơi ra cũng lấy lại để tận dụng

- Tách các nốt sần, dùng giấy thấm thấm khô sau khi đã rửa sạch và bảo quản trong tủ lạnh

- Cấy dịch pha loãng nốt sần trên MT phân lập YMA chứa Công gô

đỏ Nuôi trong tủ ấm từ 28→30 độ Các khuẩn lạc của VK nốt sần mọc từ 3→7 ngày

→ Kết quả: Sau 3-7 ngày, khuẩn lạc VKNS nhày, không bắt màu đỏcủa Công gô và thuộc nhóm VK Gram (-)

* Thử nghiệm xác định VKNS

- Đánh giá lại khả năng hình thành nốt sần trên cây chủ bằng cách trồng cây chủ trong điều kiện vô trùng Sau đó nhiễm vào trong đất xem nó có xâm nhập vào lông hút hình thành nốt sần không, nếu không hình thành nốt sần → không thành công.

- Đánh giá hoạt tính cố định Nitơ dựa vào phương pháp phân tích lượng Nitơ tổng số tích lũy trong sinh khối cây trông có vi khuẩn cốđịnh Nitơ so với cây trồng cùng loại không có vi khuẩn cố định nitơ.Bước 2: Nhân sinh khối

* Chuẩn bị môi trường nhân sinh khối

- Cung cấp đủ dinh dưỡng (C, N, nguyên tố vi lượng, vitamin)

- Các thành phần rẻ và sẵn có

* Nhân sinh khối

- Nhân sinh khối từ chủng giống ta tuyển chọn đc

- Môi trg : phải đầy đủ các nguồn : N,C,chất khoáng , các nguyên tố

vi lượng, vitamin

- Thường sử dụng là phương pháp lên men chìm trong môi trường dịch thể

- Điều kiện lên men : nhiệt độ 28→30, PH 6→7, time 48h

- Ngưng lên men thu sinh khối : sau 48h li tâm thu sinh khối tế bàoBước 3: Xử lý sinh khối và tạo chế phẩm

- Tỷ lệ phối trộn: 1 V sinh khối : 1 V chất mang

- Phân loại: Chất mang vô trùng và không vô trùng

- Yêu cầu của chất mang:

+ Khả năng hút nước cao

+ Không chứa các chất độc hại đối với VSV, đất và cây trồng

+ Kích thước hạt nhỏ hơn hoặc bằng 0,25 mm

VD: đất, bã mía, vỏ trấu, mùn cưa, lõi ngô, vỏ cà phê nghiền…

→ Kiểm tra/Đánh giá chất lượng phân bón vi sinh vật:

- Mật độ VSV có ích

- Hoạt tính sinh học của các VSV sử dụng

- Thời gian tồn tại của VSV chứa trong phân bón

- Tỷ lệ VSV tạp so với vi sinh vật sử dụng làm phân bón

- Tính chất vật lý, hóa học, thành phần chất dinh dưỡng…

Câu 4: Khái niệm về phân hữu cơ SH? Các phương pháp sản xuất phân hữu cơ sinh học?

⦁ Khái niệm

- Sản phẩm phân bón tạo thành qua quá trình phân huỷ của VSV

- Các hợp chất hữu cơ phức tạp, có nguồn gốc khác nhau dưới tácđộng của VSV hoặc các hoạt chất sinh học của chúng sẽ được

chuyển

hoá thành mùn

- Có 2 nhóm vi sinh vật tham gia chuyển hoa thành mùn:

+Các vi sinh vật lên men( hh kị khí or hiếu khí) phân giải các hchất tinh bột,pro,xenlulo

+Các vi sinh vật tinh đất phân hủy, chuyển hóa các hchất bền

vững,khó phân hủy: lignin,kitin,pectin…

⦁ Phương pháp sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ rác thải

* Cơ sở: dựa vào sự phân hủy các chất hữu cơ của các VSV để thucác sản phẩm có lợi (phân hữu cơ hoặc khí CH4)

* Phương pháp: ủ hiếu khí và ủ yếm khí

Ưu điểm :

- Rác thải đc tái chế thành phân hữu cơ

- Thay thế 1 phần cho viêc sử dụng các phân hóa học

- Giảm đc lượng rác thải cần chôn lấp

- Sử dụng dễ dàng, an toàn

a) Phương pháp ủ thành đống, có đảo trộn

- Rác chất đống cao 1,5 - 2,5m, đảo trộn 2 lần/tuần trong 4 tuần, nhiệt độ 55oC, độ ẩm 50-60% Giữ nguyên 3 - 4 tuần (không đảo) đểcác VSV sẽ chuyển hóa chất hữu cơ thành mùn

- Đơn giản nhưng dễ gây mất vệ sinh, ô nhiễm nguồn nước và không khí

b) PP ủ rác thành đống không đảo trộn, có thổi khí cưỡng bức

- Rác chất đống cao 2 - 2,5 m, phía dưới lắp đặt hệ thống phân phối khí

giúp việc phân giải nhanh hơn

- ít ô nhiễm hơn và có nhiệt độ ổn định

c) Phương pháp lên men trong các thiết bị chứa

- Dựa trên cơ sở của các phương pháp trên, dễ kiểm soát và ít ô

nhiễm hơn

- Có thể kiểm soát chặt chẽ lượng khí và nước thải sinh ra

- Có thể bổ sung các VSV đã tuyển chọn để thúc đẩy quá trình lên men

nhanh hơn

d) Phương pháp lên men trong lò quay: Rác sau khi thu gom được phân loại, đập nhỏ rồi đưa vào lò quay nghiền với độ ẩm 50%, không phải thổi khí Rác được lên men trong vòng từ 20 - 30 ngày

Câu 5: Khái niệm về phân VSV phân giải lân? Cơ chế và quy trình SX phân lân SH?

* Khái niệm: Là chế phẩm có chứa 1 hay nhiều chủng vi sinh vật còn sống đạt tiêu chuẩn có khả năng chuyển hóa photphat khó tan thành dạng dễ tiêu cho cây trồng sử dụng, góp phần nâng cao năng suất

chất lượng nông sản, phân vi sinh vật không gây hại tới sức khỏe con

người, động vật, không gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái.

* Cơ chế của quá trình sản xuất phân Lân SH:

- Quá trình khoáng hoá hữu cơ:

Nucleoprotein→ axit nucleic → H3PO4

Leucitin → glixeronphotphat → H3PO4

- Chuyển hoá phospho do tiết ra axit:

(PO4)2 + 2 CO3 → (H2PO4)2 + 2Ca(HCO3)2

(PO4)2 + 4HNO3 → Ca(H2PO4)2 + 2Ca(NO3)2

(PO4)2 + H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + CaSO4

Khó tan Dễ tan

* Quy trình sản xuất phân Lân sinh học

a) Phân lập và tuyển chọn chủng VSV phân giải lân

- Nguồn phân lập: Lấy đất ở vùng xung quanh rễ cây hoặc trên đất giàu chất hữu cơ

- Môi tr phân lập: môi trg phải có hợp chất Lân khó tan ( Ca3PO4, Lơxitin)

→ Sau 5-7 ngày nuôi cấy sẽ xuất hiện khuẩn lạc trên môi trg thạch Các vi sinh vật phân giải Lân tạo thành vòng phân giải là vòng tròn trong suốt bao quanh khuẩn lạc

- Căn cứ vào đường kính của vòng phân giải có thể đánh giá định tính chủng vi sinh vật phân giải của vòng phân lập

- Sau khi đánh giá khả năng phân giải Lân các chủng có hiệu quảphân giải cao tiếp tục đc đánh giá ảnh hưởng đến đối tượng cây trồngb) Nhân sinh khối, xử lý sinh khối và tạo chế phẩm

- Đối với Vi khuẩn: thuờng sử dụng pp lên men chìm thu sinh khối

tế bào

- Đối với xạ khuẩn, vi nấm : thường sử dụng lên men trên môi trg bán rắn

- Các sản phẩm phân Lân vi sinh có thể sử dụng như 1 loại phân bón

vi sinh vật hoặc bổ sung vào phân hữu cơ dưới dạng chế phẩm vi sinh vật làm giàu phân ủ

c) Yêu cầu chất lượng của chế phẩm :

- Có chứa 1 hay nhiều vi sinh vật có hoạt tính phân giải Lân cao

- Có ảnh hưởng tốt đến cây trồng

- Có mật độ 10^8 - 10^9 TB/g (đv chất mang khử trùng) và 10^5 –10^ 6 TB/g (không khử trùng)

Câu 6: Chế phẩm Azotobacter và nêu quy trình SX chế phẩm azotobacter?

* Khái niệm: Đc sản xuất từ vi khuẩn AZOTOBACTER sống tự do

ở trong đất và trong vùng dễ các loại cây ngũ cốc, có khả năng cốđịnh Nitơ cao Ngoài ra còn sử dụng AZOSPIRILLUM có thể kết hợp 2 loại vi khuẩn để tạo chế phẩm AZOTOBACTERIN

* Quy trình sản xuất chế phẩm azotobacter

Bước 1: Phân lập và tuyể chọn chủng giống

- Vi khuẩn Azotobacter sống tự do trg đất, vùng dễ cây ngũ cốc

- Phối hợp vs 1 số chủng thuộc chi Azospirllum làm tăng hiệu quảBước 2: Nhân sinh khối bằng 2 cách:

C1 : nuôi lắc trong mt dịch thể từ 25 – 27 độ trong 48h sau đố tiến hành li tâm thu sinh khối

C2 : Nuôi trong mt thạch, giữ trong tủ ấm từ 3 -5 ngày rồi thu sinh khối

- Điều kiện: nhiệt độ, pH, oxi, thời gian,…

Bước 3: Xử lý sinh khối và tạo chế phẩm :

- Li tâm thu sinh khối

- Trộn sinh khối với chất mang đã qua xử lý và khử trùng, mỗi bình chứa chất mang nhỏ vài giọt sinh khối ở dạng huyền phù, lắc đều và nuôi tiếp trong tủ ấm 50 triệu tb/1g

Câu 7: Quy trình sản xuất thuốc trừ sâu Bt theo phương pháp lên men chìm? Các yếu tố có ảnh hưởng đến sự hình thành tinh thể độc trong quá trình lên men?

a) Quy trình sản xuất thuốc trừ sâu Bt

* Phương pháp lên mem chìm:

- Chuẩn bị môi trường lên men: hoà trộn các thành phần môi trường trong nước, thanh trùng, làm nguội và bơm vào các thiết bị lên men

- Quá trình lên men:

+ Nhiệt độ: 28 – 34oC

+ pH: pHBĐ = 6,8 – 7,2, pHQT = 5,5 – 5,6 hoặc giữ không đổi bằng

cách sử dụng NaOH, NH4OH hoặc H2SO4

+ Bổ sung dầu phá bọt polypropylen, glycol, silicon hoặc dầu thực

vật tinh chế nếu môi trường giàu protein

+ Điều khiển lượng oxy hoà tan thích hợp

+ Dừng lên men khi đạt tỷ lệ tách bào tử tự do lớn nhất: 36– 96 giờ

- Thu hồi sản phẩm và tạo chế phẩm kỹ thuật: sau khoảng 52-54 giờ

là có thể thu hoạch được dịch thể chứa các tinh thể protein độc tố đối với sâu hại

+ Điều chỉnh pH dịch lên men về 4,1 bằng H2SO4 5M

+ Ly tâm liên tục dịch lên men ở ≥ 8000g và < 35ºC, vẫn khuấy trộn liên tục trong thùng lên men

+ Lấy mẫu

+ Bổ sung từ từ chất phân tán với tỷ lệ 2% và 1% gum 11rabic hoặc 5% lactoza trong khi vẫn đảo trộn trong 5 phút để đảm bảo không vón cục

+ Sấy phun đến hàm lượng nước 6-7%

+ Sàng qua lỗ < 50µm, nghiền các cục kích thước lớn ở < 35ºC

+ Thử hoạt tính của sản phẩm

- Kiểm tra chất lượng sản phẩm

+ Hiệu lực diệt sâu: độ ẩm, pH, độ thấm ướt, độ phân tán, độ tạo huyền phù, độ nhớt…

+ Hiệu lực sinh học: số lượng tế bào và bào tử tự do đếm trên kính hiển vi quang học và đếm số khuẩn lạc trên môi trường thạch

+ Hiệu lực diệt sâu: Liều lượng gây chết ấu trùng côn trùng: LC50 và

LC95 Xác định bằng phương pháp điện di trên gel polyacrylamid.b) Các yếu tố a/hưởng đến sự hình thành tinh thể độc

- Sự thoáng khí: Độ thoáng khí thích hợp từ 0,5-0,6 m3 MT/m3

không khí Nếu chế độ thoáng khí kém hơn bào tử phát triển

nhanh tgian lên men ngắn,tinh thể độc có kích thước nhỏhiệu quả diệt sâu không cao

- Chế độ nhiệt: nhiệt độ thích hợp nhất là 29-30độ Nhiệt độ cao hoặc thấp hơn sẽ hạn chế sự hình thành TTĐ cũg như bào tử

-Chế độ luân chuyển giống: Nếu sử dụng giống liên tục sẽ xảy ra hiện tượng nhiễm thực khuẩn thể Thường lên men khoảng 10 – 15 lần thì nên thay giống mới để khắc phục hiện tượng phân đốt, hiện tượng tạo ra ít bào tử và ít tinh thể độc tố

Câu 8: Nêu các loại độc tố của vi khuẩn Bt? Cơ sở khoa học của thuốc trừ sâu Bt?Ưu điểm và hạn chế của thuốc trừ sâu Bt ?

Vi khuẩn Bt có khả năng sinh ra 4 loại độc tố : 3 ngoại độc tố và 1 nội độc tố

- Ngoại độc tố α (α – exotonxin): phospholopaza C

- Ngoại độc tố β (β – exotonxin): độc tố bền nhiệt

- Ngoại độc tố γ (γ – exotonxin): độc tố tan trg nước

- Nội độc tố δ (δ – edotoxin): tinh thể độc Cry

* Cơ sở khoa học của thuốc trừ sâu Bt

- Khi được phun lên lá cây, protein độc tố dưới dạng tinh thể sẽ diệt những sâu hại nhất định

- Cụ thể là sau khi sâu hại ăn phải các tinh thể tiền độc tố, dưới dạng tác dụng của một loại men tiêu hoá trg dịch ruột của sâu, tiền độc tố

bị hoà tan thành những phân tử nhỏ có hoạt tính độc

- Các độc tố này bám vào màng vi mao trg ruột tạo nên các lỗ rò đểcho nước chảy vào, làm sâu mọng nước, ngừng ăn và chết

* Những ưu điểm và hạn chế của thuốc trừ sâu Bt

Ưu điểm:

- An toàn với môi trường, người sản xuất, người tiêu dùng

- Không ảnh hưởng đến chất lượng nông sản

- Công nghệ sản xuất và thiết bị đơn giản

- Nguồn nguyên liệu sản xuất là phụ phẩm công nghiệp

- Tỷ lệ phát triển tìm ra chủng giống mới cao

- Có thể cải tạo theo ý muốn bằng phương pháp di truyền và công nghệ gen

Hạn chế:

- Kém bền vững dưới tác động của các tác nhân và lý hoá

- Gặp khó khăn khi cây trồng bị tấn công bởi nhiều loài sâu hại khác nhau

- Lắng đọng nhanh trg nước → mất hoạt tính

- Mất hoạt tính trg đất do bị phân huỷ bởi các VSV trg đất

- Khó tiếp cận được vs các loài sâu ở rễ hay trg thân cây

- hiện tượng côn trùng kháng Bt

Câu 9: Giới thiệu về chế phẩm Nitragin và nêu quy trình sản xuất chế phẩm nitragin?

* Gới thiệu về chế phẩm Nitragin: Chế phẩm nitragin được sản xuất

từ những chủng vi khuẩn cộng sinh với các cây bộ đậu có hoạt tính

cố định nito cao bằng cách nhân và cố định chúng trg than bùn để sửdụng làm phân bón cho cây trồng Loại chế phẩm vi sinh nitrigin thường dùng tẩm hạt cây họ đậu trước lúc gieo or tưới vào gốc cây non vừa mọc được vài tuần

* Quy trình sản xuất chế phẩm nitragin

a) Phân lập, tuyển chọn chủng giống

- VK nốt sần cộng sinh với các cây bộ đậu, chủ yếu là chi

Rhizobium

- Phân lập từ các nốt sần của các cây chủ tương ứng

b) Nhân sinh khối

- Nhân giống trong môi trg chiết nước đậu luộc đậu lấy nc luộc đậu bổ sung 1% đườngg glucose

- Nuôi lắc trong mt nước đậu sau đó nuôi trên môi trg thạch, trộn thêm 1,5% thạch nuôi ở 20-25 độ trog vài ngày cho đến khi khuẩn lạc mọc trên mặt thạch rồi thu sinh khối

c) Thu sinh khối và xử lý chế phẩm

- Lọc thu sinh khối

- Trộn sinh khối với chất mang đã qua xử lý và khử trùng

- Đóng gói hoặc đóng chai

Trộn sinh khối với chất mang đã qua xử lý và khử trùng như

phương pháp trên

* Lưu ý:

- Để sản xuất quy mô lớn, có thể nhân giống trg MT rỉ đường có bổsung thêm muối khoáng và lên men trg nồi lên men có sục khí

- Có thể bảo quản chế phẩm bằng cách đông khô

- Có hiệu quả cao với cây họ đậu đặc biệt là vùng khô hạn và ngập nước

Câu 10: Vi tảo được sử dụng trong ngành nuôi trồng và chế biến thủy hải sản như thế nào? Để sử dụng được các vi tảo, chúng phải thỏa mãn các yêu cầu gì ?

* Vi tảo sử dụng trong ngành nuôi trồng và chế biến thuỷ sản thức ăn

Do thành phần dinh dưỡng quý nên vi tảo được xem là nguồn thức ăn bổ dưỡng song có giá trị cao cho ngành nuôi trồng và chếbiến thuỷ hải sản Những loài vi tảo được ứng dụng trong phạm vi này như Chrorolla Spirulina,…

Ở Việt Nam dùng Spirulina bổ sung vào thức ăn cho cá mè tắng, cá mè hoa, cá trắm cỏ, rô phi với tỷ lệ 5% làm tỷ lệ sống và tốc