Vi sinh vật - Chương 7: VI SINH VẬT ỨNG DỤNG TRONG TRỒNG TRỌT VÀ LÂM NGHIỆP doc

Rhodopeseudomanas Yếm khí và yếm khí tùy tiện, môi trường giàu chất hữu cơ, cơ thể quan hợp được Nitrobacter charat chứa S hay chất khử chứa S, yềm khí tùy tiện methanomonas Hình que,din

CHƯƠNG 7

VI SINH VẬT ỨNG DỤNG TRONG TRỒNG TRỌT VÀ

LÂM NGHIỆP

I.VI SINH VẬT ĐẤT, CÁC NHÓM CHÍNH VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG

1 Những giống vi sinh vật quan trọng thường gặp trong đất

1.1 Những giống vi khuẩn thường gặp trong đất

Bảng 2: Giống vi khuẩn quan trọng thường gặp trong đất

1.1 Những giống xạ khuẩn quan trọng thường gặp trong đất

1.2.

Rhodopeseudomanas

Yếm khí và yếm khí tùy tiện, môi trường giàu chất hữu cơ, cơ thể quan hợp được

Nitrobacter

charat chứa S hay chất khử chứa S, yềm khí tùy tiện

methanomonas Hình que,dinh dưỡng hóa năng, lấy năng lượng từoxi hóa hidrogen, oxi cacbon, metan

Gallionella

Hình que, Gram âm, sống trong nước, nổi theo mặt nước, bám vào tàn dư thực vật

Ferribaterium

Hình que, hình cầu, hình chùy, là những vi khuẩn chuyển hóa sắt

Acetobacter

Hình que, hình bầu dục, thường sinh sản các sắt

tố tan hoặc không tan trong nước

Spirillum Hình xoắn, hình dấu phẩy, hảo khí hoặc yếm khí, phân hủy xenlulo, khử SO42- thành H2S

Rhizobium

Hình cầu, hình que, hảo khí, cố định nitơ phân tử

tự do hoặc cộng sinh

Agrobacter

Hình que, hoại sinh hay kí sinh, yếm khí tùy tiện

Proteus, Aerobacter

Hình que, Gram âm, hảo khí hoặc yếm khí tùy tiện, lên men hidratcacbon

Sarcina

Hình cầu, hảo khí hoặc yếm khí tùy loài, Gram dương, không sinh nha bào

Laetobacillus

Hình cầu, hình que, yếm khí đến vi yếm khí

Bacillus

Hình que, Gram dương, sinh nha bào, hảo khí,

1 Actinomyces,

Streptomyces

Hảo khí, hình xoắn, răng lược, phân hủy, chuyển hóa chất hữu cơ

chuyển hóa chất hữu cơ

hữu cơ

chuyển hóa chất hữu cơ

1.3.Những giống nấm quan trọng thường gặp trong đất

bột

chịu được nhiệt độ cao

độ cao

lignin

1.3 Những giống tảo thường gặp trong đất

cộng sinh với bèo hoa dâu,

2 Vi sinh vật trong quá trình hình thành và kết cấu mùn

2.1 Quá trình hình thành mùn

Quan sát về quá trình hình thành mùn: theo quan điểm hóa học thì mùn là chất trung gian, hay chất dư thừa chưa được phân giải hết do các phản ứng hóa học trong đất

Theo quan điểm sinh học thì chất mùn là xác động, thực vật vùi vào trong đất, nhờ

có VSV phân hủy chuyển hóa theo hai hướng: vô cơ hóa và mùn hóa Cả hai hướng này đều kế hợp với hoạt động sống của VSV trong quá trình tự tiêu, tự giải tạo thành mùn Mùn là một sản phẩm tổng hợp được hình thành nhờ quá trình hoạt động sống của VSV Họ cho rằng tùy từng chủng giống VSV khác nhau, cơ chế hoạt động khác nhau,

mà tạo axit mùn khác nhau

Khu hệ vi sinh vật và sơ đồ hình thành mùn của Kononopwa

Nhóm VSV lên men gồm: VSV phân giải tinh bột, VSV lên men đường, VSV phân hủy chuyển hóa xenlulo, hemixenlulo

Nhóm VSV sinh tính đất là những VSV phân hủy, chuyển hóa các chât bền vững như: lignin, kitin, sáp…

2.2 Vi sinh vật trong quá trình cấu tạo và kết cấu mùn

Xác động thực vật bị VSV phân giải thành các chất vô cơ và các chất hữu cơ đơn giản cùng với sự hình thành mùn Tiurin đem thủy phân axit các hợp chất mùn, thu được axit amin và các loại đường phần không thủy phân đó là lignin – được coi là sườn của nhân mùn, nó quy định tính chất của hợp chất mùn qua nhiều quá trình thì hình thành được các hợp chất có vòng thơm sau đó các VSV phân hủy hình thành các dạng quinol kết hợp với axitamin và polipeptit để tạo ra những sản phẩm đầu tiên của axit mùn

Quá trình phân giải các hợp chất trong đất, VSV đã hấp thụ các chất dinh dưỡng trong quá trình tự tiêu, tự giải đã tạo thành chất mùn hoạt tính, chất này gắn chặt các hạt đất lại với nhau làm cho đất tơi xốp hơn nữa xác của VSV sau khi chết, chúng kết hợp với một số chất trong quá trình phân giải tạo thành phức chất, phức chất này đã tham gia tích cực vào thành phần và kết cấu mùn

3 Vi sinh vật phân giải và chuyển hóa cacbon trong đất

1.1 Quá trình phân giải xenlulozo

khuẩn, xạ khuẩn, nấm mốc), VSV yếm khí (vi khuẩn dạ cỏ), VSV yếm khí sống tự do, VSV ưa nóng

phải tiết ra enzym xenlulaza Enzym xenlulaza là enzym ngoại bào và cơ chế chung của quá trình phân giải xenlulozo là:

1.2 Sự phân giải xilan

Định nghĩa: xilan là một hợp chất hidratcacbon phân bố rất rộng trong tự nhiên,

một loại hemixenlulozo Xilan chứa nhiều trong xác thực vật

Cơ chế phân giải: dưới tác dụng của enzym xilanaza ngoại bào, xilan sẽ phân

giải thành các phần khác nhau như những đoạn dài xilanbiozo và xilozo

1.3 Phân giải pectin

Định nghĩa: peptin là một loại poligalacturonic, một hợp chất cao phân tử cấu

tạo bởi các gốc axit D.galacturonic các gốc này liên kết với nhau nhờ dây nối c 1-4 glucozit Pectin có bản chất gluxit

Vi sinh vật phân giải pectin: bacillus subtilis, bacillus nesentericus, Bacillus polmyxa…

Cơ chế phân giải: VSV phân giải pectin nhờ có enzym protopetinaza biến thành protopectin không tan thành pectin hòa tan

1.4 Sự phân giải lignin (lignine)

Định nghĩa: lignin là một hợp chất rất bền vững, không tan trong nước, dưới tác dụng của kiềm, natri bisunfit va axit sunfurit thì lignin mới bị phân giải một phần và chuyển sang dạng hòa tan, lignin là một chất trùng hợp, trong đó chứa nhân thơm

VSV phân giải: nấm mốc Basidomycetes, Polisitctus vesicolor

Cơ chế phân giải:

1.5 Sự phân giải tinh bột

Định nghĩa: là chất dự trữ chủ yếu của thực vật, gồm hai thành phần khác nhau

là amilopectin và amilozo,trong tế bào thực vật tồn tại dươi dạng các hạt tinh bột

2 Quá trình tổng hợp và phân giải các hợp chất hữu chứa nito

yếm khí, xạ khuẩn, nấm

ureae, Sarcina ureac, sarcina hansenii, Bacillus pasteurii, Bacchesmogenes

Cytophaga, Pseudomonas, Penicillium

Nitrobacter, Corynebacterrium

Thobacillus denitrificans

3 Tác dụng của VSV trong chuyển hóa lưu huỳnh trong tự nhiên

nên cây trồng không đồng hóa được muốn đồng hóa được phải vô cơ hóa

cơ và este sunfuric của hidratcacbon và lipit, S hữu cơ gắn chặt trong các phần axit humic và phần khoáng

Pseudomonas, Closridum, Aspergillus, Microsporum…

Disunfoxidecystin Axit cystein Axit cysteic

5.4 Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến quá trình phân giải lưu huỳnh hữu

cơ

Độ ẩm, nhiệt độ, tỉ lê C/S

5.5 quá trình oxi hóa hợp chất lưu huỳnh vô cơ

VSV oxi hóa lưu huỳnh vô cơ có 4 nhóm

Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến quá trình oxi hóa S: đất bão hòa nước làm giảm quá trình oxi hóa sinh học S, nhiệt độ, độ pH

4 Quá trình chuyển hóa photpho

- Vòng tuần hoàn của photpho trong tự nhiên

được giải phóng khởi VSV dưới dạng dễ tiêu, mà cây trồng có thể đồng hóa được

phân giải P, Độ ẩm (ở những nơi ngập nước hàm lượng axit hữu cơ cao làm tăng quá trình phân giải lân hữu cơ khó tan), hợp chất hữu cơ ( làm tăng sự tăng trưởng của hệ VSV dẫn đến sự tăng quá trình hòa tan hợp chất lân khó tan), hệ

rễ ( kích thích sự sinh trưởng phát triển của VSV)

5 Chuyển hóa sắt của VSV

gián tiếp, hòa tan sắt gián tiếp

6 Chuyển hóa kali của VSV trong đất

biến đổi dưới tác dụng của những sản phẩm trao đổi chất của VSV và giải

Cơ chế phân giải: VSV trong quá trình sống của mình sản xuất một số axit hay axit

cây trồng

7 Chuyển hóa mangan của VSV

thực vật hoặc VSV

Các hidrocacbon thành môi trường kiềm, VSV làm kiềm môi trường trước đó

II CHẾ PHẨM SINH HỌC DÙNG TRONG NÔNG, LÂM NGHIỆP

Chế phẩm VSV cố định nito phân tử

1 Khái niệm chung về quá trình cố định nito phân tử

- quá trình cố định nito phan tử là quá trình đồng hóa nito của không khí thành đạm amon dưới tác dụng của một số nhóm VSV có hoạt tính nitrogennaza

Quá trình cố định nito phân tử nhờ VSV sống tự do và hội sinh: là quá trình đồng hóa nito của không khí dưới tác dụng của các chủng giống VSV sống tự do hoặc hội

sinh, coa sự tham gia của hoạt tính nitrogennaza Gốm có các giống vi khuẩn:

Azotobacter, Beijerinskii, Clostridium

không khí dưới tác dụng của các loài VSV cộng sinh với cây họ đậu có hoạt tính nitrogenaza

hảo khí không bắt buộc, nhóm vi khuẩn cố định nito phân tử kị khí quan hợp, không quan hợp, xạ khuẩn, nấm, khuẩn lam

- Cơ chế của quá trình cố định nito phân tử

III PHÂN VI SINH VẬT CỐ ĐỊNH NITO PHÂN TỬ ( ĐẠM SINH HỌC)

1 Định nghĩa: là sản phẩm chứa một hay nhiều chủng giống VSV còn sống đã

được tuyển chọn với mật độ đạt tiêu chuẩn hiện hành, có khả năng cố định nito cung cấp các hợp chất chứa nito cho đất và cây trồng; tạo điều kiện nâng cao năng suất cây trồng và chất lượng nông sản phân bón VSV cố định nito phân tử không gây ảnh hưởng xấu đến người, động, thực vật và môi trường sinh thái

2 Quy trình sản xuất:

Quy trình sản xuất vi khuẩn ( Bacterial soil inoculant)

Giống gốc

Lên men cấp 1

Chế phẩm dạng lỏng khô

Đông lạnh Chế phẩm dạng lỏng Kiểm tra

Chuẩn bị môi trường lên men cấp 2

Chế phẩm

dạng khử

Chế phẩm trên

nền chất mang

Phối trộn

Chất mang

Cây giống

Chuẩn bị môi trường lên men cấp 1

Xử lý Sinh khối VSV Lên men cấp 2

3.Phương pháp sử dụng chế phẩm VSV cố định nito

Bón chế phẩm VSV cố định nito vào đất:

khi gieo hạt

3 Hiệu quả của chế phẩm VSV cố định nito

Phân vi khuẩn nốt sần

Phân vi khuẩn nốt sần có tác dụng nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế cao, cải thiên quá trình khoáng trong đất, vì vậy làm tăng độ hòa tan của lân và kali trong đất

VSV cố định nito cũng được sử dụng cho các cây trồng lâm nghiệp

Phân cố định nito khác

Phân bón VSV cố định nito hội sinh và tự do có tác dụng tốt đến sự sinh trưởng, phát triển, nâng suất cây trồng, bón phân VSV cố định nito có thể thay thế một phần phân đạm khoáng, tiết kiệm một phần đáng kể phân bón vô cơ; phân VSV thông qua hoạt chất sinh học của chúng còn có tác dụng điều hòa, kích thích quá trình sinh tổng hợp của cây trồng đồng thời nanang cao sức đề kháng của cây trồng đối với một sồ sâu, bệnh hại

III PHÂN VI SINH VẬT PHÂN GIẢI PHOTPHAT KHÓ TAN ( PHÂN LÂN

VI SINH)

1 Định nghĩa: là sản phẩm có chứa một hay nhiều chủng VSV còn sống đạt

tiêu chuẩn đã ban hành, có khả năng chuyển hóa các chất photpho khó tan thành dễ tiêu cho cây trồng sử dụng, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng nông phẩm phân lân VSV không gây hại đến sức khỏe con người, động, thực vật và không ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái

2 Quy trình sản xuất

Có thể trộn đều chế phẩm với đất nhỏ tơi, sau đó dêm rắc đều vào luống trước khi gieo hạt, rắc đều trên ruộng

Đêm ủ hoặc trộn với phân chuồng hoai, sau đó bán đều

Trộng chế phẩm VSV với đất hoặc với phân chuồng hoai sau đó đêm bón thúc sớm cho cây

4 Hiệu quả của phân lân vi sinh

Bón phân lân vi sinh có tác dụng làm tăng số lượng VSVPGL trong đất, dẫn đến tăng cường độ phân giải lân khó tan, cây trồng phát triển tốt hơn, thân lá cây mập hơn,

to hơn, bản lá dày hơn, tăng sức đề kháng sâu, bệnh

V PHÂN HỮU CƠ SINH HỌC

1 Khái niệm chung về phân hữu cơ sinh học (compost )

Phân hữu cơ sinh học là loại sản phẩm phân bón được tạo thành thông qua quá trình lên men VSV Các hợp chất có nguồn gốc khác nhau, trong đó các hợp chất hữu

cơ phức tạp dưới tác động của VSV hoặc các hoạt chất sinh học của chúng được chuyển hóa thành mùn

2 Phân hữu cơ sinh học với sự trợ giúp chế phẩm sinh học

vi sinh vật trợ giúp quá trình chế biến phân ủ là các VSV lựa chọn có khả năng thúc đẩy nhanh quá trình chuyển hóa phế thải hữu cơ thành phân bón

dưỡng ( phân hữu cơ vi sinh vật )

4 Chế phẩm vi sinh vật cải tạo đất

Trong tự nhiên một số VSV vùng rễ cây trồng có khả năng sản sinh ra các axit hữu cơ và tạo phức với kim loại nặng hoặc các kim loại độc hại cho cây trồng, một số khác có khả năng phân hủy hợp chất hóa học có nguồn gốc hữu cơ Công nghệ vi sinh vật trong cải tạo đất bị ô nhiễm là sử dụng các loại VSV có khả năng phân giải hoặc chuyển hóa các chất gây ô nhiễm trong đất, qua đó tạo lại cho đất sức sống mới ngoài ra VSV sử dụng còn có khả năng phân hủy các phế thải hữu cơ cung cấp các chất dinh hưỡng cho dây trồng, đồng thời giúp cây trồng chống lại các tác nhân gây bệnh có nguồn gốc từ đất

và tạo ra các chất kích thích sinh trưởng thực vật, làm ổn định cấu trúc đất ở vùng rễ và cây trồng

VI CHẾ PHẨM VI SINH VẬT DÙNG TRONG PHÒNG TRỪ SÂU, BỆNH

HẠI CÂY TRỒNG

1 Chế phẩm vi sinh vật từ virus

Virut gây bệnh côn trùng là một nhóm vi sinh vật có nhiều triển vọng trong công tác phòng chống côn trùng gây hại cây trồng virus có kích thước nhỏ chỉ có khả năng sống, phát triển trong các mô, tế bào sống, không thể nuôi cấy trong các môi trường nhân tạo được

Đặc điểm: khả năng chuyên tính rất hẹp, chỉ gây bệnh những mô nhất định trên vật chủ

2 Những nhóm virus chính gây hại côn trùng

3 Phương thức lây nhiễm và khả năng tồn tại trong tự nhiên của virus gây bệnh côn trùng

Những thể vùi của virus cùng thức ăn xâm nhập vào ruột côn trùng Tại ruột côn trùng, dưới tác dụng của các men tiêu hóa, thể vùi bị hòa tan và giải phóng các virion Qua biểu mô ruột giữa, virion xam nhập vào dịch máu, tiếp xúc với các tế bào và xâm nhập vào bên trong tế bào để sinh sản và gây bẹnh cho vật chủ

4 Một số chế phẩm trừ virus

Nuôi sâu giống

Chế biến thức ăn

Nhân tạo

Đóng gói phế phẩm Kiểm tra chất lượng, lượng PIB/ml, thử sinh học Làm khô

Trộn phụ gia (chất mang, chất bám dính, chất chống thối,…)

Thu sâu chết Nghiền lọc

Li tâm loại bỏ cận bã

Nhiễm bệnh virus Cho sâu

Nuôi sâu hàng loạt

Quy trình sản xuất chế phẩm NPV dạng bột

- Một số chế phẩm NPV

+Chế phẩm Virut NPV sâu xanh: Được sản xuất theo quy trình công nghệ đã nêu trên được thử nghiệm trên đồng ruộng để trừ sâu xanh trên cây bông và cây thuốc lá… đều cho kết quả phòng trừ sâu xanh tốt và bão vệ được năng suất cây trồng Chế phẩm virut sâu xanh cùng với OMD là những tác nhân sinh học quan trọng trong hệ thống phòng trừ thiệt hại sâu hại bông, song chế phẩm có giá thành cao và người nông dân chua quen sử dụng nên phaim vi áp dụng chế phẩm này còn hạn chế

+Chế phẩm virut NPV sâu đo đay: Cho đến nay chưa tìm được môi trường thức

ăn nhân tạo loại sâu này Việc sản xuất và sử dụng chế phẩm này là một biện pháp triển vọng, rẽ tiền, có hiệu quả kinh tế, người nông dân vùng trồng đay có thể chấp nhận được + Chế phẩm virus NPV sâu róm thông: sử dụng chế phẩm virus sâu róm thông đã hạn chế việc sử dụng thuốc hóa học và tỉ lệ kí sinh tự nhiên của một số ông kí sinh sâu róm thông tăng lên

5 Chế phẩm vi sinh vật từ vi khuẩn

Khái quát chung về vi khuẩn gây bệnh ho côn trùng và chuột: có mặt khắp mọi nơi, và xâm nhập vào tất cả các phần cơ thể của mọi vi sinh vật nói chung và côn trùng nói riêng Vi khuẩn có quan hệ với côn trùng rất đa dạng và được chia thành nhóm vi khuẩn hình thành bào tử và nhóm vi khuẩn không hình thành bào tử

Vi khuẩn sử dụng trong biện pháp sinh học trừ dịch hại thuộc bộ: Eubacteriales, đặc biệt là thuộc họ Enterobacteriaceae, Microccaceae, bacillaceae và một số thuộc họ Pseudomonadeceae

Một số vi khuẩn được nghiên cứu ứng dụng trong phòng chống côn trùng và chuột hại

- Vi khuẩn Bacillus thuringiensis

6 Một số chế phẩm vi khuẩn phòng trừ sâu, bệnh

phòng trừ chuột được tóm tắt trong sơ đồ dưới đây

Chủng VSV

Kiểm tra nhân giống cấp I

Nhân giống sản xuất

Kiểm tra sinh khối VSV

ủ sinh khối Tiêm dịch vào chất nhiễm

Tiệt trùng Đóng gói

Xử lí Chất mang

Quy trình sản xuât chế phẩm vi sinh vật phòng trừ chuột

2 Chế phẩm vi sinh vật diệt sâu hại từ nấm

Trichoderma là nhóm nấm đối kháng được nhiều nước nghiên cứu để trừ bệnh hại cây Những loài phổ biến là: T.hamatum, T.harzianum các nấm Trichoderma có thể kìm hãm nấm gây bệnh cây thông qua các cơ chế tiết kháng sinh, enzym đặc trưng và

có thể kí sinh trên các nấm gây bệnh cây