chế phẩm vi sinh vật cải tạo đất

Trong tự nhiên một số vi sinh vật vùng rễcây trồng có khả năng sản sinh ra các acid hữu cơ và tao phức với kim loại nặnghoặc các kim loại độc hại với cây trồng nhôm, sắt..., một số khác

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Tiểu luận:

“CHẾ PHẨM VI SINH VẬT CẢI TẠO ĐẤT”

GV hướng dẫn: TS NGUYỄN VĂN GIANG Học viên thực hiện: NGUYỄN KHÁNH TOÀN

NGUYỄN NGỌC TUẤN

Hà Nội, 2012

MỞ ĐẦU

Đất có tính đệm và lọc vì vậy có vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn

sự phân tán của các chất ô nhiễm Tuy nhiên với sự phát triển của công nghiệphoá học và các ngành công nghiệp như: khai khoáng, chế tạo máy, công nghiệpsơn Sự phát tán của các chất ô nhiễm đã vượt quá khả năng tự cân bằng củađất gây nên hiện tượng tích tụ và làm ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái

Trong số các chất gây ô nhiễm đất trồng người ta quan tâm nhiều đến cáckim loại nặng, các thuốc hoá học bảo vệ thực vật hữu cơ Tái sinh đất ô nhiễmbằng phương pháp sinh học không chỉ giải quyết về mặt môi trường mà còn cótác dụng nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng

Chúng ta đều biết, các acid hữu cơ có thể hoà tan và làm linh động hơncác hợp chất kim loại nặng không tan Trong tự nhiên một số vi sinh vật vùng rễcây trồng có khả năng sản sinh ra các acid hữu cơ và tao phức với kim loại nặnghoặc các kim loại độc hại với cây trồng (nhôm, sắt ), một số khác có khả năngphân huỷ hợp chất hoá học nguồn gốc hữu cơ

Công nghệ vi sinh vật trong cải tạo đất bị ô nhiễm là sử dụng các loài visinh vật có khả năng phân giải hoặc chuyển hoá các chất gây ô nhiễm trong đấtqua đó tao lại cho đất sức sống mới Ngoài ra, các vi sinh vật sử dụng còn cókhả năng phân huỷ các phế thải hữu cơ cung cấp các chất dinh dưỡng cho câytrồng, đồng thời giúp cây chống lại các tác nhân gây bệnh nguồn gốc từ đất, tạo

ra các chất kích thích sinh trưởng thực vật làm ổn định cấu trúc đất ở vùng rễcây trồng Các vi sinh vật thường dùng trong cải tạo đất thoái hoá, đất có vấn đề

do ô nhiễm có thể kể đến là nấm rễ nội cộng sinh (VAM-Vascular AbuscularMycorhiza) và vi khuẩn Pseudolnonas Sản phẩm Agrobacter sản xuất ở Ðức từ

2 loại vi sinh vật trên đã được nghiên cứu thử nghiệm sử dụng ở nhiều nơi trênthế giới Kết luận cho thấy có thể khôi phục vùng đất phèn mặn, vùng đất bị ônhiễm kim loại nặng hay các vùng cát đang bị sa mac hoá bằng chế phẩm vi sinhnày

Nghiên cứu sản xuất và ứng dụng các chế phẩm vi sinh vật để tái sinh phụchồi đất có vấn đề và nâng cao độ phì của đất đang được đẩy mạnh ở nhiều nướctrên thế giới, trong đó có Việt Nam

I. ĐẤT VÀ HỆ VI SINH VẬT TRONG ĐẤT

Đất là các vật chất nằm trên bề mặt Trái Đất, được hình thành qua nhiều quátrình sinh học, vật lý và hoá học Có khả năng hỗ trợ sự sinh trưởng của thực vậtđộng vật và là môi trường sinh sống của vi sinh vật

Hệ sinh thái đất là một thể thống nhất bao gồm các nhóm sinh vật sống trongđất Có quan hệ tương hỗ lẫn nhau dưới tác động của môi trường sống, có sự traođổi vật chất và năng lượng Trong hệ sinh thái đất, vi sinh vật đóng vai trò quantrọng, chúng chiếm đại đa số về thành phần cũng như số lượng so với các sinhvật khác

II. SỰ PHÂN BỐ VI NẤM TRONG ĐẤT VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

Vi nấm có kích thước rất nhỏ, dễ dàng phát tán nhờ gió, nước, và các sinhvật khác Đặc biệt là những vi nấm có bào tử, bào tử của chúng có khả năng sốngtiềm sinh trong các điều kiện khó khăn Đến khi gặp điều kiện thuận lợi, bào tửnảy mầm và phát triển

Vi nấm thường tập trung ở tầng mặt vì tầng này có nhiều oxy Càng xuốngsâu, mật độ càng giảm do hàm lượng oxy giảm.

Lượng vi sinh vật trong đất theo chiều sâu ( đất canh tác)

Nấm cũng như các loại vi sinh vật khác tập trung ở phần gần rễ vì rễ câythường xuyên tiết ra các chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng cho vi sinh vật Rễ câylàm cho đất thoáng khí, giữ được độ ẩm Ngoài ra, rễ cây cũng cung cấp mộtlượng chất hữu cơ khá lớn khi nó chết đi

III. LỢI ÍCH CỦA NẤM

Bên cạnh tác động gây hại, một số loài nấm mốc rất hữu ích trong sản xuất

và đời sống như nấm ăn, nấm dược phẩm (nấm linh chi, Penicillium notatumtổng hợp nên penicillin, Penicillium griseofulvum tổng hợp nên griseofulvin ),nấm Aspergillus niger tổng hợp các acit hữu cơ như acit citric, acit gluconic, nấmGibberella fujikuroi tổng hợp kích thích tố gibberellin và một số loài nấm thuộcnhóm Phycomycetina hay Deuteromycetina có thể ký sinh trên côn trùng gây hạiqua đó có thể dùng làm thiên địch diệt côn trùng Ngoài ra, những loài nấm sốngcộng sinh với thực vật như Nấm rễ (Mycorrhizae), giúp cho rễ cây hút đượcnhiều hơn lượng phân vô cơ khó tan và cung cấp cho nhu cầu phát triển của câytrồng.Nấm còn là đối tượng nghiên cứu về di truyền học như nấm Neurosporacrassa, nấm Physarum polycephalum dùng để tổng hợp ADN và những nghiên

Trong quá trình phân giải chất hữu cơ, nấm mốc phát triển một hệ khuẩn tikhá lớn trong đất Khi nấm mốc chết đi, vi khuẩn phân huỷ chúng thành các chấtdẻo có khả năng kết dính các hạt đất với nhau.

Vi nấm sản sinh ra các enzyme như cellulose, protease phân giải cellulose

và protein tạo thành các sản phẩm liên kết các hạt đất với nhau tạo nên cấu trúcđất

Ngoài ra, nấm mốc có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ nhưcellulose, tinh bột, lignin, pectin… tạo thành mùn Mùn không những là nơi tíchluỹ chất hữu cơ làm nên độ phì nhiêu của đất mà còn là nhân tố tạọ nên cấu trúcđất

IV. VAI TRÒ CỦA VI NẤM TRONG CẢI TẠO ĐẤT:

VSV sống ở vùng rễ cây có khả năng sản sinh ra các axit hữu cơ và tạo phứcvới kim lọai nặng hoặc kim lọai độc hại với cây trồng ( nhôm, sắt ), một số visinh vật khác có khả năng phân hủy hợp chất hóa học có nguồn gốc hữu cơ Các

vi sinh vật có khả năng phân giải hoặc chuyển hóa các chất gây ô nhiễm trongđất, qua đó tạo lại cho đất sức sống mới Ngòai ra, các vi sinh vật sử dụng còn cókhả năng phân hủy các chất phế thải hữu cơ, cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng,đồng thời giúp cây tăng khả năng kháng bệnh do các tác nhân trong đất gây ra Phân hủy các hợp chất hữu cơ: trong đất thường tích tụ nhiều hợp chất hữu

cơ ở dạng polymer chủ yếu là cellulose, pectin, tinh bột… Nếu không có quátrình phân giải của vi sinh vật thì lượng chất hữu cơ khổng lồ này sẽ tràn ngậptrái đất.Vi sinh vật góp phần đáng kể vào sự chuyển hóa các chất là hệ vi nấm

1. Thủy phân cellulose:

Nhiều loài vi sinh vật trong đất có khả năng phân hủy cellulose, trong số đóthì hệ vi nấm tiết ra lượng cellulase nhiều nhất Mỗi loài sẽ tiết ra một loạienzyme trong hệ enzyme cellulase, chúng phối hợp nhau để phân giải cơ chất

Hệ enzyme cellulase bao gồm 4 enzyme khác nhau Enzyme C1 có tác dụngcắt đứt liên kết hydro, biến dạng cellulose tự nhiên có cấu hình không gian thànhdạng cellulose vô định hình, enzyme này gọi là cellobiohydrolase Enzyme thứhai là Endoglucanase có khả năng cắt đứt các liên kết β- 1,4 bên trong phân tửtạo thành những chuỗi dài Enzyme thứ 3 là Exo - gluconaza tiến hành phân giảicác chuỗi trên thành disaccarit gọi là cellobiose Cả hai loại enzym Endo và Exo

– gluconase được gọi là Cx Enzym thứ 4 là β - glucosidase tiến hành thủy phâncellobiose thành glucose.

Đại diện cho hệ vi nấm thủy phân cellulose là Trichoderma, Aspergillus,Penicillium

Cellulose

Monosaccharide

2. Thủy phân pectin:

Pectin là hợp chất polygalacturonic, cấu tạo gồm n α acid galacturonic liênkết nhau bằng liên kết 1,4 , có trong quả, củ, hạt, thân…Đại diện là Mucor

stolinifer

3. Thủy phân tinh bột:

Tinh bột ( có nhiều trong xác bã thực vật : củ, quả… ) cấu tạo từ n α glucose

bằng liên kết 1,4 và 1,6 glycoside Nấm Aspergillus niger, Asp.cadidus,Asp.oryzae có khả năng amylase phân cắt tinh bột thành các đơn

phân glucose, làm tăng độ phì của đất

• Ngoài ra hệ vi nấm còn tham gia vào chu trình chuyển hóa các vô cơ trong đấtcho thực vật sử dụng và góp phần cải tạo đất

- Chu trình chuyển hóa lân:

Trong đất, phosphor vô cơ thường ở dạng khó tan: ferrophosphate, bộxương, apatite, phosphate bicalcit, phosphate sắt/ nhôm Vi sinh vật có khả năngchuyển hóa các hợp chất trên thành dạng tan được dễ dàng cho cây hấp thu Đạidiện là: Aspergillus, Pencillium.

- Sự chuyển hóa Mn, K: trong tự nhiên Mn tồn tại ở 2 dạng: Mn2+ / Mn3+

( MnO2 ) Mn2+ tan trong nước được cây hấp thụ

Điều kiện acid ( pH = 5,5 ): khử Mn3+  Mn2+

Điều kiện kiềm ( pH = 8,0 ): oxy hóa Mn2+  Mn3+

Đại diện cho vi nấm là: Streptomyces

V. QUY TRÌNH CHUNG NHÂN GIỐNG VÀ SẢN XUẤT VI NẤM CẢI TẠO

- Nhân giống: chọn môi trường thích hợp và tạo điều kiện cho vi nấm phát triển

- Lên men:

VI. HIỆU QUẢ CỦA CHẾ PHẨM VI SINH VẬT ĐỐI VỚI NGÀNH NÔNG

NGHIỆP:

- Cân bằng hệ sinh vật trong môi trường sinh thái

- Tăng độ phì nhiêu cho đất

- Cải tạo đất, tăng năng suất và chất lượng nông sản

- Có tác dụng tiêu diệt sâu hại, côn trùng

- Có khả năng đối kháng, tăng sức đề kháng của cây trồng

- Phân hủy, chuyển hóa các chất hữu cơ bền vững, phế thải công nghiệp làmsạch môi trường

Đơn

vị tính

Nguồn gốc phân bón

Nhóm phân bón

Số quyết định

1 EM - MX

Bacillus sp: 1x109Rhotopseudomonas:

1x106 Lactobacillus sp:

1x107 Sacchromycessp: 1x106

CFU/g

Công tyTNHHsản xuấtvà

thươngmại MaiXuân

Phân

vi sinh

Quyết địnhsố

BNN

2 Vi.EM - MX

Bacillus sp: 1x109Rhotopseudomonas:

1x106 Lactobacillus sp:

1x107 Sacchromycessp: 1x106

CFU/g

Công tyTNHHsản xuấtvà

thươngmại MaiXuân

Phân

vi sinh

Quyết địnhsố

BNN

sản xuấtvà

thươngmại MaiXuân

BNN

4 Tricho-MX

Trichoderma sp: 1x109Streptomyces sp: 1x107Bacillus sp: 1x 108

CFU/g

Công tyTNHHsản xuấtvà

thươngmại MaiXuân

Phân

vi sinh

Quyết địnhsố

BNN

Azospirillumbrasilence: 2x109

Cfu/g

Viện CơđiệnNôngnghiệp

và CôngnghệSau thuhoạch

Phân

vi sinh

Quyết địnhsố

BNN

và CôngnghệSau thuhoạch

Phân

vi sinh

Quyết địnhsố

BNN

7 VSV C§ Ncho lúa

(Azotobacter,Azospirillum,Flavobacter, Bacillus)

>5.106

%

ViệnKHKTNôngnghiệpViệtNam

Phân

vi sinh

Quyết địnhsố

BNN

8 Hữu cơ visinh

P2O5(hh): 2,8 Mùn: 10Axit Humic: 2VSV(N,P): 1.107 mỗichủng

% CFU/g

Công tyHoáchấtQuảngBình

Phân

vi sinh

Quyết địnhsố

BNN

Phânvisinhvật

Quyết định số67/2007/QÐ-BNN

10Trichoderminchuyên cho lúa

Azotobactervinelandii: 2x109;

Bacillus subtilis BS

Trichodermaharsianum: 2x109;

Azospirillumbrasilence: 2x109

Cfu/g

Viện CơđiệnNôngnghiệp vàCôngnghệ Sauthu hoạch

Phânvisinhvật

Quyết định số67/2007/QÐ-BNN

Bacillus subtilis BS

Trichodermaharsianum: 2x109;

Azospirillumbrasilence: 2x109

Cfu/g

Viện CơđiệnNôngnghiệp &

Côngnghệ Sauthu hoạch

Phânvisinhvật

Quyết định số84/2007/QÐ-BNN

12 Maruzen

Lactobacillussporengenes: 1x107Photosynthetic

bacteria: 1x107Pseudomonas sp:

1x107 Streptomycessaraticus: 1x107

cfu/m

l

Công tyTNHHThức ănThuỷ sảnViệtThăng

Phânvisinhvật

Quyết định số10/2007/QÐ-BNN

2. Tam Nông Trichoderma:[3]

Chế phẩm sinh học nấm đối kháng Trichoderma ngòai tác dụng sản xuất

pâhn bón hũu cơ sinh học, hay sử dụng như một lọai thúôc BVTV thì còn có tácdụng để xử lý ủ phân chuồng, phân gia súc, vỏ cà phê, chất thải hũu cơ như rơm,

rạ, rác thải hữu cơ rất hiệu quả

TAM NÔNG TRICHODERMA C.68

- Mỗi gam chế phẩm này có hai triệu bào tử của loài Trichodermakonigii, có khả năng phân giải nhanh chất xơ trong rơm rạ, xác bã thực vật vàphân chuồng

- Hòa tan 1 kg chế phẩm này trong 600 lít nước để xử lý 4 – 5 khốichất hữu cơ Tưới đều trên từng lớp chất hữu cơ dày 10 – 15cm, đậy kín trongvòng từ 1 – 2 tuần, giữ độ ẩm 60% để xạ khuẩn phân giải hoàn toàn chất hữu cơthành chất mùn

- Trải rơm đều trên mặt ruộng mới gặt Hòa 1kg chế phẩm TamNông Trichoderma vô 320 lít nước phun cho 1 ha Khoảng 5 – 7 ngày sau khi xử

lý, cho nước vô ngập gốc rạ, ngâm trong thời gian 1 tuần, sau đó làm đất gieo sạ

vụ mới

- Hòa tan 1 kg chế phẩm này trong 600 lít nước để xử lý 4 – 5 khối

vỏ cà phê khô Tưới đều trên từng lớp vỏ dày 10 – 15cm, đậy kín để giữ độ ẩm60% trong 1 – 2 tuần Sau đó phun nước vừa đủ ẩm, đảo trộn đều và tiếp tục ủkín cho đến khi vỏ cà phê phân giải thành chất mùn

- Đối với loại xác bã hữu cơ còn tươi như thân bắp, đọt mía, dâythanh long… Rắc chế phẩm theo từng lớp xác bã dày từ 10 – 20cm, đậy kín và

giữ ẩm để chất hữu cơ phân giải hoàn toàn thành chất mùn Dùng 1kg chế phẩm

để xử lý 4 - 5 khối chất hữu cơ

- Đối với phân chuồng khô: Hòa tan 1 kg chế phẩm này trong 600 lítnước để xử lý 4 – 5 khối Cách xử lý như đối với vỏ cà phê

- Đối với phân chuồng tươi: Rắc chế phẩm lên từng lớp phân dày 10– 20cm, đậy kín trong vòng 1 – 2 tuần Sau đó đảo trộn, đậy kín và giữ ẩm đểchất hữu cơ phân giải hoàn toàn thành chất mùn

3. Phân hữu cơ truyền thống:[2]

3.1 Thành phần

• Phân chuồng xử lý (gà, bò, cút ): 50%

Humic và các axit hữu cơ từ mùn: 25%

- Cung cấp axit amin, axit humic giúp hệ rễ phát triển mạnh mẽ, tăngđược khả năng hấp thu dinh dưỡng, tiết kiệm phân bón, hạn chế sâu bệnh hạihiệu quả nhất để tiết kiệm chi phí sản xuất.

- Bổ sung trung và vi lượng cân đối cho cây vững cành, lá xanh khỏe, hoađều, trái, hạt bóng đẹp nặng ký

- Tăng năng suất và chất lượng nông sản từ 15 - 30%, cây vững cành, láxanh khỏe, hoa đều, trái, hạt bóng đẹp, nặng ký; cao su mủ nhiều, độ mủ cao

Lưu ý: Bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh sáng trực tiếp

4. Chế phẩm sinh học BIMA (Trichoderma)[1]

- Tạo điều kiện tốt cho vi sinh vật cố định đạm phát triển sống trongđất trồng Kích thích sự tăng trưởng và phục hồi bộ rễ cây trồng.

- Phân giải tốt các chất xơ, chitin, lignin, pectin … trong phế thải hữu

cơ thành các đơn chất dinh dưỡng, giúp cho cây hấp thu được dễ dàng

- Kết hợp với phân hữu cơ có tác dụng cải tạo đất xốp hơn, chất mùnnhiều hơn, tăng mật độ côn trùng có ích và giữ được độ phì của đất

4.3 Quy trình ủ phân chuồng, xác bã thực vật

- Cứ 3–4 kg chế phẩm BIMA; 20 – 30 kg super lân trộn đều với 1 tấnphân chuồng, xác bã thực vật

- Phun dung dịch urê (1 kg urê/100 lít nước ) vào đống ủ cho ướt đều,

độ ẩm đạt 50–55% (dùng tay vắt chặt hỗn hợp trộn, thấy nước rịn ra là được)

- Đảo trộn và đậy bạt, sau 4–5 ngày, nhiệt độ sẽ lên khoảng 60oC Tiếnhành đảo trộn Nếu thấy khô, phun nước vào để tạo độ ẩm.

- Sau 25 – 30 ngày, đảo lại 1 lần, phun nước để đảm bảo độ ẩm 50–55% Nếu phân chưa hoai, ủ tiếp đến 30 ngày sau thì phân hoai hoàn toàn, có thểđem sử dụng

- Sản phẩm phân hữu cơ thu được có thể trộn với phân NPK, urê, superlân, kali và các lọai tro trấu

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 6168 : 1996

Phân bón vi sinh vật giải xenluloza

Cellulose-degraing microbial fertilizer

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các lại phân bón các chủng vi sinh vật sống cókhả năng phân giải xenlluloza và quy định các yêu cầu kỹ thuật, phương phápkiểm tra đánh giá đối với phân bón vi sinh vật phân giải xenluloza

TCVN 6169-1996 Phân bón vi sinh vật Thuật ngữ

3 Yêu cầu kỹ thuật

3.1 Phân bón vi sinh vật phân giải xenluloza phải chứa một hoặcnhiều chủng vi sinh vật có khả năng phát triển trên môi trường chứa nguồncacbon duy nhầt là xenluloza tự nhiên

3.2 Phân bón vi sinh vật phân giải xenluloza có mật độ vi sinh vậtsống phù hợp với quy định trong bảng 1

Bảng1 - Mật độ vi sinh vật

Mật độ vi sinh vật CFU * /g ( hay ml)

Tên chỉ tiêu

phân bónChất mang thanhtrùng

không thanh trùngKhi

xuất xưởng

Cuốihạn bảohành

K

hi xuấtxưởng

Cuốihạn bảohành

1.Vi sinh vật phân giải

xenluloza, không nhỏ hơn

1,0 106 -

CFU*: Đơn vị hình thành khuẩn lạc

3.3 Phân vi sinh vật phân giải xenluloza phải có tác dụng tốt đối vớiđất và cây trồng Hiệu quả của phân bón phải đạt các chỉ tiêu chất lượng đã ghitrên nhãn và được xác định tại phòng thử nghiệm được công nhận hoặc chỉ định3.4 Độ an toàn của các chủng vi sinh vật chứa trong phân phải đượcxác định và công nhận tại các phòng thử nghiệm được công nhận hoặc chỉ định3.5 Thơi gian boat hành của phân bón vi sinh vật phân giải xenlulozakhông ít hơn 6 tháng kể từ ngày xuất xưởng

3.6 Hàm lượng các chất dinh dưỡng và độ ẩm của phân bón vi sinhvật phân giải xenluloza phải được đăng ký tại các cơ qun quản lý nhà nước vềchất lượng và được xác định đánh giá tại các phòng thí nghiệm được công nhậnhoặc chỉ định

4 Lấy mẫu

4.1 Quy định chung

4.1.1 Việc lấy mẫu được tiến hành sao cho mẫu kiểm tran phải là mẫu đạidiện cho cả lô hàng Người lấy mẫu phải được huẩn luyện và có kinh nghiệmtrong việc lấy mẫu

4.1.2 Trong quá trình lấy mẫu, vận chuyển và xử lý mẫu, phải đảm bảotránh sự lây nhiễm từ bên ngoài và phải bảo đảm là mẫu được nguyên trạng nhưban đwuf cho tới khi đem phân tích trong phòng thí nghiệm

4 1.3 Không được bổ xung thêm bất cứ một tác nhận bảo quản, diệt khuẩnhoặc diệt nấm vào mẫu kiểm tra

4.1.4 Mẫu được lấy phải là các bao nguyên gói

4.1.5 Phải tiến hành lấy mẫu ở những nơi không có hơi nước nóng, hoá chấtđộc hại, không có ánh nắng gay gắt hoặc bụi và được đưa ngay vào các dụng cụchứa mẫu