Nghiên Cứu Phân Lập Và Tuyển Chọn Giống Vi Sinh Vật Nội Sinh Từ Vùng Sinh Thái Đất Phù Sa Phục Vụ Cho Sản Xuất Nông Nghiệp Và Bảo Vệ Môi Trường

Vì vậy, việc phát triển ngành nôngnghiệp hữu cơ là phát triển bền vững với việc tăng cường sử dụng phân bón hữu cơ và chế phẩm sinh học trong canh tác nhằm đảm bảo an toàn sinh học và bả

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG

HÀ NỘI - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, có sự hỗ trợ từGiáo viên hướng dẫn là TS Nguyễn Thị Minh Các nội dung nghiên cứu và kếtquả trong đề tài này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứcông trình nghiên cứu nào trước đây Những số liệu trong bảng biểu phục vụ choviệc phân tích, nhận xét, đánh giá do chính tôi tiến hành thí nghiệm thu được.Tôi xin cam đoan các thông tin trích dẫn trong khóa luận đều chỉ rõ xuất xứ,nguồn gốc

Nếu phát hiện có bất kì sự gian lận nào, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệmtrước Hội đồng cũng như kết quả khóa luận của mình

Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2015

Sinh viên

Vũ Thị Ngọc Mai

LỜI CẢM ƠN

Trong qua trình học tập tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt trongquá trình thực tập tốt nghiệp này, tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp

đỡ, tận tình chỉ bảo và động viên của thầy cô giáo, bạn bè và người thân

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô Bộ môn vi sinh vật –Khoa Môi trường, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ tôitrong suốt thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn chân thành tới cô NguyễnThị Minh đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành tốt nghiên cứu của mình Cảm ơncác thầy cô phòng thí nghiệm Jica – Khoa Quản lý đất đai và phòng thực hànhthuộc Bộ môn Công nghệ Sinh học Động vật – Khoa Công nghệ sinh học đã tạođiều kiện giúp đỡ em hoàn thành nghiên cứu này

Em xin gửi lời cám ơn chân thành tới bạn bè, thầy cô và gia đình đã giúp

đỡ, động viên em trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường

Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Ngọc Mai

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC HÌNH x

DANH MỤC HÌNH x

MỞ ĐẦU 1

MỞ ĐẦU 1

Tính cấp thiết của đề tài 1

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tình hình phát triển nông nghiệp trên thế giới và Việt Nam 3

1.1.1 Tình hình phát triển nông nghiệp trên thế giới 3

1.1.1 Tình hình phát triển nông nghiệp trên thế giới 3

1.1.2 Tình hình phát triển nông nghiệp tại Việt Nam 6

1.1.2 Tình hình phát triển nông nghiệp tại Việt Nam 6

1.2 Tác động của sản xuất nông nghiệp tới môi trường 8

1.2.1 Ô nhiễm môi trường đất 8

1.2.1 Ô nhiễm môi trường đất 8

1.2.2 Ô nhiễm môi trường nước 9

1.2.2 Ô nhiễm môi trường nước 9

1.2.3 Ô nhiễm môi trường không khí 10

1.2.3 Ô nhiễm môi trường không khí 10

1.3 Tông quan về đất phù sa 11

1.3.1 Khái niệm và tính chất của đất phù sa 11

1.3.1 Khái niệm và tính chất của đất phù sa 11

1.3.2 Sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng trên đất phù sa 12

1.3.2 Sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng trên đất phù sa 12

1.4 Tổng quan về vi sinh vật nội sinh và chế phẩmsinh học 13

1.4.1 Vi sinh vật nội sinh 13

1.4.1 Vi sinh vật nội sinh 13

1.4.2 Chế phẩm sinh học 14

1.4.2 Chế phẩm sinh học 14

1.5 Tình hình nghiên cứu sử dụng vi sinh vật nội sinh và chế phẩm sinh học trên thế giới và Việt Nam 15 1.5.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng vi sinh vật nội sinh và chế phẩm sinh học trên thế giới 15

1.5.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng vi sinh vật nội sinh và chế phẩm sinh học trên thế giới 15

1.5.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng vi sinh vật nội sinh và chế phẩm sinh học tại Việt Nam 17

1.5.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng vi sinh vật nội sinh và chế phẩm sinh học tại Việt Nam 17

1.6 Cơ sở khoa học của việc sử dụng vi sinh vật đối với sản xuất chế phẩm sinh học 20

1.6.1 Khả năng phân giải chuyển hóa chất hữu cơ(xenlulozo, protein, pectin, tinh bột, lipit) 20

1.6.1 Khả năng phân giải chuyển hóa chất hữu cơ(xenlulozo, protein, pectin, tinh bột, lipit) 20

1.6.2 Khả năng phân giải và chuyển hóa lân 23

1.6.2 Khả năng phân giải và chuyển hóa lân 23

1.6.3 Khả năng cố định nitơ 24

1.6.4 Khả năng sinh chất kích thích sinh trưởng 25

1.6.4 Khả năng sinh chất kích thích sinh trưởng 25

1.6.5 Khả năng kháng sâu bệnh hại 26

1.6.5 Khả năng kháng sâu bệnh hại 26

Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Đối tượng nghiên cứu 27

2.2 Phạm vi nghiên cứu 27

2.3 Nội dung nghiên cứu 27

2.4 Phương pháp nghiên cứu 27

2.4.1 Hóa chất, dụng cụ 27

2.4.1 Hóa chất, dụng cụ 27

2.4.2 Phân lập chủng giống vi sinh vật theo phương pháp pha loãng Koch trên môi trường chuyên tính 28

2.4.2 Phân lập chủng giống vi sinh vật theo phương pháp pha loãng Koch trên môi trường chuyên tính.28 2.4.3 Tuyển chọn giống vi sinh vật bằng cách đánh giá trực tiếp đặc tính sinh học trên môi trường chuyên tính trong điều kiện khác nhau 29

2.4.3 Tuyển chọn giống vi sinh vật bằng cách đánh giá trực tiếp đặc tính sinh học trên môi trường chuyên tính trong điều kiện khác nhau 29

2.4.4 Xác định khả năng tổng hợp kích thích tố auxin (IAA) của vi sinh vật bằng phương pháp Salkowski (1995) 30

2.4.4 Xác định khả năng tổng hợp kích thích tố auxin (IAA) của vi sinh vật bằng phương pháp Salkowski (1995) 30

2.4.5 Định danh sơ bộ các chủng VSV được tuyển chọn 30

2.4.5 Định danh sơ bộ các chủng VSV được tuyển chọn 30

2.4.6 Sản xuất chế phẩm dinh dưỡng từ vi sinh nội sinh và phế thải chăn nuôi dạng lỏng theo phương pháp phối trộn chất mang không thanh trùng 30

2.4.6 Sản xuất chế phẩm dinh dưỡng từ vi sinh nội sinh và phế thải chăn nuôi dạng lỏng theo phương pháp phối trộn chất mang không thanh trùng 30

2.4.7 Thí nghiệm đánh giá hiệu quả của chế phẩm dinh dưỡng vi sinh trên cây trồng 31

2.4.7 Thí nghiệm đánh giá hiệu quả của chế phẩm dinh dưỡng vi sinh trên cây trồng 31

3.4.8 Xử lý số liệu 32

3.4.8 Xử lý số liệu 32

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

3.1 Đặc điểm phân bố và tính chất đất phù sa khu vực Hà Nội 32

3.1.1 Đặc điểm phân bố 32

3.1.1 Đặc điểm phân bố 32

3.1.2.Tính chất của đất khu vực lấy mẫu 33

3.1.2.Tính chất của đất khu vực lấy mẫu 33

3.2 Kết quả phân lập các chủng giống vi sinh vật nội sinh từ vùng đất phù sa 34

3.3 Kết quả tuyển chọn các giống vi sinh vật nội sinh 36

3.3.1 Đánh giá khả năng phân giải lân 36

3.3.1 Đánh giá khả năng phân giải lân 36

3.3.2 Đánh giá khả năng phân giải xenlulozo 38

3.3.2 Đánh giá khả năng phân giải xenlulozo 38

3.3.3 Đánh giá khả năng tổng hợp IAA 40

3.3.3 Đánh giá khả năng tổng hợp IAA 40

3.3.4 Đánh giá khả năng chịu nhiệt của VSV nội sinh 42

3.3.4 Đánh giá khả năng chịu nhiệt của VSV nội sinh 42

3.3.5 Đánh giá khả năng thích ứng pH của các chủng VSV 44

3.3.5 Đánh giá khả năng thích ứng pH của các chủng VSV 44

3.3.6 Đánh giá khả năng phân giải tinh bột của các chủng VSV 45

3.3.6 Đánh giá khả năng phân giải tinh bột của các chủng VSV 45

3.3.7 Đánh giá tính đối kháng của các chủng giống đã chọn 47

3.3.8 Định danh sơ bộ các chủng VSV tuyển chọn được 48

3.3.8 Định danh sơ bộ các chủng VSV tuyển chọn được 48

3.4 Đánh giá chất lượng chế phẩm dinh dưỡng vi sinh 52

3.4.1 Đánh giá hàm lượng các chất có trong chế phẩm dinh dưỡng vi sinh 52

3.4.1 Đánh giá hàm lượng các chất có trong chế phẩm dinh dưỡng vi sinh 52

3.4.2 Hiệu quả của chế phẩm dinh dưỡng đến sinh trưởng và phát triển của cây trồng 52

3.4.2 Hiệu quả của chế phẩm dinh dưỡng đến sinh trưởng và phát triển của cây trồng 52

3.4.3 Hiệu quả của chế phẩm dinh dưỡng đến tính chất của đất 54

3.4.3 Hiệu quả của chế phẩm dinh dưỡng đến tính chất của đất 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

Kết luận 56

Kiến nghị 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

PHỤ LỤC 61

PHỤ LỤC 61

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Bộ NN & PTNT : Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn

IAA : Auxin indole-3-acetic acid

IFOAM : Hiệp hội Nông nghiệp Hữu cơ Quốc tế

VSVTS : Vi sing vật tổng số

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Phần trăm GDP theo lĩnh vực nông nghiệp của một số nước 3

Bảng 1.2: Diện tích và phân bố đất phù sa ở Việt Nam 11

Bảng 2.1: Thành phần môi trường phân lập (Đơn vị: g/l môi trường) 28

Bảng 2.2: Thành phần môi trường đánh giá tinh bột và xenlulozo 29

Bảng 2.3: Chỉ tiêu, phương pháp đánh giá chất lượng đất sau thí nghiệm 31

Bảng 3.1: Tính chất của đất phù sa khu vực lấy mẫu 33

Bảng 3.2 : Kết quả phân lập các giống vi sinh vật nội sinh 34

Bảng 3.3: Đường kính vòng phân giải lân 37

Bảng 3.4: Khả năng phân giải xenlulozo của VSV 39

Bảng 3.5: Khả năng tổng hợp IAA của VSV 40

Bảng 3.6: Khả năng chịu nhiệt của các chủng VSV (CFU/ml×107) 43

Bảng 3.7: Khả năng thích ứng pH của các chủng VSV (CFU/ml×107) 44

Bảng 3.8: Đánh giá hoạt tính phân giải tinh bột của VSV 46

Bảng 3.9: Đặc điểm sinh học của 8 VSV tuyển chọn được 49

Bảng 3.10: Chất lượng chế phẩm dinh dưỡng trước khi phối trộn 52

Bảng 3.11: Một số chỉ tiêu của cây trồng sau thí nghiệm 52

Bảng 3.12: Chất lượng đất trước và sau thí nghiệm 54

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1: Vòng phân giải lân của 2 giống 3RXL và 8CR 38

Hình 3.2: Vòng phân giải xenlulozo của giống 3RCCR và 2RDTR 40

Hình 3.3: Đánh giá khả năng chịu nhiệt của chủng 6CR3 43

Hình 3.4: Đánh giá khả năng thích ứng với pH của chủng 3RDL 45

Hình 3.5: Khả năng phân giải tinh bột của VSV 47

Hình 3.6: Tính đối kháng giữa các chủng tuyển chọn 48

Hình 3.7: Hình thái khuẩn lạc và tế bào chủng 3RCR 51

Hình 3.8 : Hình thái khuẩn lạc và tế bào chủng 6RLR1 52

Hình 3.9: Cây trồng được tưới chế phẩm dinh dưỡng sau 25 ngày 53

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Nền nông nghiệp lúa nước của Việt Nam được hình thành từ nhiều đời nay.Đóng góp của ngành nông nghiệp vào GDP của cả nước là vô cùng to lớn Dovậy, tập trung phát triển nông nghiệp là ưu tiên hàng đầu của cả nước Vùng đấtphù sa màu mỡ là một trong những yếu tố then chốt khiến cho cây trồng ở vùngnày đạt được năng suất cao, nhất là lúa nước Tuy nhiên, trong những năm gầnđây đất phù sa đang bị suy thoái nghiêm trọng Một trong những nguyên nhân là

do người dân tiến hành canh tác không hợp lý, khiến đất bị chai cứng, bạc màulàm giảm khả năng sản xuất và năng suất cây trồng Chính vì thế việc cải tạo đấtphù sa bị ô nhiễm đang là vấn đề được ưu tiên hàng đầu

Ngành nông nghiệp nước ta hiện nay phụ thuộc quá nhiều vào phân bón hóahọc và thuốc bảo vệ thực vật Đây cũng là một trong những nguyên nhân gâythoái hóa đất phù sa, không những vậy còn gây mất cân bằng sinh thái, ô nhiễmmôi trường, tích trữ kim loại nặng trong đất Vì vậy, việc phát triển ngành nôngnghiệp hữu cơ là phát triển bền vững với việc tăng cường sử dụng phân bón hữu

cơ và chế phẩm sinh học trong canh tác nhằm đảm bảo an toàn sinh học và bảo

vệ môi trường mà vẫn đảm bảo năng suất và chất lượng là yêu cầu cơ bản củaphát triển nông nghiệp Việt Nam hiện nay

Vi sinh vật nội sinh là vi sinh vật sống trong mô thực vật được tìm thấy ởvùng rễ, thân, lá, quả của thực vật Vi sinh vật nội sinh xâm nhập vào mô thực vậxuyên qua vùng rễ theo 3 cách là bám ở bề mặt rễ và tìm chách chui vào rễ chínhhay rễ bên thông qua lông hút, giữa các tế bào nhu mô rễ hay biểu bì rễ để sốngnội sinh Chúng cũng có thể xâm nhập vào các mô xuyên qua khí khổng hay các

vị trí bị tổn thương của lá (Roos và Hattingh, 1983) Sau khi xâm nhập vào câychủ có thể tập trung tại vị trí xâm nhập hoặc di chuyển đi khắp nơi trong cây đếncác hệ mạch rễ, thân, lá, hoa (Zinniel và cộng sự, 2002), thúc đẩy các quá trình

chuyển hóa trong cây, sự phát triển lông rễ một cách mạnh mẽ và giam sự kéodài rễ (Harari và cộng sự, 1988), tổng hợp kích thích tố auxin (IAA) tăng cường

sự sinh trưởng của cây trồng (Barbieri và cộng sự, 1986)

Vi sinh vật nội sinh được xem là một trong những đối tượng quan trọng,được phân lập và sàng lọc để sản xuất chế phẩm sinh học Nhờ các đặc tính ưuviệt của chúng đã làm giảm thời gian thích nghi của chế phẩm sinh học đối vớicây trồng Ngoài ra vi sinh vật nội sinh có thể tạo ra nhiều chất kháng sinh đốivới nấm bệnh, kích thích sự sinh trưởng cho cây và đồng thời không ảnh hưởngđến môi trường và sức khỏe cộng đồng

Từ những vấn đề thực tiễn nêu trên mà tôi tiến hành thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu phân lập và tuyển chọn giống vi sinh vật nội sinh từ vùng sinh thái đất phù sa phục vụ cho sản xuất nông nghiệp và bảo vệ môi trường”.

Mục đích nghiên cứu

Phân lập các vi sinh vật nội sinh có nguồn gốc từ vùng sinh thái đất phù sa

có tác dụng kích thích sự phát triển cây trồng, phân giải và chuyển hóa chất hữu

cơ Tạo dinh dưỡng dễ tiêu, chống chịu cao với điều kiện bất lợi, hạn chế bệnhhại và đánh giá đặc tính sinh học của vi sinh vật đó để tuyển chọn được cácchủng vi sinh vật nội sinh có hoạt tính sinh học cao, có tiềm năng ứng dụng chosản xuất nông nghiệp và bảo vệ môi trường

Yêu cầu nghiên cứu

Phân lập được các chủng vi sinh vật nội sinh có nguồn gốc từ vùng sinh tháiđất phù sa Đánh giá đặc tính sinh học của các chủng vi sinh vật nội sinh đã phânlập được, tuyển chọn ra các chủng có hoạt tính sinh học cao đem phối trộn vớidịch dinh dưỡng từ phế thải chăn nuôi dạng lỏng để đem tưới cho cây trồng

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tình hình phát triển nông nghiệp trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Tình hình phát triển nông nghiệp trên thế giới

Lương thực và thực phẩm luôn là vấn đề sống còn của nhân loại Nôngnghiệp luôn đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp lương thực và các loạithực phẩm nuôi sống con người Ngành trồng trọt với lịch sử lâu đời, khôngnhững cung cấp lương thực, thực phẩm cơ bản cho dân số trên toàn thế giới màcòn góp phần làm đa dạng nguồn gen và đa dạng sinh học trên Trái Đất

Bảng 1.1: Phần trăm GDP theo lĩnh vực nông nghiệp của một số nước

Quốc gia GDP (tỉ đô la) Tỷ lệ GDP nông nghiệp

(Nguồn: Kinh tế Mĩ, Wikipedia Việt Nam, 2014)

Đối với các nước đang phát triển thì nông nghiệp là ngành kinh tế mũinhọn, đóng góp phần lớn vào GDP của đất nước Nhưng ngược lại, các nướcphát triển thì lại tập trung vào công nghiệp và dịch vụ nhưng không vì thế mànông nghiệp của họ kém phát triển Thực tế cho thấy sản lượng lượng thực mỗinăm của các nước phát triển là vô cùng lớn

Thống kê từ năm 2007 của Bộ Nông nghiệp Mĩ cho biết Mĩ có tới 2,2 triệutrang trại, với diện tích 3.730.000 km2 Nước Mỹ có khoảng 2,1 triệu trang trại,với diện tích bình quân mỗi trang trại là 446 acres (1 acre= 0,4ha) Các trang trại

chiếm mật độ cao ở một số bang ở vùng Trung Tây nước Mỹ Đối với toàn nước

Mỹ thì diện tích đất trồng trọt chỉ chiếm có 18,01% đất đai, trong đó diện tíchtrồng trọt thường xuyên chỉ chiếm có 0,21% đất đai Tuy vậy nền nông nghiệp

Mỹ cũng đạt được sự dồi dào và đa dạng nhất trên thế giới Có khoảng 7% sốtrang trại thu được bình quân tới từ 250 nghìn đô la trở lên Sản lượng một sốloại nông sản phẩm chính của Mỹ (2006) là: Ngũ cốc - 256 triệu tấn; đậu nành -

65 triệu tấn; lúa mì - 63 triệu tấn; bông - 3,9 triệu tấn; khoai tây - 20 triệu tấn;nho - 6,1 triệu tấn; củ cải đường - 27,7 triệu tấn Sản lượng một số ngành chănnuôi: thịt gia súc - 11,7 triệu tấn; thịt gà - 15 triệu tấn; trứng gà - 5,1 triệu tấn,thịt lợn - 8,5 triệu tấn.Trong cây trồng thì chiếm tỷ lệ cao nhất là ngô, đậu tương,lúa mạch, bông…(FAO, 2006) Cũng giống như nhiều nước khác trên thế giới,trong quá trình phát triển nông nghiệp Mĩ cũng gặp phải các vấn đề phát sinhtrong lĩnh vực nông nghiệp Theo thống kê của FAO, diện tích đất trồng trọtchiếm 18,1% đất đai nhưng đang phải đối mặt với việc suy thoái đất tại một sốvùng có diện tích canh tác thường xuyên Sử dụng máy kéo trên đồng ruộngkhiến đất bị nén chặt, sử dụng máy bay loại nhỏ bón phân và thuốc bảo vệ thựcvật ở các trang trại khiến hàm lượng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật ở cáckhu vực này là tương đối cao

Theo số liệu của Bộ Nông - Lâm - Thủy sản Nhật Bản, diện tích đất nôngnghiệp của Nhật Bản là 4,61 triệu ha, trong đó đất cấy lúa nước là 2,51 triệu ha

và đất trồng cây lâu năm là 32 vạn ha Năm 2014, sản lượng lúa gạo của NhậtBản đạt 7,74 triệu tấn, giảm 1% so với so với năm 2013 (7,85 triệu tấn) Theoước tính của Bộ Nông nghiệp Mĩ (USDA), sản lượng lúa năm 2014 - 2015 là7,68 triệu tấn gạo và nhập khẩu 700 nghìn tấn trong năm 2015 Sản lượng chănnuôi lợn và gia cầm lại giảm dần trong những năm gần đây Riêng sản lượng bòthịt lại tăng dần theo các năm do nhu cầu đối với giống bò thịt của Nhật tăng cao,trung bình mỗi năm số lượng bò tăng từ 1,2 - 1,5 triệu tấn (Bộ Nông - Lâm -Thủy sản Nhật Bản, 2013) Diện tích đất trồng lúa giảm theo dần theo các năm

do diện tích đất dành cho nông nghiệp giảm xuống, tỷ lệ lao động trong nôngnghiệp cũng giảm xuống chỉ còn khoảng 1,572 triệu người trong năm 2015(FAO, 2015) Lượng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng một cách

có khoa học ở Nhật, tuân theo một quy trình nhất định để không ảnh hưởng đếnsức khỏe người tiêu dùng Nền nông nghiệp Nhật Bản đang tiến hành cải cáchnông nghiệp theo hướng hiện đại như trồng thủy canh, sử dụng máy móc tiếtkiệm nguồn nhân lực

Israel là quốc gia Trung Đông chỉ có khoảng 20% diện tích đất có đủ điềukiện thích hợp để làm nông nghiệp Bất chấp điều đó, ngành nông nghiệp vẫnchiếm 2,5% GDP và 3,6% kim ngạch xuất khẩu Dù chỉ có 3,7% tổng lực lượnglao động làm trong ngành nông nghiệp nhưng Israel vẫn có thể cung cấp 95%nhu cầu lương thực trong nước (FAO, 2014) Diện tích trồng cây lương thực lênđến 215 nghìn hecta, trong đó chỉ có 156 nghìn hecta chỉ trồng vào mùa đông.Năng suất bông vải của Israel cao nhất thế giới với 5,5 tấn một hecta Ngoài racác loại trái cây và rau củ cũng được trồng khắp trên cả nước cung cấp thựcphẩm cho người dân bản địa và đem xuất khẩu (Bộ Nông nghiệp Israel, 2010).Vấn đề quan trọng nhất của Israel là không đủ nước cho các hoạt động tưới tiêutrong nông nghiệp Các kỹ thuật tưới tiêu nước này áp dụng đã đem lại nhữnghiệu quả rõ rệt, một số báo cáo trong khoảng từ năm 1999 - 2009 sử dụng ít hơn12% lượng nước tưới tiêu nhưng sản lượng lại tăng 26% (FAO, 2012)

Nông nghiệp hữu cơ là một hệ thống kỹ thuật nuôi trồng kết hợp hướng đến

sự bền vững, tăng cường độ phì của đất và sự đa dạng sinh học Nông nghiệphữu cơ cấm sử dụng thuốc trừ sâu bệnh tổng hợp, thuốc kháng sinh, phân bóntổng hợp, sinh vật biến đổi gien, hoocmon tăng trưởng mà phấn đấu cho sự bềnvững, tăng cường độ phì của đất và sự đa dạng sinh học (USDA, 2014) Kể từnăm 1990, thị trường thực phẩm hữu cơ và các sản phẩm khác đã phát triểnnhanh chóng, đạt 63 tỷ đô la trên toàn thế giới vào năm 2012 (Hiệp hội nôngnghiệp hữu cơ Quốc tế IFOAM, 2013) Nhu cầu này đã thúc đẩy sự gia tăng

tương ứng trong diện tích đất sản xuất nông nghiệp hữu cơ với 8,9% diện tíchđược gia tăng mỗi năm trong giai đoạn 2001- 2011 Năm 2011 đã có khoảng 37triệu hecta đất sản xuất trên thế giới áp dụng nông nghiệp hữu cơ, tương đương0,9% tổng diện tích đất nông nghiệp trên toàn thế giới (IFOAM, 2013).

Năm 2010 toàn thế giới có 160 nước được chứng nhận có sản xuất nôngnghiệp hữu cơ, tăng 6 nước so với năm 2008 Về diện tích, hiện tại có 37,3 triệu

ha nông nghiệp hữu cơ, chiếm 0,9% diện tích đất sản xuất nông nghiệp toàn cầu

Có 2,72 triệu ha cây hàng năm, gồm 2,51 triệu ha ngũ cốc (trong đó có lúa) và0,27 triệu ha rau Tại châu Âu, có 10 triệu ha nông nghiệp hữu cơ với 219.413hộ/trang trại, Mỹ là 1,948 triệu ha, châu Á với 2,8 triệu ha, dẫn đầu là TrungQuốc (1,38 triệu ha) và Ấn Độ (0,78 triệu ha) Giá trị sản phẩm nông nghiệp hữu

cơ của Mỹ năm 2010 đạt 29,0 tỷ đô la, trong đó 10,6 tỷ đô la là rau và quả hữu

cơ, đáp ứng 12% thị phần rau và quả tiêu thụ nội địa Tại châu Á, mặc dù lượngsản phẩm nông nghiệp hữu cơ còn chiếm thị phần nhỏ và chủ yếu tiêu dùng nộiđịa, song các nước đã nhận thức rõ cần phải đầu tư cho nghiên cứu - phát triểnlĩnh vực này (IFOAM, 2010)

1.1.2 Tình hình phát triển nông nghiệp tại Việt Nam

Theo Báo cáo tình hình phát triển nông nghiệp và phát triển nông thôn của

Bộ Kế hoạch và Đầu tư năm 2015 thì giá trị sản xuất nông, lâm nghiệp và thuỷsản năm 2015 tăng 2,62% so với năm 2014, bao gồm: Nông nghiệp đạt 637,4nghìn tỷ đồng, tăng 2,28%; lâm nghiệp đạt 26,6 nghìn tỷ đồng, tăng 7,92%; thuỷsản đạt 194,4 nghìn tỷ đồng, tăng 3,06%.Tổng sản lượng lương thực có hạt toànquốc ước đạt gần 50,5 triệu tấn, tăng nhẹ (+0,6%), tương ứng tăng 319,8 nghìntấn chủ yếu do tăng sản lượng lúa Hè thu và Thu đông vùng Đồng bằng sôngCửu Long

Trong đó khu vực đồng bằng sông Hồng chỉ đứng sau Đồng bằng sông CửuLong về diện tích lúa và sản lượng lương thực, nhưng là vùng có trình độ thâmcanh cao nên năng suất lúa rất cao Tỷ trọng ngành trồng trọt trong tổng giá trị

sản xuất ngành nông nghiệp là 23% Trong ngành trồng trọt chủ yếu là lúa nước,sản lượng lúa chiếm tới 89,21% trong sản lượng lương thực qui thóc 4,22 triệutấn, còn lại là hoa màu lương thực như ngô, khoai, sắn Ngoài ra trong vùng cònphát triển các cây công nghiệp khác như lạc, đậu tương có thể trồng xen canh,gối vụ Cây công nghiệp chủ yếu là đay chiếm 55% diện tích đay cả nước và cóichiếm 41,28 % diện tích cói cả nước Trong các cây lương thực, lúa có ý nghĩaquan trọng nhất cả về diện tích và sản lượng Hàng năm, Ðồng bằng sông Hồng

có hơn 1 triệu ha đất gieo trồng lúa Với con số này, lúa chiếm 88% diện tích câylương thực của vùng và chiếm khoảng 14% diện tích gieo trồng lúa của cảnước.Rau các loại có diện tích gieo trồng hơn 7 vạn ha, chiếm 27,8% diện tíchrau cả nước, tập trung chủ yếu ở vành đai xung quanh các khu công nghiệp vàthành phố Nguồn thực phẩm của vùng đồng bằng phụ thuộc nhiều vào ngànhchăn nuôi, nhất là chăn nuôi gia súc nhỏ, gia cầm và nuôi trồng thuỷ sản

Về sản xuất nông nghiệp hữu cơ theo khái niệm hiện tại của Hiệp hội nôngnghiệp hữu cơ Quốc tế (IFOAM) thì còn rất mới mẻ Theo số liệu của IFOAMcông bố năm 2012, năm 2010 Việt Nam có 19.272 ha sản xuất nông nghiệp hữu

cơ được chứng nhận (tương đương 0,19% diện tích canh tác), cộng với 11.650 hamặt nước nuôi trồng thủy sản hữu cơ/ sinh thái và 2.565 ha rừng nguyên sinh đểkhai thác các sản phẩm hữu cơ tự nhiên Theo báo cáo của Hiệp hội Nông nghiệphữu cơ Việt Nam năm 2012 thì ước đạt khoảng 12 - 14 triệu USD Các sản phẩmhữu cơ đang được xuất khẩu là chè, tôm, gạo, quế, hồi, tinh dầu, tuy nhiên sốlượng còn rất hạn chế

Hiện nay nước ta chưa có hệ thống các tiêu chuẩn quốc gia và khung pháp

lý cho sản xuất, chứng nhận và giám sát chất lượng sản phẩm nông nghiệp hữu

cơ Đầu năm 2007, Bộ NN - PTNT ban hành Tiêu chuẩn ngành số 10 TCVN 602

- 2006 cho các sản phẩm hữu cơ tại Việt Nam nhưng tiêu chuẩn này còn rấtchung chung, đồng thời kể từ đó đến nay vẫn chưa có hướng dẫn cụ thể cho việccấp chứng nhận hữu cơ Thị trường nội địa cho sản phẩm nông nghiệp hữu cơ

hiện chưa phát triển Hiện không có số liệu thống kê chi tiết về chủng loại và sốlượng sản phẩm hữu cơ được sản xuất và tiêu thụ hàng năm, tuy nhiên dễ nhậnthấy rằng các sản phẩm rau hữu cơ là để tiêu thụ nội địa, còn các sản phẩm hữu

cơ khác như chè, tôm, gạo là để xuất khẩu

1.2 Tác động của sản xuất nông nghiệp tới môi trường

1.2.1 Ô nhiễm môi trường đất

Hoạt động sản xuất nông nghiệp đem lại những nguồn lợi vô cùng lớn chonền kinh tế của đất nước nhưng thay vì đó môi trường khu vực nông thôn lạiphải đang đối mặt với tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng mà khó có thể xử lý mộtcách nhanh chóng

Việc sử dụng phân bón hóa học không đúng nguyên tắc là nguyên nhân chủyếu làm ô nhiễm môi trường đất Lượng phân bón còn dư thừa lại trong đất làmmất cấu trúc đất, gây chai cứng đất, thay đổi đặc tính pH, tăng hàm lượng kimloại nặng Thuốc bảo vệ thực vật có chứa các hợp chất có độc tính lớn, tồn tại lâudài theo thời gian, ảnh hưởng tới hệ sinh thái tự nhiên và sức khỏe của conngười

Từ năm 1985 tới nay, diện tích trồng trọt trên cả nước chỉ tăng trên 57%,nhưng lượng phân bón sử dụng tăng tới 517% Năm 2000, lượng phân bón sửdụng khoảng 4 triệu tấn thì năm 2011 số lượng này trong cả nước đã tăng trên 9triệu tấn các loại Và trong vòng 10 năm qua, lượng thuốc bảo vệ thực vật(BVTV) tăng gấp 2,5 lần, số loại thuốc đăng ký sử dụng tăng lên 4,5 lần.Ngườinông dân không hề tuân thủ theo các nguyên tắc đảm bảo an toàn khi sử dụngthuốc bảo vệ thực vật Đây là nguyên nhân của tình trạng ngộ độc thực phẩm kéodài từ nhiều năm nay trong các bếp ăn tập thể, trường học Vẫn còn từ 30- 60%nông dân ta chỉ thực hiện thời gian cách ly đến lúc thu hoạch từ 1-3 ngày, 25-43% cách ly từ 4-6 ngày, trong khi phần lớn thuốc BVTV cần thời gian cách lytối thiểu từ 7-14 ngày Trong nghiên cứu của Viện Bảo vệ thực vật cho biết,lượng thuốc còn bám lại trên vỏ bao bì trung bình chiếm tới 1,85 % tỉ trọng bao

bì Như vậy, dựa trên số lượng thuốc BVTV sử dụng hàng năm thì môi trườngViệt Nam đã ngẫu nhiên “đón nhận” khoảng 195 tấn thuốc BVTV (Viện Bảo vệthực vật, 2010) Lượng chất độc này nếu đem ra cân đong đo đếm về tác hại tớisức khỏe con người là không thể tính được

Hoạt động khai hoang, chặt phá rừng làm nương rẫy gây xói mòn, rửa trôi,nhiễm phèn, nhiễm mặn trong đất.Theo thống kê của Bộ NN & PTNT, hiện nước

ta có tổng diện tích rừng là 13.118.773 ha, trong đó rừng tự nhiên là 10.348.591

ha và rừng trồng là 2.770.182 ha Trong số đó, hơn một nửa diện tích rừng tựnhiên của nước ta thuộc loại rừng nghèo hoặc tái sinh, trong khi rừng già và rừngtán kín chỉ chiếm trên 9% Thống kê mới nhất của Cục Kiểm lâm đến tháng9/2010 có 1.553,68 ha rừng bị chặt phá và 5.364,85 ha rừng bị cháy Diện tíchrừng tự nhiên của nước ta đang suy giảm với tốc độ chóng mặt và độ che phủ củarừng ở khu vực miền Trung đã bị suy giảm nghiêm trọng Hiện nay, độ che phủcủa rừng chỉ còn chưa đầy 40%, trong đó diện tích rừng nguyên sinh chỉ còn10% (Tổng cục Lâm nghiệp, 2010)

- Các chất thải rắn trong quá trình chăn nuôi thải bỏ ra ngoài môi trường màchưa được xử lý, dùng phân tươi để tưới hoặc bón cho cây trồng làm đất bịnhiễm các loại vi khuẩn, kí sinh trùng ảnh hưởng tới sức khỏe con người (Theobáo cáo thống kê tại Hội nghị môi trường toàn quốc lần thứ IV, 2015)

1.2.2 Ô nhiễm môi trường nước

Ngoài ảnh hưởng đến môi trường đất, hoạt động sản xuất nông nghiệp cũngảnh hưởng một phần nào đó đến môi trường nước mặt và nước ngầm

Sử dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật quá liều lượng cầnthiết, khi mưa xuống sẽ chảy ra các con sông phá hủy môi trường sinh thái,lượng chất hóa học còn dư thừa ngấm xuống tầng nước ngầm làm ô nhiễmnguồn nước ngầm

Khu vực xã Mỹ Hòa, huyện Kim Bồi, tỉnh Hòa Bình, trong những năm 90của thế kỷ trước đã sử dụng thuốc DT666, một loại thuốc diệt trừ sâu bọ cực độc

Khi không sử dụng hết đã đem chôn với số lượng lớn Theo thời gian chất độc đãthấm xuống tầng nước ngầm làm ô nhiễm nguồn nước ngầm của khu vực này.99% giếng nước trong xã không đạt tiêu chuẩn Không những vậy người dân sửdụng nước giếng để sinh hoạt lâu ngày đã mắc nhiều căn bệnh ảnh hưởng đếnsức khỏe như viêm loét, ung thư (Hân Nguyễn, 2015).

Vứt chất thải rắn, chai lọ thuốc trừ sâu đã qua sử dụng ra nguồn nước.Người dân sau khi sử dụng thuốc bảo vệ thực vật vỏ bao bì không để gọn lại rồi

xử lý riêng mà đem vứt hẳn xuống sông, kênh, mương gần khu vực trồng trọt.Theo Chi cục Bảo vệ Thực vật tỉnh Bạc Liêu, mỗi năm người dân khu vực nàythải ra môi trường từ 90 - 120 tấn rác thải là các loại bao bì bảo vệ thực vật.Trong cuộc phát động chiến dịch “Môi trường xanh - Cuộc sống xanh” của tỉnh

An Giang đã thu gom được 3,5 tấn vỏ bao bì thuốc bảo vệ thực vật ngoài môitrường (Chi cục bảo vệ Thực vật tỉnh An Giang, 2015)

1.2.3 Ô nhiễm môi trường không khí

Không những ô nhiễm môi trường đất, nước hoạt động nông nghiệp cònảnh hưởng đến môi trường không khí Tác động đến môi trường không khí thểhiện ở việc phát sinh hàm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính, đốt phế phụ phẩmnông nghiệp, mùi thuốc trừ sâu khi sử dụng quá liều lượng

Hoạt động trồng trọt phát sinh hàm lượng khí lớn CO2, CH4 một phần doquá trình quang hợp của cây trồng, một phần do hoạt động trồng lúa nướcdotrong thời gian ngập nước sẽ phát sinh hàm lượng lớn CH4, ngoài ra còn có quátrình lên men thức ăn trong dạ dày của gia súc (Đặng Thị Kim Chi, 2006)

Phế phẩm nông nghiệp không được xử lý mà đốt trực tiếp ngay trên đồngruộng gây khói bụi Khu vực ngoại thành Hà Nội, các vùng như Quốc Oai,Chương Mỹ, Hoài Đức đốt trực tiếp rơm rạ trên đồng ruộng để lấy tro bón câykhiến khói tràn ra các khu vực xung quanh, khu vực đại lộ Thăng Long, khói cònlan đến khu đô thị ảnh hưởng đến tầm nhìn của người tham gia giao thông Khói

rơm kết hợp với hiện tượng sương mù bức xạ khiến lớp mù càng dày và thời giantan kéo dài (Dũng Sơn, 2015).

1.3 Tông quan về đất phù sa

1.3.1 Khái niệm và tính chất của đất phù sa

Những loại đất được hình thành do vật liệu phù sa (Fluvic) của các sông,suối bồi đắp trong vòng từ mặt đất đến độ sâu ít nhất 125cm, không có tầng sinhphèn, không bị nhiễm mặn được xếp vào nhóm này (FAO-UNESCO, 1998).Quá trình bồi đắp vật liệu phù sa là quá trình chính, ngoài ra còn có quátrình chua hóa, glây hóa, bạc màu hóa, quá trình tích lũy sắt tạo tầng loang lổ đỏvàng

Bảng 1.2: Diện tích và phân bố đất phù sa ở Việt Nam

(Nguồn: Niên giám Thống kê, 2002)

Lượng đất phù sa ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long là cao nhất, nguồnnước phù sa được cung cấp nhờ con sông Mê Kông chảy từ Trung Quốc đi quacác nước Myanmar, Thái Lan, Lào, Campuchia, Việt Nam và chảy ra biển Đông.Đây cũng là vựa lúa của cả nước với sản lượng lúa đạt đến 25,7 triệu tấn năm

2015 (Tổng cục Thống Kê, 2015)

Đứng thứ hai là khu vực đồng bằng sông Hồng với tỷ lệ diện tích đất phù sa

là 22,45%, sông bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam,Trung Quốc và đổ ra biển Đông.Nhờ có hàm lượng phù sa được cung cấp mỗi năm mà sản lượng lúa của khu vựcnày đứng thứ hai cả nước với 11,5 nghìn ha (Tổng cục Thống kê, 2015)

Theo phân loại đất của FAO - UNESCO nhóm đất phù sa được chia rathành 5 nhóm nhỏ:

+ Đất phù sa trung tính ít chua: Eutric Fluvisols (Fle)

+ Đất phù sa chua: Dystric Fluvisols (Fld)

+ Đất phù sa glây: Gleyic Fluvisols (Flg)

+ Đất phù sa mùn: Umbric Fluvisols (Flu)

+ Đất phù sa có tầng đốm rỉ: Cambic Fluvisols (Flb)

Đất phù sa khu vực sông Hồng diện tích khoảng 790.700 ha (bao gồm cảlưu vực sông Hồng và sông Thái Bình) Thủy chế sông thất thường, mùa mưa cólưu lượng nước khoảng 30.000 m3/giây, mùa khô lưu lượng nước chỉ khoảng 460

m3/giây Do hệ thống đê điều nên một số vùng không được bồi đắp phù sa vì vậyđịa hình không được bằng phẳng, lượng phù sa hầu hết được đổ ra biển nên ởcửa sông mỗi năm đất có thể lấn biển từ 70-100 mét Thành phần hóa học củacặn phù sa này rất phong phú với các chất tổng số: SiO2 55-65%, R2O3 25-30%,

N 0,2-0,3%, P2O5 0,4-0,6%, Na2O + K2O 2-3%, CaO + MgO 2-2,5%, pH=7-7,5(Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp, 2008)

1.3.2 Sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng trên đất phù sa

Lượng đất phù sa hàng năm cung cấp nhờ quá trình rửa trôi các chất mùn,chất hữu cơ từ thượng nguồn xuống hạ nguồn là rất lớn Lượng phù sa sôngMêkông ước tính khoảng 160-165 triệu tấn/năm, cung cấp 26 nghìn tấnphotphat/năm cho vùng đồng bằng sông Mê Kông Lượng phù sa của sông Hồngcũng rất lớn, khoảng 100 triệu tấn/năm tức là gần 1,5 kg phù sa trên một métkhối nước Đây là nguồn dinh dưỡng quan trọng khiến cây trồng phát triển khỏemạnh và đạt năng suất cao Cũng chính vì lẽ đó mà hai khu vực đồng bằng sôngHồng và đồng bằng sông Cửu Long là hai vựa lúa lớn nhất của cả nước với năngsuất trung bình hàng năm lên tới 4,33 triệu tấn và 50,2 triệu tấn (Tổng cục thống

kê, 2015)

Đất phù sa còn là loại đất thuận lợi cho việc trồng các loại rau quả Tổngdiện tích trồng rau, đậu trên cả nước đạt trên 800 nghìn ha trong năm 2013 gấp

hơn 4 lần so với năm 1991 (Bộ NN & PTNT, 2014) Đồng bằng sông Hồng làvùng sản xuất lớn nhất, chiếm khoảng 29% sản lượng rau toàn quốc Đồng bằngsông Cửu Long là vùng trồng rau lớn thứ 2, chiếm 23% sản lượng rau của cảnước Cũng trong giai đoạn từ đầu thập kỷ 90, tổng sản lượng rau đậu các loại đãtăng tương đối ổn định từ 3,2 triệu tấn năm 1991 lên đạt xấp xỉ 10,2 triệu tấnnăm 2013(Tổng cục Thống kê, 2014) Hướng phát triển trong những năm tới củangành rau quả là quy hoạch các vùng sản xuất theo hướng sản xuất rau an toàntheo nền nông nghiệp hữu cơ Tuy nhiên diện tích quy hoạch sản xuất rau antoàn của cả vùng đồng bằng sông Hồng mới đạt 14816 ha (chiếm 13% tổng diệntích rau), diện tích được chứng nhận đủ điều kiện để sản xuất rau an toàn chỉ có6.755ha (Cục Trồng trọt, 2015).

Bên cạnh rau, diện tích cây ăn quả cũng tăng nhanh trong thời gian gần đây.Tính đến năm 2013, diện tích cây ăn quả đạt trên 786 nghìn ha Trong đó, đồngbằng sông Cửu Long là vùng cây ăn quả quan trọng nhất của Việt Nam đạt 298nghìn ha, chiếm 37,9% diện tích cây ăn quả của cả nước (Bộ NN & PTNT,2014) Những năm gần đây, diện tích cây ăn quả có tốc độ phát triển chậm (chỉhơn 1%/năm) Tuy nhiên, nhờ sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, chuyển đổigiống cây trồng, sản xuất chuyên canh và trình độ canh tác của nhà vườn đượcnâng cao nên năng suất chất lượng cây ăn quả tăng trưởng mạnh (3 - 4%/năm)(Cục Trồng trọt, 2014)

1.4 Tổng quan về vi sinh vật nội sinh và chế phẩmsinh học

1.4.1 Vi sinh vật nội sinh

Vi sinh vật nội sinh là vi sinh vật trải qua phần lớn vòng đời sống bên trongcây trồng (Quispel, 1992) Từ vùng rễ, chúng xâm nhập vào mô thực vật Vùng

rễ là nơi tiếp giáp giữa rễ thực vật và đất, nơi lắng đọng các chất hữu cơ và là nơixuất phát của các môi trường sống và các nguồn sống khác nhau cho các vi sinhvật đất Thực vật có thể thay đổi vùng rễ của chúng nhờ sự hấp thụ các chất dinhdưỡng, độ ẩm, oxy từ vùng rễ và các chất do rễ tiết ra Đặc tính quan trọng của

các dịch rễ là có tỷ lệ C/N cao nên có thể đẩy mạnh sự phong phú của các vikhuẩn cố định đạm trong vùng rễ (Döbereiner, 1974) Ngược lại, vi sinh vậtvùng rễ có thể ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của cây do sự tác động củachúng đến giá trị của các chất dinh dưỡng, sự phát triển và hình thái rễ (Harari vàcộng sự, 1988).

Sau khi xâm nhập vào cây chủ, các vi sinh vật nội sinh có thể tập trung tại

vị trí xâm nhập hay di chuyển khắp nơi trong cây đến các tế bào bên trong, vàocác khoảng trống gian bào hay vào trong hệ mạch (Zinnel và cộng sự, 2002).Mật số của quần thể vi sinh vật nội sinh rất biến động, phụ thuộc chủ yếu vàoloài vi sinh và kiểu di truyền của cây chủ nhưng cũng phụ thuộc vào giai đoạnphát triển của cây chủ và các điều kiện môi trường (Pillay và Nowak, 1997)

Vi sinh vật nội sinh không gây hại cho cây chủ, mà trái lại chúng có thểthúc đẩy sự phát triển của cây trồng bằng cách sản xuất các chất kích thích sựsinh trưởng thực vật và sự cố định đạm từ không khí Hơn nữa, một số dòng visinh vật nội sinh có thể giúp cho cây chủ kháng lại mầm bệnh (Benhamou vàcộng sự, 1996) và kích thích cây trồng chống chịu với nhân tố vô sinh và hữusinh (Hallmann và cộng sự, 1997)

1.4.2 Chế phẩm sinh học

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO) đã định nghĩa

chế phẩm sinh họcnhư sau: “Chế phẩm sinh học là các vi sinh vật sống mà khi

dùng với liều lượng thích hợp có thể mang lại lợi ích cho hoạt động sống của cây trồng và sinh vật” (Báo cáo của FAO/WHO, 2001) Sử dụng chế phẩm sinh

học không gây ảnh hưởng tiêu cực tới sức khỏe con người, vật nuôi và cây trồng,không gây ô nhiễm môi trường sinh thái mà còn có tác dụng cân bằng hệ sinhthái vi sinh vật và dinh dưỡng trong môi trường đất nói riêng và môi trường nóichúng Theo báo cáo của FAO/ WHO năm 2001, các chế phẩm sinh học ứngdụng trong nông nghiệp hiện nay cơ bản được chia làm 3 nhóm sản phẩm với cáctính năng khác nhau:

+ Nhóm chế phẩm sinh học ứng dụng cho việc phòng trừ sâu bệnh hại câytrồng.

+ Nhóm chế phấm sinh học dùng cho sản xuất phân bón hữu cơ sinh học,phân hữu cơ vi sinh, chất kích thích tăng trưởng bón cho cây trồng

+ Nhóm chế phẩm sinh học dùng cho cải tạo đất, xử lý phế thải nôngnghiệp

Nhóm phân bón hữu cơ sinh học, phân hữu cơ vi sinh được sự trợ giúp của

vi sinh vật chuyên biệt có khẳ năng thúc đẩy nhanh quá trình chuyển hóa các phếthải hữu cơ thành phân bón Thông thường trong chế phẩm sinh học dạng nàythường chứa các vi sinh vật có khả năng phân hủy xenlulozo, cố định đạm, phângiải và chuyển hóa lân Ngoài ra một số sản phẩm khác còn có tác dụng tốttrong việc phòng trừ sâu bệnh ở một số loại cây (FAO/WHO, 2001)

1.5 Tình hình nghiên cứu sử dụng vi sinh vật nội sinh và chế phẩm sinh học trên thế giới và Việt Nam

1.5.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng vi sinh vật nội sinh và chế phẩm sinh học trên thế giới

Năm 1868, nhà khoa học Hà Lan M.W Beijrick đã phân lập được loài vikhuần sống cộng sinh trong nốt sần ở rễ cây thuộc bộ đậu, ông đã đặt tên là

Basilusradicicola Năm 1889, vi khuẩn này được xếp vào chi Rhizobium

(B.frank, 1989) Rhizobium thuộc loại hảo khí ưa pH trung tính hoặc kiềm (pH từ

6,6 - 7,5), nhiệt độ thích hợp 24- 26ºC Chúng xâm nhập vào rễ cây họ đậu thôngqua lông hút, đôi khu qua vết thương ở vỏ rễ Dưới ảnh hưởng của vi khuẩn, rễtiết ra enzyme polyalacturonase phân hủy thành lông hút tạo điều kiện cho vikhuẩn xâm nhập vào rễ Theo tính toán của các nhà khoa học nhóm vi khuẩn này

có khả năng cung cấp cho cây 80 - 120 kg N/ha (Yanni và cộng sự, 1997)

Alvaro (2009) đã phân lập được 2 chủng vi khuẩn tù rễ cỏ ở Tây Ban Nha

có hoạt tính phân giải phosphate và kích thích sinh trưởng đối với cây trồng

thuộc chi mới là Acenitobacter.

Vi khuẩn cố định đạm giúp tăng năng suất cây trồng từ 15-54% (Favilli

và cộng sự, 1987) Chúng được phân lập từ các giống cây họ Đậu, cây ngô,lúa Các nhóm vi khuẩn này được ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp ởnhiều nước trên thế giới: Mỹ, Ấn Độ, Thái Lan đã đạt được kết quả khá cao

Vi khuẩn cố định đạm bổ sung lên thực vật là nguồn cung cấp đạm hữu hiệu

có thể thay thế đạm dạng ure dùng cho trồng lúa và các loại ngũ cốc khác(Yanni và cộng sự, 1997)

Vi khuẩn Azospirillum sống tự do hoặc cộng sinh với rễ cây trồng, nó phát triển mạnh trên vùng rễ lúa Azospirillum irakense được phân lập từ rễ lúa (Kapulnik và cộng sự, 1983) Vi khuẩn Azospirillum có khả năng cố định đạm và

tiết các chất điều hòa sinh trưởng như IAA làm tăng chiều dài, thể tích và sốlượng rễ, nhờ đó giúp cây tăng khả năng hấp thụ nước và chất khoáng Ở Isarel,

40 thí nghiệm (1979 – 1986) được tiến hành trên các ruộng trồng ngô, lúa mì, lúa

miến, cỏ gia súc và cây lấy hạt Khi bổ sung Azospirillum đối với ngô, 7 trong 12

thí nghiệm năng suất tăng 20- 30% so với đối chứng (Zaddy và cộng sự, 1994)

Ở Ý, trong 18 thí nghiệm, bổ sung Azospirillum lên lúa mì làm tăng sản lượng 10

- 40% (Reynders và Vlassak, 1982) Ở Pháp bắt đầu vào năm 1980, vai trò quan

trọng của Azospirillum đối với nông nghiệp được kiểm chứng trong thí nghiệm nhà lưới và ngoài đồng Các dòng vi khuẩn Azospirillum có khả năng cố định

đạm được dùng để sản xuất phân bón vi sinh cho cây lúa Chúng dùng để xử lýhạt, cây mạ trên cánh đồng Ngoài khả năng cố định đạm chúng còn giúp cây

chống chịu được hạn Azospirillum làm tăng sản lượng lúa một cách đáng kể 32

– 81% (Mirza và cộng sự, 2000) Ở cây lúa mì, chiều dài rễ, bề mặt rễ và các

chất khoáng trong cây được tăng lên nhờ bổ sung loài A brasilense và tổng

lượng N cố định chiếm 58,9% từ N2 (Kapulnik và cộng sự, 1983)

Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiều vi sinh vật nội sinh giữ vai trò quantrọng trong sản xuất lúa, lúa mì, mía và làm giảm lượng phân đạm cần thiết cho

trồng trọt Yanni và cộng sự(1997) sử dụng Rhizobium bổ sung cây lúa đã tạo ta

144 kg N/ha, Burkholderia MG43 bổ sung vào cây mía cung cấp hơn 1/2 lượng

phân bón cần thiết cho cây, đạt 140 kg N/ha

Theo kết quả nghiên cứu của Sundara và cộng sự (2002) dòng vi khuẩn hòa

tan lân Bacillus megaterium var phosphaticum được áp dụng trong canh tác mía

đã làm tăng mật số vi khuẩn vùng rễ và làm tăng lượng P hữu dụng cung cấp chocây Ngoài ra, khi kết hợp bổ sung vi khuẩn với phân bón hóa học, vi khuẩn hòatan lân đã làm giảm lượng phân bón khoảng 25% so với nghiệm thức đối chứng

Ngô được bổ sung vi khuẩn Bacillus sp giúp cho cây tăng chiều cao, chiều dài rễ,

trọng lượng rễ và thân một cách đáng kể và năng suất tăng hơn 30% so vớikhông bổ sung vi khuẩn (Muhammad và cộng sự, 2013)

Các kết quả nghiên cứu cho thấy các dòng vi khuẩn sống vùng rễ hoặc nội

sinh ở thực vật, đại diện là cây lúa như: Rhizobium, Azotobacter, Pantoae

agglomerans, Pseudomonas fluorescens, Bacillus subtilis và Paenibacillus ngoài

khả năng cố định đạm, hòa tan lân còn có khẳ năng tiết ra các chất điều hòa sinhtrưởng kích thích sự phát triển thực vật: IAA, cytokinin, gibberellin, được ứngdụng trong sản xuất nông nghiệp (Bernard, 2012) Malik và cộng sự, 1994 đã sử

dụng các vi khuẩn Azotobacter, Azospirilium, Acetobacter, Bacillus và

Pseudomonas giúp cây lúa nước phát triển tốt và gia tăng so với đối chứng và sự

tổng hợp IAA của những vi khuẩn này giúp rễ lúa phát triển nhiều hơn để hấpthu nhiều nước và chất dinh dưỡng

1.5.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng vi sinh vật nội sinh và chế phẩm sinh học tại Việt Nam

Phạm Quang Thu và cộng sự (2013) đã phân loại được 8 chủng vi khuẩn và

13 chủng vi nấm nội sinh từ 35 dòng Keo tai tượng khảo nghiệp tại Thừa ThiênHuế, trong đó có 15 chủng gồm vi khuẩn và nấm nội sinh trên tổng số 21 chủng

ức chế nấm Corticium salmonicolor ở mức độ mạnh và rất mạnh Cặn dịch chiết

từ lá bằng dung môi hữu cơ methanol và methylene chloride của các dòng Keotai tượng cũng có hiệu lực ức chế sự phát triển của nấm gây bệnh khác nhau Có

26 dòng trên tổng số 35 dòng Keo tai tượng có hợp chất hóa học từ cặn dịch

chiết methanole hoặc từ cặn dịch chiết methylene ức chế nấm Ceratocystis sp ở

mức độ mạnh và rất mạnh Ngoài ra trong số 35 giống được phân lập từ dòngKeo tai tượng thì có tới 28 giống có khả năng ức chế được hai loại nấm gây bệnh

Ceratocysits sp và Corticium salmonicolor ở mức độ mạnh và rất mạnh.

Trần Thanh Phong (2012) đã phân lập được 33 dòng vi khuẩn nội sinhtrong cây khóm ở huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang Trong đó đã xác định được

có 9 dòng vi khuẩn Burkholderia tropica Trong 9 dòng vi khuẩn này có 4 dòng

có các đặc tính tốt như khả năng cố định đạm, phân giải lân và tổng hợp IAAcao Tiến hành đem 4 dòng vi khuẩn có đặc tính sinh học tốt làm phân bón visinh bón cho khóm, thay thế cho 50% lượng phân đạm hóa học, sự sinh trưởng,năng suất, chất lượng khóm tương đương bón 300 kg N/ha, hàm lượng nitrattrong trái thấp, đáp ứng được tiêu chuẩn xuất khẩu

Nguyễn Hữu Hiệp và Nguyễn Thị Mai Khanh (2010) tiến hành phân lậpđược 78 chủng vi khuẩn trên cây ngô (rễ, thân, lá) Trong đó có 13 chủng là vi

khuẩn Azospirillum lipoferum và 2 chủng là vi khuẩn Burkholderia

vietnamiensis Các chủng này có khả năng cố định đạm, tiết kiệm lượng đạm bón

cho cây trồng

Nguyễn Thị Huỳnh Như và cộng sự (2013) đã tiến hành phân lập được 43dòng vi khuẩn nội sinh từ rễ cây chuối trồng tại một số tỉnh đồng bằng sông CửuLong như Cần Thơ, Vĩnh Long, Bến Tre, Trà Vinh và Hậu Giang Tất cả cácdòng vi khuẩn phân lập được đều có khả năng tổng hợp chất kích thích sinhtrưởng IAA và cố định đạm

Trung tâm nghiên cứu vi sinh vật thuộc trường Đại học Quốc gia Hà Nộikết hợp với phòng Công nghệ Vi sinh vật thuộc Viện Vi sinh vật học trường Đạihọc Tổng hợp Bonn – Cộng hòa Liên bang Đức đã sản xuất chế phẩm

Azospirillum cố định đạm bổ sung trên cây lúa nước trước khi cấy giúp giảm

lượng phân bón hóa học (Nguyễn Phước Tương, 1989)

Lâm Bạch Vân (2008) bổ sung dòng vi khuẩn cố định đạm

Azospirillumlipoferum lên cây lúa và khoai lang đã làm tăng năng suất và tiết

kiệm được 45 kg N/ha

Hai dòng vi khuẩn cố định đạm (Azospirillum lipoferum và

Pseudomonasstutzeri) bổ sung trên lúa ở dạng lỏng hoặc dạng viên kết hợp 50%

phân bón hóa học đã thu năng suất tương đương với công thức bón 100% phânbón hóa học, đồng thời hàm lượng protein trong gạo tăng (Lê Thị Diễm Ái,2010)

Sử dụng phân vi sinh chứa các dòng vi khuẩn Burkholderia tropicalis, B.

tropica (được phân lập từ cây khóm) kết hợp với 150 kg N, 60 kg P2O5 và 200 kg

K2O/ha bón cho cây khóm làm tăng kích thước, khối lượng và năng suất khómtương đương bón 300 kg N/ha (Trần Thanh Phong và Cao Ngọc Điệp, 2012)

Vi khuẩn Pseudomonas spp ngoài khả năng hòa tan lân còn có khả năng

tổng hợp IAA cho hiệu quả tích cực trên cây đậu nành (Nguyễn Hữu Hiệp vàCao Ngọc Điệp, 2004)

Viện Sinh học Nông nghiệp – Học viện Nông nghiệp Việt Nam với sự giúp

đỡ của các chuyên gia vi sinh vật của Đại học Khoa học Tự nhiên đã dày côngnghiên cứu và chế tạo thành công chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu tại Việt Nam và

đã đặt tên là EMINA Trong đó, có cụm từ EM (vi sinh vật hữu hiệu) và INA làtên viết tắt của Viện Sinh học Nông nghiệp (Institute of Agrobiology) Trên cơ

sở các kết quả nghiên cứu của đề tài cấp Nhà nước cùng với kết quả thực hiện dự

án cấp Bộ Giáo dục và Đào tạo “Hoàn thiện qui trình sản xuất và ứng dụng cácchế phẩm vi sinh vật hữu hiệu ( EMINA) phục vụ trồng trọt, chăn nuôi, nuôitrồng thủy sản và xử lí môi trường” Viện Sinh học nông nghiệp – Đại học NôngNghiệp Hà Nội đã hoàn thiện quy trình chế tạo và sử dụng chế phẩm EMINAtrên nhiều lĩnh vực môi trường và nông nghiệp Chế phẩm vi sinh vật hữu hiệuEMINA (Effective microorganisms of Institute of Agrobiology) là tập hợp các

loài vi sinh vật có ích bao gồm các nhóm vi khuẩn Bacillus, vi khuẩn quang hợp,

vi khuẩn Lactic, nấm men, xạ khuẩn, sống cộng sinh trong cùng môi trường Với

những nhóm vi sinh vật có mặt trong chế phẩm EMINA, với cơ chế tác độngkhác nhau nhưng đều theo hướng làm lệch cân bằng giữa vi sinh vật có ích và visinh vật gây hại trong đất, nước, vật nuôi, cây trồng và môi trường Kết quả làmtăng khả năng đồng hóa, sức đề kháng, sự sinh trưởng của vật nuôi và cây trồngcũng như làm trong lành môi trường (Nguyễn Quang Thạch, 2001)

Số lượng các nghiên cứu về vi sinh vật nội sinh ở Việt Nam đã được cácnhà khoa học nghiên cứu trên nhiều loại cây trồng ở khắp các vùng trên cả nướcnhưng nhờ vào lợi ích của vi sinh vật nội sinh để sản xuất chế phẩm sinh học vẫncòn ít

Chính vì lẽ đó mà tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu phân lập và tuyển chọn giống vi sinh vật nội sinh từ vùng sinh thái đất phù sa phục vụ cho sản xuất nông nghiệp và bảo vệ môi trường”.

1.6 Cơ sở khoa học của việc sử dụng vi sinh vật đối với sản xuất chế phẩm sinh học

1.6.1 Khả năng phân giải chuyển hóa chất hữu cơ(xenlulozo, protein, pectin, tinh bột, lipit)

- Xenlulozo (glucan) là hợp chất cao phân tử được trùng hợp (polyme hóa)

từ các gốc β - D - glucozo bằng liên kết β - 1,4 – glucozo nhờ khả năng tự dưỡngdưới ánh sáng mặt trời của giới thực vật

Hệ sinh vật phân hủy tàn dư thực vật chủ yếu là xenlulozo khá phong phúgồm có vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm mốc Chúng có khả năng tiết vào môi trườngenzym thủy phân xenlulo là enzym xenlulaza Hệ enzym này gồm 3 enzym làendoglucanaza, exoglucanaza và β – glucozidaza.Quá trình thủy phân glucantheo trình tự như sau:

Xenlulozo → Xenlulozo biến tính → Xenlobiozo → Glucozo

Endoglucanaza + Exoglucanaza β – glucozidaza

Nấm là nhóm vi sinh vật chủ yếu phân hủy polysaccarit, trong đó cơ bản làglucan (xenlulozo) tạo ra mùn Trong số đó, loại nấm được nghiên cứu nhiều

nhất là Tricoderma viside (reesei) Các loài thuộc nấm này tiết ra một lượng lớn

các enzym khác nhau, trong đó xenlulaza là chính, có khả năng phối hợp phânhủy xenlulozo

+ Vi khuẩn kỵ khí và hiếu khí cũng tiết ra enzym phân hủy xenlulozo như

Clostridium, Cellulomonas, Bacillus và Pseudomonas

+ Xạ khuẩn cũng có tác dụng phân hủy xenlulozo Các loại xạ khuẩn ưa

nhiệt như Thermonospora hoặc Thermoactinomyces, chúng sinh ra enzym ngoại

bào và tiết vào môi trường nuôi cấy (Lương Đức Phẩm, 2011)

- Hemixenlulozo (xylan) là một phức hệ gồm Endo - 1,4 – β – D – mannaza

và 1,4 - β - D - xylozidaza Enzym mannaza thủy phân xylan thành cácoligosaccarit hòa tan trong nước và enzym xylozidaza sẽ tiếp tục thủy phân Sảnphẩm cuối cùng là xylozo và mannozo

Các enzym hemixenlulaza (xylanaza) rất phổ biến trong tự nhiên, chúngđược tiết ra từ các vi sinh vật sống ở đất, nước, trong dạ cỏ động vật nhai lại bao gồm:

+ Vi nấm (nấm sợi, nấm mốc): Các enzym phân hủy hemixenlulozo có

nguồn gốc từ nấm như enzym từ Tricoderma, Aspergillus, Fusarium Các loài nấm Tricoderma khi phát triển trên xác thực vật sinh ra một lượng lớn xylanaza,

có khả năng phân hủy không những xylan mà còn phân hủy cả glucan, cacboxy metyl - xenlulo, P - nitrophenyl - β - glucozit và xylosligome

-Aspergillus niger cũng sinh ra xylanaza, sau đó hợp chất này lại thủy phân

tiếp để giải phóng ra arabinozo và phân giải thành xylotriozo

+ Vi khuẩn cũng có khả năng sinh ra xylanaza tổ hợp Trong số vi khuẩn

được nghiên cứu nhiều nhất là Bacillus Vi khuẩn này sinh ra enzym thủy phân

rơm rạ (cơ chất là arabinoxylan) và sản phẩm chủ yếu là xylobiozo, xylobiozo vàmột lượng nhỏ xylooligosaccarit có độ trùng hợp cao Enzym này phân hủy

xylan của rơm rạ và gỗ thông rụng lá theo phương thức endoxylanaza và giảiphóng ra xylobiozo, xylotriozo và xylozo (Lương Đức Phẩm, 2011)

+ Các loài xạ khuẩn khi phân hủy xylan tạo ra xylobiozo Các xylan này tạothành ở giai đoạn đầu của quá trình thủy phân Tiếp theo tiến trình phản ứng thủyphân xylooligosaccarit có độ trùng hợp thấp sẽ phân hủy thành xylobiozo vàxylozo

- Tinh bột là chất dinh dưỡng chính dự trữ ở thực vật, có nhiều ở trong cácloại hạt ngũ cốc và củ (khoai lang, khoai tây, sắn ) Tinh bột gồm 2 glucan:amylozo (15 -17%) - mạch dài, không phân nhánh và amylopectin phân nhánh.Chúng được trùng hợp từ các monomer là D - glucozo với các mối liên kết α -1,4 và α - 1,6 - glucozit

Tinh bột dưới tác dụng của enzym amylaza sẽ bị thủy phân thành dextrin,đường maltozo và glucozo Các enzym amylaza thường có trong các hạt và củnảy mầm, đặc biệt ở các môi trường nuôi cấy vi sinh vật có tinh bột Các vi sinhvật có khả năng sinh thành amylaza là nấm, vi khuẩn và xạ khuẩn

Các enzym amylaza gồm có α - amylaza, β - amylaza và γ - amylaza(glucoamylaza)

+ α - amylaza thủy phân tinh bột cho các chất dextrin là sản phẩm chính và

ít đường maltozo hoặc glucozo, chủ yếu làm loãng hồ tinh bột

+ β - amylaza thủy phân tinh bột cho sản phẩm chính là maltozo (đườngmạch nha)

+ γ - amylaza thủy phân tinh bột thành glucozo

- Pectin là hợp chất polymer dạng keo, thuộc loại polysaccarit dị hình, đượccấu tạo từ các gốc axit galacturonic với nhau bằng liên kết α - 1,4 - glucozit vàmột số gốc khác Trong thành phần có axit pectinic, axit pectic và protopectin.Pectin có mặt trong tất cả các mô thực vật bậc cao (khoảng 5%) là thànhphần cơ bản của thực vật Cùng với lignin và xenlulozo, pectin tham gia hìnhthành khung của thực vật, điều chỉnh độ ẩm và trạng thái của tế bào thực vật

Pectin bị phân giải bởi enzym pectinase Enzym này được sản sinh nhờ một

số loài vi khuẩn và nhiều loại nấm mốc

- Protein là hợp chất được cấu tạo từ các axit amin với mối liên kết peptit.Quá trình phân hủy các chất protein dưới tác dụng của vi sinh vật còn gọi là quátrình thối rữa hoặc quá trình amon hóa

Các vi sinh vật gây thối rữa bao gồm vi khuẩn, nấm mốc và xạ khuẩn.Chúng đều có khả năng tiết ra môi trường enzym proteaza ngoại bào Quá trìnhphân hủy các chất protein xảy ra như sau:

Protein → Polypeptit → Oligopeptit → Axit amin → NH3

Quá trình này được tiến hành nhờ enzym phân cắt đại phân tử protein đượcgọi là proteaza hay proteinaza Các nhóm vi sinh vật có khả năng tiết enzym

proteaza gồm có vi khuẩn hiếu khí Bacillus, Pseudomonas, Proteus, nhóm nấm mốc Aspergillus, Penicillium, Tricoderma (Lương Đức Phẩm, 2011)

- Lipit là hỗn hợp các este của glyxerin và axit béo Lipit không tan trongnước, khi tác dụng bởi vi sinh vật sinh enzym lipaza sẽ bị thủy phân hay bị oxihóa thành glyxerin và các axit béo Có rất nhiều chủng loại của vi khuẩn, xạkhuẩn, nấm mốc có khả năng tiết enzym lipaza ngoại bào phân giải được lipit và

sử dụng nó như là nguồn dinh dưỡng cacbon đặc biệt là nguồn cung cấp nănglượng (Lương Đức Phẩm, 2011)

1.6.2 Khả năng phân giải và chuyển hóa lân

1.6.2.1 Khả năng phân giải và chuyển hóa lân vô cơ

Lân vô cơ thường ở trong các dạng khoáng như apatit, phosphoric,phosphat sắt, phosphat nhôm Muốn cây trồng sử dụng được phải trải qua quátrình phân giải để trở thành các chất dễ tan Cũng như các yếu tố khác, phospholuôn luôn tuần hoàn chuyển hóa Nhờ vi sinh vật lân vô cơ hóa biến hóa thànhmuối của axit phosphoric Các dạng lân này một phần được sử dụng biến thànhlân hữu cơ, một phần khác bị cố định dưới dạng lân khó tan như Ca3(PO2)2,

FePO4, AlPO4 Những dạng khó tan này trong những môi trường có pH thíchhợp sẽ chuyển hóa thành dạng dễ tan (Ivanop, 1955).

Sự phân giải Ca3(PO4)2 có liên quan mật thiết với sự sản sinh axit trong quátrình sống của vi sinh vật Trong đó axit cacbonic rất quan trọng Chính H2CO3

làm cho Ca3(PO4)2 phân giải Quá trình phân giải theo phương trình sau:

Ca3(PO4)2 + 4H2CO3 + H2O → Ca(PO4)2H2O + Ca(HCO3)2

Trong đất, vi khuẩn nitrat hóa và vi khuẩn chuyển hóa cũng có tác dụngquan trọng trong việc phân giải Ca3(PO4)2 vì trong quá trình sống, các vi khuẩnnày tích lũy trong đất HNO3 và H2SO4 Quá trình hòa tan có thể biểu thị theophương trình sau (Theo Nguyễn Lân Dũng và cộng sự, 1979):

Ca3(PO4)2 + 4HNO3 → Ca(H2PO4)2 + 2 Ca(NO3)2

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

1.6.2.2 Khả năng phân giải và chuyển hóa lân hữu cơ

Các dạng lân hữu cơ thường gặp trong đất là : Phytin, axit nucleic,nucleoprotein, phospholipit Các dạng này thường nằm trong các hợp chất hữu

cơ có trong xác động vật và thực vật Tuy nhiên cây trồng không thể hấp thụđược loại phân hữu cơ này mà chỉ có thể hấp thụ phân vô cơ ở dạng hòa tan Do

đó, vi sinh vật trong đất đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chuyển hóanày

Nhiều vi sinh vật có enzym dephosphorylaza phân giải phytin theo phảnứng sau (Stoklaza - 1991, Menkina - 1952):

Nucleoprotit → nuclein → axit nucleic → H3PO4

Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ chủ yếu bao gồm các chủng Bacillus và

Pseudomonas Ngoài ra còn có một số xạ khuẩn và nấm khác Đáng chú ý là B megaterium var phosphatsum có khả năng phân giải lân hữu cơ cao (Nguyễn

Lân Dũng, 1979) Đồng thời B megaterium còn có khả năng hình thành bào tử

nên sức sống rất mạnh (Nguyễn Hữu Hiệp, 2009)

1.6.3 Khả năng cố định nitơ

Trong không khí có khoảng 78% thể tích là khí nitơ, tuy nhiên vì đây là khítrơ nên có rất ít loài sinh vật có khả năng sử dụng nguồn chất dinh dưỡng này.

Sự cố định đạm sinh học chỉ giới han ở nhóm vi sinh vật sơ hạch chủ yếu là vikhuẩn Archaea Nhóm vi sinh vật này có thể sống tự dưỡng hay dị dưỡng và quátrình cố định đạm của chúng cần nguồn năng lượng, chủ yếu là nguồncarbonhydrat do cây chủ cung cấp, do đó nguồn năng lượng càng dồi dào thì sảnlượng đạm cố định càng cao Thông qua hoạt động của các vi sinh vật này, N2

được chuyển thành dạng NH3 hữu ích cho cây trồng nhờ sự hoạt động của hệphức hợp enzyme nitrogenase và enzyme hydrogenase (Fulchieri 1993)

N2 + 8H + 8e + 16ATP + 16H20 → 2NH3 + H2+ 16ADP + 16Pi

Theo Klucas (1991), để sự cố định đạm nội sinh có hiệu quả thì cần phảicung cấp đầy đủ các chất cần thiết từ cây chủ và các điều kiện môi trường thíchhợp cho sự cố định đạm liên kết

1.6.4 Khả năng sinh chất kích thích sinh trưởng

Tác động kích thích sinh trưởng thực vật thường là do sản xuất cácphytohomone Phytohomone phổ biến nhất là auxin indole-3-acetic acid (IAA).Chúng có tác dụng kéo dài tế bào, phân chia tế bòa, kích thích phát triển chồi, rễ,quả, kìm hãm sự rụng (Ann Vande Broek, 1998).Đã có nhiều nghiên cứu về sự

sản xuất auxin này ở các loài vi khuẩn như: Azospirillum brasilense, Aeromonas

veronii, Agrobacterium sp.và Rhizobium leguminosarion (Vesy J K, 2003) Tuy

nhiên có rất ít các vi sinh vật có khă năng tổng hợp IAA để kích thích sự sinh

trưởng ở thực vật Chúng thường là các vi khuẩn gây bệnh như Argobacterium

tumeyaciens, A rhizogenes và P Syringae pv (Koenig và cộng sự, 2002).

Holland và Polacco (1994) đã nghiên cứu Methylobacterium có trong rễ cây đậu

nành có khả năng hỗ trợ cây chủ phát triển tốt mà không gây bệnh cho cây chủ.Gibberellin là một trong năm chất điều hòa sinh trưởng được nghiên cứu vàứng dụng rộng rãi nhất Gibberellin có tác dụng kéo dài tế bào, thân, lóng, nảymầm, nảy chồi, kích thích sự ra hoa quả Một số vi sinh vật có khă năng tổng

hợp Gibberellin như Azorhzobium caulinodans, Azosporillum amazonense,

Bacillus cereus, Bacillus coagulans

1.6.5 Khả năng kháng sâu bệnh hại

Một số loài vi sinh vật nội sinh, đặc biệt là vi sinh vật vùng rễ trong quátrình sinh trưởng chúng tiết ra các chất trao đổi thứ cấp như: kháng sinh, enzyme,siderophore, tạo các enzym thủy phân Những chất này rất có lợi cho sự pháttriển của cây trồng như: kháng bệnh, tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng của câytrồng, kích thích sinh trưởng cây(Azcon - Augiler và Barea, 1996)