Bước đầu nghiên cứu tạo chế phẩm phân hủy hợp chất hữu cơ từ vi sinh vật bản địa

Việt Nam đang trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa với một số ngành kinh tế chủ lực trong đó có ngành nông nghiệp là một ngành sản xuất nguồn lương thực và thực phẩm chủ yếu cung cấp cho cả nước và xuất khẩu, đóng góp không nhỏ vào GDP. Hằng năm lượng hợp chất hữu cơ dư thừa trong quá trình chế biến các sản phẩm nông sản, lâm sản, thực phẩm rất lớn và đa dạng về chủng loại. Cùng với đó là những nỗi lo về bãi chứa, ô nhiễm môi trường. Mặc dù nông nghiệp được cơ giới hóa, được chú trọng nhưng nó để lại không ít hệ quả ảnh hưởng tới môi trường. Ngày nay, đời sống con người càng được nâng cao, các sản phẩm cung cấp cho nông nghiệp ngày càng nhiều. Việc quan tâm, xử lý những hợp chất hữu cơ dư thừa này thành nguồn cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, vật nuôi đã dần dần được quan tâm. Tuy nhiên, việc xử lý không đúng cách những hợp chất hữu cơ dư thừa sẽ không đạt được hiệu suất phân hủy tối đa mà còn gây hậu quả tới môi trường đất, môi trường nước, môi trường không khí và ảnh hưởng đến các vấn đề nhân sinh xã hội khác. Cho đến nay người ta đã xác định được rằng, các vi sinh vật (VSV) có thể phân huỷ được hầu hết các chất hữu cơ có trong tự nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo. VSV tuy nhỏ bé nhất trong sinh giới nhưng năng lực hấp thu và chuyển hoá thức ăn của chúng có thể vượt xa các sinh vật bậc cao. Xu hướng hiện tại trong nông nghiệp của Mỹ hướng tới các phương pháp ít tốn kém về mặt hóa học, dựa trên sinh học, với hy vọng rằng chúng có thể cải thiện sức khoẻ đất và sản xuất nông nghiệp và ít gây hại cho môi trường hơn các phương pháp sản xuất nông nghiệp thông thường. Ở các nước châu Á, kể cả Hàn Quốc, việc thu thập và nuôi cấy các VSV đất tự nhiên là một hoạt động nông nghiệp lâu đời trong nhiều thế kỷ và việc áp dụng các loại đất này vào đất trồng trọt được cho là giảm thiểu nhu cầu sử dụng đất vô cơ.Hầu như còn rất ít các công trình nghiên cứu về VSV bản địa ở Việt Nam theo hướng sử dụng trực tiếp để tạo chế phẩm VSV xử lý hợp chất hữu cơ. Chính vì vậy, chúng tôi lựa chọn thực hiện đề tài: “Bước đầu nghiên cứu tạo chế phẩm phân hủy hợp chất hữu cơ từ vi sinh vật bản địa”.

Bảng 3.1 Kết quả đặt mẫu tại các địa điểm 18 Bảng 3.2 Kết quả ủ chế phẩm vi sinh với các hợp chất hữu cơ 23 Bảng 3.3 Ảnh hưởng của mùn hữu cơ đã được bằng chế phẩm vi sinh bản địa

đến phát triển chiều cao của cây rau dền đỏ (Amaranthus tricolor) 24

Hình 3.1 Vật liệu thu thập vi sinh vật bản địa 19

Hình 3.2 Cách đặt mẫu để thu vi sinh vật bản địa 19

Hình 3.3 Thu thập phần mốc trắng chứa vi sinh vật bản địa 20

Hình 3.4 Ủ mốc trắng với rỉ đường 20

Hình 3.5 Dịch lỏng IMO (gốc) 21

Hình 3.6 Nhân sinh khối với rỉ đường 21

Hình 3.7 Ảnh hưởng của mùn hữu cơ đã được bằng chế phẩm vi sinh bản địa đến phát triển chiều cao của cây rau dền đỏ (Amaranthus tricolor) 24

PHẦN I: MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu đề tài 2

3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2

3.1 Ý nghĩa khoa học 2

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Một vài nét giới thiệu về vi sinh vật và vi sinh vật bản địa 3

1.1.1 Giới thiệu chung về vi sinh vật (microorganisms) và vi sinh vật bản địa 3 1.1.1.1 Khái quát chung về vi sinh vật 3

1.1.1.2 Đặc điểm chung của vi sinh vật 3

1.1.1.3 Vai trò của vi sinh vật 5

1.1.2 Vi sinh vật bản địa 6

1.2 Khả năng của vi sinh vật phân hủy một số nhóm chất 7

1.2.1 Sự phân hủy các chất tự nhiên 7

1.2.2 Vai trò của vi sinh vật cố định Nitơ đối với cây trồng 8

1.2.3 Vai trò của vi sinh vật phân giải lân khó tan 9

1.2.4 Vai trò của vi sinh vật phân giải cellulose 9

1.2.5 Vai trò của vi sinh vật đối kháng 10

1.3 Một số loại phân hữu cơ sinh học, hữu cơ vi sinh, chế phẩm vi sinh đang sử dụng tại Việt Nam 10

1.4 Tình hình nghiên cứu vi sinh vật bản địa 12

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 12

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 15

2.2 Nội dung nghiên cứu 15

2.3 Phương pháp nghiên cứu 15

2.3.1 Phương pháp luận 15

2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 15

2.3.3 Phương pháp xử lý liệu 17

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 18

3.1 Lựa chọn địa điểm đặt mẫu 18

3.2 Nghiên cứu tạo chế phẩm phân hủy hợp chất hữu cơ từ vi sinh vật bản địa dạng gốc 18

3.3 Đánh giá khả năng phân hủy hợp chất hữu cơ của vi sinh vật bản địa 23

3.4 Ứng dụng mùn hữu cơ được phân hủy bằng chế phẩm vi sinh bản địa trên cây rau ăn lá 24

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 26

1 Kết luận 26

2 Kiến nghị 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC

PHẦN I: MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam đang trong giai đoạn công nghiệp hóa - hiện đại hóa với một sốngành kinh tế chủ lực trong đó có ngành nông nghiệp - là một ngành sản xuấtnguồn lương thực và thực phẩm chủ yếu cung cấp cho cả nước và xuất khẩu,đóng góp không nhỏ vào GDP Hằng năm lượng hợp chất hữu cơ dư thừa trongquá trình chế biến các sản phẩm nông sản, lâm sản, thực phẩm rất lớn và đadạng về chủng loại Cùng với đó là những nỗi lo về bãi chứa, ô nhiễm môitrường Mặc dù nông nghiệp được cơ giới hóa, được chú trọng nhưng nó để lạikhông ít hệ quả ảnh hưởng tới môi trường.

Ngày nay, đời sống con người càng được nâng cao, các sản phẩm cungcấp cho nông nghiệp ngày càng nhiều Việc quan tâm, xử lý những hợp chất hữu

cơ dư thừa này thành nguồn cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, vật nuôi đã dầndần được quan tâm Tuy nhiên, việc xử lý không đúng cách những hợp chất hữu

cơ dư thừa sẽ không đạt được hiệu suất phân hủy tối đa mà còn gây hậu quả tớimôi trường đất, môi trường nước, môi trường không khí và ảnh hưởng đến cácvấn đề nhân sinh xã hội khác

Cho đến nay người ta đã xác định được rằng, các vi sinh vật (VSV) có thểphân huỷ được hầu hết các chất hữu cơ có trong tự nhiên và nhiều hợp chất hữu

cơ tổng hợp nhân tạo VSV tuy nhỏ bé nhất trong sinh giới nhưng năng lực hấpthu và chuyển hoá thức ăn của chúng có thể vượt xa các sinh vật bậc cao

Xu hướng hiện tại trong nông nghiệp của Mỹ hướng tới các phương pháp

ít tốn kém về mặt hóa học, dựa trên sinh học, với hy vọng rằng chúng có thể cảithiện sức khoẻ đất và sản xuất nông nghiệp và ít gây hại cho môi trường hơn cácphương pháp sản xuất nông nghiệp thông thường Ở các nước châu Á, kể cả HànQuốc, việc thu thập và nuôi cấy các VSV đất tự nhiên là một hoạt động nôngnghiệp lâu đời trong nhiều thế kỷ và việc áp dụng các loại đất này vào đất trồngtrọt được cho là giảm thiểu nhu cầu sử dụng đất vô cơ

Hầu như còn rất ít các công trình nghiên cứu về VSV bản địa ở Việt Namtheo hướng sử dụng trực tiếp để tạo chế phẩm VSV xử lý hợp chất hữu cơ

Chính vì vậy, chúng tôi lựa chọn thực hiện đề tài: “Bước đầu nghiên cứu tạo

chế phẩm phân hủy hợp chất hữu cơ từ vi sinh vật bản địa”.

PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Một vài nét giới thiệu về vi sinh vật và vi sinh vật bản địa

1.1.1 Giới thiệu chung về vi sinh vật (microorganisms) và vi sinh vật bản địa

1.1.1.1 Khái quát chung về vi sinh vật

Vi sinh vật (microorgaisms) là những sinh vật đơn bào hoặc đa bào nhân

sơ hoặc nhân thực có kích thước rất nhỏ, không quan sát được bằng mắt thường

mà phải sử dụng kính hiển vi Khác với tế bào động vật và thực vật, tế bào VSV

có khả năng sống và sinh sản một cách độc lập trong tự nhiên [3]

Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng VSV trong đời sống hàng ngày Cácquá trình làm rượu, làm dấm, làm tương, muối chua thực phẩm đều ứng dụngđặc tính sinh học của các nhóm VSV Khi khoa học phát triển, biết rõ vai trò củaVSV, thì việc ứng dụng nó trong sản xuất và đời sống ngày càng rộng rãi và cóhiệu quả lớn Ví dụ như việc chế vacxin phòng bệnh, sản xuất chất kháng sinh

và các dược phẩm quan trọng khác Đặc biệt trong bảo vệ môi trường, người ta

đã sử dụng VSV làm sạch môi trường, xử lý các chất thải độc hại Sử dụng VSVtrong việc chế tạo phân bón sinh học, thuốc bảo vệ thực vật không gây độc hạicho môi trường, bảo vệ mối cân bằng sinh thái

1.1.1.2 Đặc điểm chung của vi sinh vật

VSV không phải là một nhóm riêng biệt trong sinh giới Chúng thậm chíthuộc về nhiều giới (kingdom) sinh vật khác nhau Giữa các nhóm có thể không

có quan hệ mật thiết với nhau Chúng có chung những đặc điểm sau đây :

Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh

VSV tuy nhỏ bé chất trong sinh giới nhưng năng lực hấp thu và chuyểnhoá của chúng có thể vượt xa các sinh vật bậc cao Chẳng hạn vi khuẩn lactic

(Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải một lượng đường lactozơ nặng hơn

1000 - 10000 lần khối lượng của chúng Nếu tính số l O2 mà mỗi mg chất khôcủa cơ thể sinh vật tiêu hao trong 1 giờ (biểu thị là - QO2) thì ở mô lá hoặc mô rễthực vật là 0,5 - 4, ở tổ chức gan và thận động vật là 10 - 20, còn ở nấm men

rượu (Sacharomyces cerevisiae) là 110, ở vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas là

1200, ở vi khuẩn thuộc chi Azotobacter là 2000 Năng lực chuyển hoá sinh hoámạnh mẽ của VSV dẫn đến những tác dụng hết sức lớn lao của chúng trongthiên nhiên cũng như trong hoạt động sống của con người

 Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh

So với các sinh vật khác thì VSV có tốc độ sinh trưởng và sinh sôi nảy nở

cực kỳ lớn Vi khuẩn Escherichia coli trong các điều kiện thích hợp cứ khoảng

12 - 20 phút lại phân cắt một lần Nếu lấy thời gian thế hệ (generation time) là

20 phút thì mỗi giờ phân cắt 3 lần, 24 giờ phân cắt 72 lần, từ một tế bào ban đầu

sẽ sinh ra 4.722.366.500.000.000.000.000 tế bào (nặng 4711 tấn) Tất nhiêntrong thực tế không thể tạo ra các điều kiện sinh trưởng lý tưởng như vậy đượccho nên số lượng vi khuẩn thu được trong 1ml dịch nuôi cấy thường chỉ đạt tới

mức độ 108 - 109 tế bào Thời gian thế hệ của nấm men Saccharomyces cerevisiae là 120 phút Khi nuôi cấy để thu nhận sinh khối (biomass) giàu

protein phục vụ chăn nuôi người ta nhận thấy tốc độ sinh tổng hợp(biosynthesis) của nấm men này cao hơn của bò tới 100.000 lần Thời gian thế

hệ của tảo Chlorella là 7 giờ, của vi khuẩn lam Nostoc là 23 giờ

 Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị

Năng lực thích ứng của VSV vượt rất xa so với động vật và thực vật.Trong quá trình tiến hoá lâu dài VSV đã tạo cho mình những cơ chế điều hoàtrao đổi chất để thích ứng được với những điều kiện sống rất bất lợi Người tanhận thấy số lượng enzim thích ứng chiếm tới 10% lượng chứa protein trong tếbào VSV Sự thích ứng của VSV nhiều khi vượt quá trí tưởng tượng của conngười Phần lớn VSV có thể giữ sức sống ở nhiệt độ của nitơ lỏng (-196oC),thậm chí ở nhiệt độ của hydro lỏng ( - 253oC) Một số VSV có thể sinh trưởng ởnhiệt độ 250oC, thậm chí 300oC Một số VSV có thể thích nghi với nồng độ 32%

NaCl (muối ăn) Vi khuẩn Thiobacillus thioxidans có thể sinh trưởng ở pH = 0,5 trong khi vi khuẩn Thiobacillus denitrificans có thể sinh trưởng ở pH = 10,7 Vi khuẩn Micrococus radiodurans có thể chịu được cường độ bức xạ tới 750.000

rad Ở nơi sâu nhất trong đại dương (11034 m) nơi có áp lực tới 1103,4 atm vẫnthấy có VSV sinh sống Nhiều VSV thích nghi với điều kiện sống hoàn toànthiếu oxi (VSV kị khí bắt buộc - obligate anaerobes) Một số nấm sợi có thể pháttriển thành váng dày ngay trong bể ngâm xác có nồng độ phenol rất cao [4]

VSV rất dễ phát sinh biến dị bởi vì thường là đơn bào, đơn bội, sinh sảnnhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trường sống Hình thức biến dịthường gặp là đột biến gen và dẫn đến những thay đổi về hình thái, cấu tạo, kiểutrao đổi chất, sản phẩm trao đổi chất, tính kháng nguyên, tính đề kháng Chẳnghạn khi mới tìm thấy khả năng sinh chất kháng sinh của nấm sợi Penicilliumchrysogenum người ta chỉ đạt tới sản lượng 20 đơn vị penixilin trong 1ml dịchlên men Ngày nay trong các nhà máy sản xuất penixilin người ta đã đạt tới năngsuất 100.000 đơn vị/ml Bên cạnh các biến dị có lợi, VSV cũng thường sinh ranhững biến dị có hại đối với nhân loại, chẳng hạn biến dị về tính kháng thuốc

 Phân bố rộng, chủng loại nhiều

VSV phân bố ở khắp mọi nơi trên trái đất Chúng có mặt trên cơ thể người,động vật, thực vật, trong đất, trong nước, trong không khí, trên mọi đồ dùng, vậtliệu, từ biển khơi đến núi cao, từ nước ngọt, nước ngầm cho đến nước biển

Trong đường ruột của người thường có không dưới 100 - 400 loài sinh vậtkhác nhau, chúng chiếm tới 1/3 khối lượng khô của phân Chiếm số lượng cao

nhất trong đường ruột của người là vi khuẩn Bacteroides fragilis, chúng đạt tới số s

Ở độ sâu 10.000 m của Đông Thái Bình Dương, nơi hoàn toàn tối tăm,lạnh lẽo và có áp suất rất cao người ta vẫn phát hiện thấy có khoảng 1 triệu - 10

tỉ vi khuẩn/ml (chủ yếu là vi khuẩn lưu huỳnh) [4]

1.1.1.3 Vai trò của vi sinh vật

VSV có vai trò to lớn đối với hệ sinh thái cũng như đối với đời sống con người [2]

- Vi khuẩn và vi nấm là sinh vật phân giải các chất hữu cơ thành các chất

vô cơ trong chu trình chuyển hoá vật chất của hệ sinh thái

- Một số vi khuẩn, vi nấm cũng như một số động vật nguyên sinh lànhững tác nhân gây nhiều bệnh cho cây trồng, vật nuôi cũng như con người

- Một số vi khuẩn và vi nấm phá huỷ lương thực thực phẩm, vật liệu xâydựng, kiến trúc, công nghiệp, mỹ thuật

- VSV mang lại lợi ích cho con người trong nhiều lĩnh vực công nghệ chếbiến thực phẩm, dược phẩm, công nghệ sinh học và môi trường

1.1.2 Vi sinh vật bản địa

VSV bản địa ( Indigenous Microorganism - IMO) bao gồm các loài vi sinh

có nguồn gốc bản địa, sinh sống và phát triển trong môi trường tự nhiên

Các VSV bản địa sống trong đất, nước tham gia tích cực vào quá trìnhphân giải chất hữu cơ biến chúng thành CO2 và những hợp chất vô cơ sử dụnglàm thức ăn cho cây trồng; một số VSV cố định nitơ thông qua việc biến khínitơ (N2) trong không khí thành các hợp chất chứa nitơ để cung cấp cho thực vật.IMO có các đặc điểm sau:

Khả năng phân hủy: Khi các vật liệu phức tạp như thực vật, động vật,phân và phân hữu cơ xâm nhập vào đất, IMO sẽ phân hủy chúng thành các hợpchất hoặc nguyên tố đơn giản hơn có thể trải qua các tương tác ion Ngay cả cácchất vô cơ đa dạng bị phân hủy bởi IMO cũng tăng hiệu quả của chúng và đượcchuyển đổi thành dạng dễ hấp thụ bởi thực vật

Sản sinh các quá trình hóa học trong đất: VSV sản xuất nhiều enzyme,kháng sinh, axit hữu cơ và các phức hợp khác nhau Phần lớn các phản ứng hóahọc trong đất phụ thuộc vào các enzyme là chất xúc tác.

Tái sinh hệ sinh thái: Khi đất được tái sinh nhờ sử dụng IMO, nhiều loại

vi khuẩn và nấm xuất hiện đầu tiên, tiếp theo là tuyến trùng, giun đất, dế nốtruồi, nốt ruồi, v.v Việc sử dụng IMO làm cho hệ sinh thái trở lại theo cáchnày

Ức chế bệnh bằng cách lưu thông hóa chất hoạt động tự nhiên: IMO cókhả năng chuyển đổi đất yếu thành đất khỏe bằng cách hòa tan các khoáng chất

vi lượng và tăng cường lưu thông các chất dinh dưỡng IMO mang lại sự đadạng cho đất, trong đó sự cân bằng giữa các quần thể VSV đã bị phá vỡ do lạmdụng hóa chất IMO là những sinh vật có thể sống sót ngay trong điều kiện khắcnghiệt Sự đa dạng phục hồi của vi khuẩn sau đó có thể làm giảm sự xuất hiệncủa bệnh một cách nhanh chóng [8]

Bảo vệ môi trường có tầm quan trọng hàng đầu trong cuộc sống ngày naycủa nhân loại Các nhà khoa học đã nghiên cứu các công nghệ có sẵn tự nhiên đểtăng cường nông nghiệp, quản lý chất thải nông nghiệp, v.v Công nghệ dựatrên VSV bản địa là một trong những công nghệ tuyệt vời được áp dụng ở khuvực phía đông của thế giới để khai thác khoáng sản, tăng cường nông nghiệp vàquản lý chất thải

1.2 Khả năng của vi sinh vật phân hủy một số nhóm chất

1.2.1 Sự phân hủy các chất tự nhiên

Các chất hữu cơ sơ cấp - do thực vật tổng hợp từ CO2 liên tục hàng triệunăm nay, và các chất hữu cơ thứ cấp bắt nguồn từ đó, luôn luôn được phân huỷsong song và gần như cân bằng với sự tạo ra chúng, nên không bị tích tụ trên tráiđất Chỉ một phần nhỏ của sinh khối thực vật còn được giữ lại dưới dạng cáchợp chất cacbon có tính khử mạnh như dầu mỏ, khí mỏ và than đá, trong điềukiện kị khí Còn trong điều kiện có không khí thì mọi chất được các cơ thể sốngtổng hợp nên đều có khả năng bị phân huỷ nhờ VSV

Mỗi chất hữu cơ đều bị một nhóm VSV tương ứng phân huỷ một phầnhay toàn bộ, các sản phẩm phân huỷ này lại được các loài khác phân huỷ tiếp, cứnhư thế đến tận các chất vô cơ Như vậy vật chất luôn luôn được tuần hoàn bởihai loại quá trình đối lập nhau: sự tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ, và phânhuỷ chất hữu cơ thành chất vô cơ Các quá trình phân huỷ này chủ yếu do VSVthực hiện, ở bất kỳ đâu có sự hiện diện của chúng: trong đất, trong nước, trong cơ thểcác sinh vật khác Riêng trong đất, sự phân huỷ chất hữu cơ rơi vào đó do nhiềunhóm VSV và nhiều động vật nhỏ tham gia, tạo thành các mạng lưới dinh dưỡng[4]

VSV phân huỷ các chất hữu cơ tự nhiên để thu nhận vật chất (nguồncacbon, nguồn nitơ,…) và năng lượng, cho sinh trưởng của chúng Trải qua quátrình tiến hoá nhiều tỷ năm, chúng đã hoàn thiện được nhiều con đường phânhuỷ đối với nhiều loại chất khác nhau Kết quả là ngày nay, không có một chất

tự nhiên hữu cơ nào không bị VSV phân huỷ Và chính vì thế, các chất tự nhiên

ấy luôn tuần hoàn

1.2.2 Vai trò của vi sinh vật cố định Nitơ đối với cây trồng

Hiện nay, sử dụng phân đạm vô cơ khá tốn kém mà không phải lúc nàoviệc tăng năng suất cây trồng cũng bù lại được, nếu chế độ bón phân không hợp

lý thì cây trồng chỉ hấp thu được một phần, còn phần lớn mất đi do quá trình rửatrôi trong đất và khử nitrat Sử dụng VSV như một tác nhân sinh học có lợi trongsản xuất nông nghiệp là một trong những xu hướng có tiềm năng phát triểnthành công nghệ vi sinh trên khắp thế giới

Từ các kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy các chế phẩm VSV có tácdụng nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, giảm thiểu thuốc hóa học bảo vệ thựcvật và góp phần tích cực vào việc xây dựng nền nông nghiệp bền vững Người ta

đã ước tính được lượng phân khoáng chỉ hoàn lại 27% lượng đạm mà cây trồnglấy đi, còn các loại phân xanh, phân chuồng chỉ bù lại khoảng 30% Phần lớnlượng N cung cấp cho cây trồng là kết quả hoạt động của nhiều nhóm VSV nổi

bật hơn cả trong số những VSV cố định N cho đất là Azotobacter, Azospirillum,

vi khuẩn lam và Rhizobium Đó là cơ sở để sản xuất các loại phân đạm sinh học

như nitragin, azotobacterin, azogin Nhiều nước trên thế giới đã sản xuất ở quy

mô công nghiệp hoặc thủ công phân vi sinh azotobacterin, là dịch nuôi cấy vikhuẩn cố định N Azotobacter được hấp phụ vào than bùn hoặc các loại đất giàuchất hữu cơ đã trung hòa và bổ sung thêm một ít phân lân và Kali [2]

Nghiên cứu của Murty M.G (1998) khi nhiễm Azospirillum vào đất trồng

lúa cho thấy chúng có tác dụng kích thích sinh trưởng, phát triển và tích lũykhoáng cho lúa [14]

Hiện nay, nitragin được sản xuất dưới những dạng khác nhau như hấp phụvào than bùn, vào đất hoặc ở dạng dịch thể Tuy nhiên, khó khăn hiện nay là

việc đảm bảo duy trì chất lượng của nitragin do Rhizobium là loại vi khuẩn

không tạo bào tử nên rất dễ bị chết trong quá trình bảo quản ở điều kiện nhiệt độbình thường

Đối với Việt Nam, các hình thức sản xuất hiệu quả thường là tạo giống từcác phòng thí nghiệm và chuyển trực tiếp xuống các cơ sở sản xuất để nhângiống trong các môi trường đơn giản chứa đường và nước chiết đậu

1.2.3 Vai trò của vi sinh vật phân giải lân khó tan

Việc sử dụng phân bón hóa học và một số loại phân hữu cơ trong nôngnghiệp ngày càng tăng đã làm tăng sản lượng cây trồng một cách rõ rệt Tuynhiên, nó cũng đã gây ô nhiễm môi trường và gây suy giảm sức khoẻ đất chậm.Các dư lượng hóa chất trong sản phẩm thực phẩm cũng gây thương tích cho conngười và gia súc Để chống lại những vấn đề này và trong nền nông nghiệp bềnvững, công nghệ xanh hiện đang được sử dụng rất nhiều Bên cạnh đó, việc bónphân lân hóa học thích hợp cũng có ý nghĩa trong việc cải tạo các vùng đất chua,nhưng bón phân lân vào đồng ruộng có hiệu quả hay không còn phụ thuộc vào

sự có mặt của các nhóm VSV có khả năng phân giải hợp chất Phospho khó tanthành dạng dễ hòa tan Đây là cơ sở để tạo các chế phẩm lân sinh học

1.2.4 Vai trò của vi sinh vật phân giải cellulose

Đối với các chế phẩm VSV phân giải cellulose đã có nhiều công trìnhnghiên cứu theo hướng sử dụng các chủng có hoạt lực mạnh để phân giải rácthải làm phân bón cho cây trồng nói chung và cây lúa nói riêng

Thạc sĩ Lê Hồng Phú - Đại học Bách Khoa đã chọn là chủng nấm mốc

Aspergillus niger (chủng VSV có khả năng phân giải cellulose rất mạnh), nhằm

tạo ra chế phẩm enzyme có hoạt tính phân giải mạnh pectin và cellulose để thựchiện đề tài “Chế biến vỏ cà phê thành phân hữu cơ” [7]

Võ Thanh Liêm đã nghiên cứu qui trình biến mụn dừa thành đất sạchbằng cách xả chát và các tạp chất trong mụn dừa, dùng phương pháp hóa học đểtách chất chát (lignin) trong dừa, đồng thời xử lý và cho ra một gốc hóa họckhác ở dạng muối dễ tiêu Sau đó mụn dừa đã xử lý sẽ được sấy khô đem xay vàđóng gói vào bao Ông còn nghiên cứu để cho ra loại đất sinh học cũng từ mụndừa, thay vì xử lý bằng hóa học, ông dùng phương pháp vi sinh để phân giảichất chát trong mụn dừa thành dạng muối vi lượng, có tác dụng như một loạiphân bón, khi trộn vào đất sẽ giúp đất trở nên tơi xốp hơn [6]

1.2.5 Vai trò của vi sinh vật đối kháng

Hướng phòng trừ bệnh sinh học đã và đang được nhiều các nhà khoa họctrên thế giới nghiên cứu và cho ra các chế phẩm sinh học có nhiều triển vọng.Đây là một trong những phương pháp phòng chống có hiệu quả khả quan

Hiện nay, để phòng trừ các loại nấm gây bệnh hại cây trồng, giúp câytrồng phát triển tốt hơn, làm cho tác nhân gây bệnh không kháng thuốc, an toànvới môi trường sinh thái, phù hợp với xu hướng an toàn nông nghiệp hiện nay.Tìm ra các chủng VSV có khả năng kháng nấm bệnh là biện pháp phổ biến củacông tác phòng trừ sinh học Cơ chế đối kháng với VSV gây bệnh là chủng VSV

có thể tiết ra chất kháng sinh, cạnh tranh về dinh dưỡng hoặc tấn công trực tiếplên tơ nấm gây bệnh, hay tiết ra những chất kích thích sinh trưởng giúp cho câytrồng tăng khả năng kháng bệnh Bacillus là một tác nhân sinh học đầy tiềmnăng trong việc phòng trừ bệnh hại cây trồng Chúng có khả năng đối kháng cácloại vi nấm gây bệnh với phổ tác động rộng, không gây hại cho con người vàcây trồng Mặt khác, Bacillus còn tham gia vào quá trình chuyển hóa các chấthữu cơ khó phân hủy thành những chất hữu cơ đơn giản cho cây trồng dễ sửdụng, giúp cải tạo đất, khống chế và tiêu diệt một số loại VSV gây bệnh cho câytrồng bởi các chức năng sinh học chuyên biệt của chúng [11]

Vi khuẩn Bacillus subtilis nằm trong nhóm vi khuẩn có khả năng đối

kháng với một số nấm gây bệnh cho cây Trong các VSV đối kháng, vi khuẩnBacillus được chứng minh có khả năng đối kháng với nhiều loại nấm như:

Rhizoctonia, Sclerotinia, Fusarium, Pythium và Phytopthora và một số vi khuẩn

khác nhờ vào khả năng sinh ra các chất kháng sinh

1.3 Một số loại phân hữu cơ sinh học, hữu cơ vi sinh, chế phẩm vi sinh đang sử dụng tại Việt Nam

Chế phẩm xử lý phụ phế phẩm nông nghiệp Chế phẩm sinh học nấm đốikháng Trichoderma ngoài tác dụng sản xuất phân bón hũu cơ sinh học, hay sửdụng như một loại thuốc bảo vệ thực vật thì còn có tác dụng để xử lý ủ phânchuồng, phân gia súc, vỏ cà phê, chất thải hũu cơ như rơm, rạ, rác thải hữu cơrất hiệu quả

Chế phẩm sinh học BIMA (có chứa Trichoderma sp.) của Trung TâmCông nghệ Sinh học TP Hồ Chí Minh, chế phẩm Vi-ĐK của Công ty thuốc sáttrùng Việt Nam đang được nông dân TP Hồ Chí Minh và khu vực Đồng bằngSông Cửu Long, Đông Nam Bộ sử dụng rộng rãi trong việc ủ phân chuồng bóncho cây trồng Việc sử dụng chế phẩm sinh học này đã đẩy nhanh tốc độ ủ hoaiphân chuồng từ 2 - 3 lần so với phương pháp thông thường, giảm thiểu ô nhiễmmôi trường do mùi hôi thối của phân chuồng Người nông dân lại tận dụng đượcnguồn phân tại chỗ, vừa đáp ứng được nhucầu ứng dụng tăng khả năng khángbệnh cho cây trồng do tác dụng của nấm đối kháng Trichoderma có chứa trongtrong phân

Các chế phẩm sinh học của Viện Sinh học nhiêt đới như BIO-F, chếphẩm sinh học chứa các VSV do nhóm phân lập và tuyển chọn: xạ khuẩn

Streptomyces sp., nấm mốc Trichoderma sp và vi khuẩn Bacillus sp Những

VSV trên trong chế phẩm sinh học có tác dụng phân huỷ nhanh các hợp chấthữu cơ trong phân lợn, gà và bò (protein và cellulose), gây mất mùi hôi Trước

đó, chế phẩm sinh học BIO-F đã được sử dụng để sản xuất thành công phân bónhữu cơ vi sinh từ bùn đáy ao, vỏ cà phê và xử lý rác thải sinh hoạt

Chế phẩm sinh học cải tạo đất Viện Công nghệ Sinh học (Viện Khoa học

và Công nghệ Việt Nam) đã nghiên cứu và sản xuất thành công chế phẩm sinhhọc giữ ẩm cho đất có tên là Lipomycin-M Thành phần chính là củaLipomycin-M là chủng nấm men Lipomyces PT7.1 có khả năng tạo màng nhầytrong điều kiện đất khô hạn, giúp giảm thoát nước, duy trì độ ẩm cho đất trongđiều kiện địa hình không có nước tưới thời gian dài, góp phần nâng cao tỷ lệsống của cây trồng, hỗ trợ tốt cho việc phủ xanh đất trống đồi trọc Chế phẩmsinh học này được xem là một giải pháp cải tạo đất bền vững cho môi trườngsinh thái

Chế phẩm sinh học ứng dụng phòng trừ sâu bệnh VINEEM 1500 EC làsản phẩm của Công ty thuốc sát trùng Miền Nam, được chiết xuất từ nhân hạtNeem (Azadirachta indica A Juss) có chứa hoạt chất Azadirachtin, có hiệu lựcphòng trừ nhiều lọai sâu hại trên cây trồng như lúa, rau màu, cây công nghiệp,cây ăn trái, hoa kiểng Bằng kỹ thuật công nghệ sinh học, các nhà khoa học Việnkhoa học nông nghiệp Việt Nam đã nghiên cứu và sản xuất ra 7 loại chế phẩm

thuộc nhóm thuốc trừ sâu sinh học như chế phẩm vi sinh BT (Bacciluss Thuringiensis var.) có nguồn gốc vi khuẩn, phổ diệt sâu rộng và hữu hiệu đối

với các loại sâu như sâu cuốn lá, sâu tơ, sâu xanh, sâu khoang, sâu ăn tạp [4]

Hầu hết các nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm haysản xuất thử cho các mô hình chứ ít được thương mại hóa Ngoài ra, các sảnphẩm hiện đang lưu hành ngoài thị trường chưa đảm bảo về mật độ và hoạt lựccủa chủng vi sinh do VSV là những tế bào sống cần có điều kiện thích hợp vềchất mang, ngoại cảnh Đồng thời, quá trình vận chuyển, bảo quản đến tay người

sử dụng không đảm bảo Một vấn đề khác không kém phần quan trọng là ngườinông dân chưa được tập huấn nên chưa hiểu thấu đáo về vai trò và cách sử dụngphân bón hữu cơ vi sinh

1.4 Tình hình nghiên cứu vi sinh vật bản địa

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Tính đến cùng thời điểm thực hiện, đã có một số công trình nghiên cứu vềtạo chế phẩm VSV bản địa.

Tăng Thị Chính cùng các cán bộ của Phòng vi sinh vật môi trường - ViệnCông nghệ Môi trường - Viện Khoa học công nghệ Việt Nam, năm 2010, đã ứngdụng thành công nghiên cứu của mình tại làng tái chế nhựa Đông Mẫu, xã YênĐồng, huyện Yên Lạc (Vĩnh Phúc) Nghiên cứu đã kết hợp sử dụng chế phẩmBiomix 2, thực vật thủy sinh (bèo Nhật Bản) với chế phẩm LTH100 của Công ty

Cổ phần Xanh để xử lý tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải đô thị vànước thải làng nghề gây ra [1]

Năm 2011, Nguyễn Thị Quỳnh Trang với Luận án Thạc sĩ “Tuyển chọncác chủng vi sinh vật tạo chế phẩm nhằm xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản”

Đã tuyển chọn được 4 chủng VSV có khả năng làm sạch nước được sử dụng đểtạo chế phẩm VSV [9]

Năm 2012, Luận án Tiến sĩ Đào Thị Hồng Vân, trường Đại học Bách khoa

Hà Nội “Nghiên cứu tạo chế phẩm vi sinh vật bản địa nhằm xử lý nước thải sinhhoạt đô thị Hà Nội” qua quá trình phân lập, tuyển chọn VSV bản địa đã tạo ra chếphẩm BioV1 hướng tới khai thác ứng dụng xử lý nước sông trên địa bàn Hà Nội[10]

Năm 2017, Luận án Tiến sĩ của Trần Thị Thu Lan “Nghiên cứu ứng dụng

vi sinh vật bản địa để xử lý nước thải trong giết mổ gia súc tập chung” nghiêncứu phát triển chế phẩm VSV bản địa để áp dụng giải pháp công nghệ xử lý sinhhọc thích ứng có kết hợp khai thác chất ô nhiễm hữu cơ cho đối tượng nước thảigiết mổ gia súc gia cầm [5]

Năm 2018, PGS.TS Tất Anh Thư, Trường Đại học Cần Thơ và nhómnghiên cứu đã đưa một ứng dụng tiến bộ công nghệ sinh học giúp đất phèn thêmmàu mỡ Đó là kết quả của đề tài “Nghiên cứu phân lập, tuyển chọn và địnhdanh các dòng vi sinh vật bản địa có ích trong đất phèn” mang lại [8]

1.4.2 Tình hình nghiên cứu vềvi sinh vật bản địa trên thế giới

Hiện nay, việc khai thác tiềm năng tạo chế phẩm VSV bản địa đã và đangđược nhiều nhà nghiên cứu quan tâm