Giáo trình Đất trồng trọt: Phần 2 - PGS.TS. Nguyễn Thế Đặng

Mời các bạn cùng tham khảo phần 2 của Giáo trình Đất trồng trọt để nắm chi tiết nội dung kiến thức sinh học đất; độ phì đất; phân loại và sử dụng đất; xói mòn và suy thoái đất.

Chương 5 SINH HỌC ĐẤT

5.1 KHÁI NIỆM

Bề mặt của lục địa được che phủ bởi lớp đất mỏng tơi xốp cùng với các thảm thực vật Dưới lớp vỏ này là cả một hệ thống khoang, kẽ, hang động chi chít đan xen nhiều vô tận ờ trong đó là thế giới của sự sống, thế giới đa dạng của sinh vật đất

Sinh vật đất là: - Những sinh vật sống trong đất, có thể là sống suốt đời, hoặc sống tạm thời trong thời gian nhất định trong đất

Thế giới sinh vật đất rất đa dạng và phong phú Chúng gồm những nhóm sinh vật nhìn thấy được và không nhìn thấy được bằng mắt thường

Nhóm sinh vật nhìn thấy được được xếp vào nhóm động vật đất, đó là giun đất, cuốn chiếu, rết, ve, bét, sâu bọ bậc thấp không cánh, động vật thân mềm, giáp xác cạn,

5.2.1 Một số nhóm vi sinh vật chính và vai trò của chúng

5.2.1.1 Vi khuẩn

Là những vi sinh vật đơn bào, không có màng nhân, đa số sống hoại sinh, không

có tiên mao (flngelum) Kích thước 0,1 - 1,2 x 0,2 - 6 âm Vi khuẩn là nhóm có thành phần và số lượng đông nhất trong tất cả các nhóm vi sinh vật ồ đất và cũng là nhóm có

ý nghĩa lớn nhất trong quá trình hình thành và phân hủy chuyển hóa các chất trong đất Căn cứ vào hình thái có thể chia vi khuẩn ra làm 5 nhóm:

- Hình cầu (cầu khuẩn) - coccus: có hình cầu, hình tròn, bầu dục

Đại diện là: Monococcus agilis, Streptococcus lactis

- Hình que (trực khuẩn) - bacillus: Có hình que, hình gậy

Đại diện là: Rhizobium japonicum, Bacillus thurigencls, Clostridiom,

pasteurianum

- Cầu trực khuẩn cocobacillus: có hình bầu dục, hình trứng

Đại diện là: Pasteurelta dentina

- Xoắn khuẩn spirillum: có hình sợi lượn sóng

Đại diện là: Treponema dentina, Spirillum rubrum

Phẩy khuẩn - vibrio: có hình dấu phẩy, hình que uốn cong

Đại diện là: Cellvibrio desutfuricans, Vibrio denitrijcans

Vai trò của vi khuẩn:

Vi khuẩn tham gia hình thành và cải tạo đất trồng trọt, phân hủy chuyển hóa các hợp chất khó tan trong đất thành các chất dễ tan cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng

Vi khuẩn có tác dụng rất lớn trong quá trình chuyển hóa các vật chất để khép kín vòng tuần hoàn các chất trong đất và trong tự nhiên Một số có khả năng đồng hóa nào trong không khí để làm giàu nhơ cho đất cung cấp dinh dưỡng nhơ cho cây trồng Vi khuẩn còn có khả năng tiết ra các enzym, các chất kích thích sinh trưởng, các a xít hữu cơ

trong đất

Vi khuẩn gây nên nhiều căn bệnh cho người, động vật, thực vật, chúng phá hoại mùa màng và nông sản phẩm trong quá trình bảo quản chế biến lương thực, thực phẩm

5.2.1.2 Xạ khuẩn

Xạ khuẩn (Actinomycetes) là những vi sinh vát đơn bào, cơ thể hình sợi như nấm

nhưng có kích thước và cấu tạo gần giống với vi khuẩn Chúng phân bố rộng rãi trong đất, trong nước và trong các cơ chất hữu cơ Kích thước của xạ khuẩn dao động 0,2 - 0,5 x 0 4 - 100 µm

Vai trò của xạ khuẩn:

- Xạ khuẩn có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành đất và tạo ra độ phì nhiêu của đất Chúng đảm nhiệm nhiều chức năng khác nhau trong việc làm mầu mỡ cho đất

- Xạ khuẩn tham gia tích cực vào các quá trình chuyển hoá và phân giải nhiều hợp chất hữu cơ phức tạp như: Xenlulo, mùn, kinh, lignhin

- Hầu hết các xạ khuẩn thuộc giống Actinomyces có khả năng hình thành chất kháng sinh

Trong quá trình trao đổi chất xạ khuẩn còn có thể sinh ra các loại vitamin nhóm

B (B1, B2, B6, B12), một số axit hữu cơ như axit lactic, axit axetic và nhiều axit quan như axit glutamic, axit metionin, triptofan, lizin

- Tuy nhiên bên cạnh những xạ khuẩn có ích, một số xạ khuẩn lại sinh ra các chất

độc kìm hãm sự sinh trưởng của thực vật Một số khác là nguyên nhân gây ra một số bệnh

- Nấm góp phần quan trọng trong việc đảm bảo các vòng tuần hoàn vật chất trong

tự nhiên Chúng có khả năng phân giải mạnh mẽ các hợp chất hữu cơ phức tạp

- Áp dụng trong quy trình công nghệ sản xuất rượu, bia, etanol, tương, đậu phụ

- Nấm có khả năng tiết chất kháng sinh có giá trị như: penixilin, fumagilin Các

loại vitamin

- Nấm là nguyên nhân gây ra nhiều tổn thất to lớn cho việc bảo vệ mùa màng,

lương thực, thực phẩm, hàng hoá, quần áo, sách vở Các bệnh nấm hay gặp ở người

như hắc lào, nấm kẽ chân, nấm phổi, nấm tóc ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ của con người

5.2.2 Phân bố của vi sinh vật trong đất

5.2.2.1 Đất là môi trường sống tốt nhất cho vi sinh vật

Nhiệt độ trong đất thích hợp cho vi sinh vật đất, nhiệt độ thường dao động từ 23 -

Độ ẩm trong đất cũng rất phù hợp với vi sinh vật, thường dao động từ 30 - 85% - Trong đất có đầy đủ các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng và vi lượng như: N, P, K, Na,

Ca, Fe, Mn, S, Mo, Bo, Cu, Zn Ngoài ra trong đất còn tồn tại nhiều loại enzym phù

hợp cho hoạt động sống của vi sinh vật

Chính vì vậy theo Kraxnhicop.N.A thì trong 1 gam đất có chứa tới 100 triệu tế bào vi khuẩn, 1 0 triệu tế bào xạ khuẩn, 1 0 vạn đến 1 triệu tế bào nấm, 1 vạn đến 1 0

vạn tế b ào tảo

5.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới phân bố VSV trong đất

Tùy tùng vùng sinh thái khác nhau, tùng loại đất, loại cây trồng, thời gian sinh trưởng mùa vụ trong năm, thậm chí thời điểm khác nhau trong ngày mà có thành phần

và số lượng vi sinh vật đất khác nhau

sâu 30 - 50 cm Về căn bản vi sinh vật ở đất trồng trọt, đồng cỏ thường tập trung ở độ sâu 0 - 30 cm thuộc lớp trên cùng

Tuy nhiên trong một số trường hợp như đất bạc màu, đất bị xói mòn, rửa trôi mạnh có thể số lượng VSV ở tầng 0 - 10 chỉ thấp hơn tầng 10-20 chỉ

- Tính chất của đất

+ Đất giàu dinh dưỡng, tơi xốp có độ ẩm và pa thích hợp thì VSV phát triển tốt,

số lượng nhiều Ngược lại ở đất nghèo dinh dưỡng, kết cấu chặt, khô cằn hay bị chua, mặn thì có số lượng ít

+ Địa hình vùng đất khác nhau cũng cho số lượng VSV khác nhau: đất vùng

đồng bằng có số lượng vi sinh vật đất cao hơn ở đất trung du, miền núi; vùng gò đồi do rửa trôi xói mòn mạnh, đất nghèo dinh dưỡng vi sinh vật ít; vùng đất trũng ngập nước như đất lầy thụt, chiêm trũng tuy dinh dưỡng nhiều nhưng thoáng khí kém, sự lên men

kị khí sinh nhiều chất có hại nên sự phát triển của vi sinh vật cũng kém

Bảng 5.l: Thành phần và số lượng vi sinh vật trong đất đồi núi (Tầng 0 - 10 cm)

Đất feralít trên đá vôi (Thuận

Châu, Sơn La)

20,4 18,0 0,8 1,6

Đất mùn am trên núi (Thuận

Châu, Sơn La)

25,5 20,0 5,0 0,5

(Hoàng Lương Việt, Ngô Thế Dân, 1982)

Kết quả nghiên cứu trên cho thấy số lượng vi sinh vật trong đất đồi núi không lớn chỉ từ 20,4 - 31,7 x 106 tế bào/g đất khô Số lượng vi sinh vật phụ thuộc vào hàm lượng chất hữu cơ trong đất Trong các loại đất giàu chất hữu cơ và chua thì nấm và xạ khuẩn tăng lên

- Số lượng vi sinh vật trên các nền canh tác khác nhau cũng cho kết quả rất khác nhau

Loại cây trồng và giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây trồng:

+ Loại cây trồng khác nhau thì có số lượng, thành phần VSV đất khác nhau: Cây

họ đậu thu hút nhiều VSV cố định đạm sống cộng sinh Rhizobium; Lúa, ngô, rau thu hút nhiều VSV cố định đạm sống hội sinh Azospiritlum; Chè thu hút nhiều nấm + Giai đoạn sinh trưởng phát triển khác nhau của cây trồng thì số lượng VSV đất

cũng khác nhau, số lượng VSV đất thường đạt cực đại vào thời kỳ cây có hoạt động sinh lý mạnh nhất: Ví dụ: Khi lúa làm đòng số lượng VSV trong đất cao nhất sau đó giảm gần

- Mùa vụ trong năm

Vào mùa xuân nhiệt độ không khí thường đạt 25 - 280C (lúc này nhiệt độ trong đất khoảng 23 - 250C) Nhiệt độ này rất thích hợp.cho VSV phát triển, dẫn đến số lượng VSV đất đạt cực đại

Khi nhiệt độ không khí tăng quá 300C, không thích hợp cho sinh trưởng, phát triển của VSV, nhất là trên đất xám bạc màu, khô hạn thì càng ảnh hưởng xấu đến VSV Điều này dẫn đến số lượng VSV vào mùa hè (tháng 7, 8) thấp hơn ở chính giữa mùa xuân

Vào mùa thu, tiết trời dịu mát không nắng gay gắt như ở mùa hè làm cho hoạt động sống của vi sinh vật cũng có phần được cải thiện, dẫn đến số lượng vi sinh vật ở mùa thu cao hơn chút ít so với ở mùa hè

Mùa đông tiết trời lạnh ảnh hưởng rất xấu đến hoạt động sống của vi sinh vật, dẫn đến số lượng vi sinh vật ở mùa động thấp nhất trong năm

- Thời điểm trong ngày

Số lượng vi sinh vật dao động lớn trong ngày, phụ thuộc vào từng mùa khác nhau

mà khác nhau Số lượng vi sinh vật phụ thuộc vào: nhiệt độ, độ ẩm, môi trường sống khác nhau cho mật độ vi sinh vật rất khác nhau.Mùa xuân, mật độ vi sinh vật ở ban ngày nhiều hơn là ở ban đêm Vào mùa hạ số lượng vi sinh vật ở ban ngày thấp hơn ở ban đêm Mùa thu mật độ vi sinh vật ở ban ngày cao hơn ở ban đêm Vào mùa đông số lượng vi sinh vật ở ban ngày cao hơn nhiều ở ban đêm

5.2.3 Vi sinh vật trong vòng tuần hoàn nitơ

5.2.3.1 Vòng tuần hoàn nitơ trong tự nhiên

Nào là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng không thể thiếu đối với thế giới sinh vật, dự trữ nitơ trong tự nhiên rất lớn:

- Trong không khí nhơ chiếm 78,16% thể tích tuy nhiên phần lớn các sinh vật không có khả năng sử dụng chúng, chỉ có một nhóm VSV có khả năng đồng hoá nào phân tử chúng được gọi là nhóm VSV cố định đạm

- Trong cơ thể các loại sinh vật trên trái đất có khoảng 10 - 25 x 109 tấn nhơ

- Trong các vật trầm tích chứa khoảng 4 x 1015 tỷ tấn nitơ

Cây trồng không thể đồng hoá trực tiếp nhơ hữu cơ, mà phải nhờ các loại vi sinh vật phân huỷ và chuyển hoá để giải phóng ra nhờ dạng dễ tiêu (NH3 hoặc NH4+) cung cấp nguồn dinh dưỡng nhơ cho cây trồng, quá trình này được gọi là quá trình muốn hoá

Tiếp nối quá trình muốn hoá, các loài vi sinh vật lại chuyển hoá tiếp từ NH3 hoặc

NH4+ thành NO3- quá trình này được gọi là quá trình nitrat hoá

Các loại vi sinh vật lại chuyển hoá từ NO3- thành N2 để bù trả mía cho không khí được gọi là quá trình phản nitrat hoá

Dưới tác dụng của các loại vi sinh vật, nhơ phân tử được chuyển vào các hợp chất hữu cơ chứa nhơ được gọi là quá trình cố định nào phân tủ

1: quá trinh cố đinh nitơ phân tử II: quá trình muốn hoá

III: quá trình nitrat hoá:

IV: quá trinh phản nitrat hoá

Hinh 5.1: Sơ đồ vòng tuần hoàn nitơ

Tất cả các quá trình: cố định - phân huỷ - chuyển hóa và phản nitrat hoá luôn luôn xảy ra dưới tác dụng của các loài vi sinh vật, nhờ đó đã khép kín được vòng tuần hoàn ngơ trong tự nhiên

5.2.3.2 Quá trình amôn hoá

Là quá trình phân huỷ và chuyển hoá các hợp chất hữu cơ có chứa N dưới tác dụng của các loài vi sinh vật thành NH4+ hoặc NH3 cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng

Sau đây chúng ta xem xét quá trình muôn hoá một số hợp chất quan trọng:

Quá trình muôn hoá Urê

Urê là một loại hợp chất hữu cơ đơn giản chứa 46,6% N, được sản xuất trong các nhà máy phân bón bằng cách tổng hợp:

Nếu không có quá trình muốn hoá thì dù có giàu đạm đến đâu cũng đều vô hiệu với cây trồng và càng gây độc hại cho môi sinh

Dưới tác dụng của men ureaza do các loài vi sinh vật tiết ra làm xúc tác cho quá trình chuyển hóa mê theo phương trình sau:

Các loại vi sinh vật phân giải mê:

Planosarcina ureae, Micrococcus ureae, Sarcina hansenii, Bacillus pasteurii,

Bác amylovorum, Pseudobacterium ureolyticum, Chromobacterium, Proteus vulgaris

Vi khuẩn phân giải mê thường thuộc loại hảo khí hoặc ký khí không bắt buộc, chúng phải triển tốt ở pH = 6,5 - 8,5

Quá trình amon hoá protein

Hàng năm protein được đưa vào đất với số lượng rất lớn (cùng với xác hữu cơ, phân chuồng, phân xanh, phân rác) Trong protein chứa khoảng 15-17% nhỏ

Quá trình phân huỷ và chuyển hoá protein để tạo ra NH3,NH4+ cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng dưới tác dụng của các loài vi sinh vật được gọi là quá trình muôn hoá protein

Vi sinh vật thực hiện quá trình muôn hoá protein gồm một số loại chính sau: Vi

khuẩn gồm: Baci"us mycoides, B.subtilis, Proteus vulgaris, Pseudomonas fluorescens, Escherichza con, Clostridium sporogenes

Xạ khuẩn gồm : Streptomyces griseus, S rimesus

Nấm gồm: Aspergillus oryzae, A.niger, Penicillium camomberli

5.2.3.3 Quá trình nitrat hoá

Quá trình chuyển hoá từ NH3 hoặc NH4+ ớươl tác dụng của các loài VSV thành

NO3- được gọi là quá trình nitrat hoá

Quá trình nitrat hoá là quá trình có hại cho nông nghiệp do một số nguyên nhân sau: - Nhiều thí nghiệm cho thấy cây trồng hấp thụ nhơ ở dạng NH4 không thua kém

NO3- Quá trình chuyển hóa từ NH4+ thành NO3- làm tiền đề cho quá trình mất đạm trong đất qua các con đường thấm sâu, rửa trôi và đặc biệt là phản nitrat hoá

Dinh dưỡng nhơ ở dạng NH4+ được giữ trong keo đất bền hơn ở dạng NO3-

- NO3- tích luỹ nhiều trong đất còn gây ra hiện tượng ô nhiễm nguồn nước

- Quá trình chuyển hóa này làm cho đất chua đi, ảnh hưởng xấu cho quá trình sinh trưởng, phát triển của cây trồng và hoạt động sống của khu hệ vi sinh vật đất Năm 1891 , nhà bác học Nga - Vinogratxki khẳng định quá trình nitrat hoá xảy ra qua hai giai đoạn: giai đoạn nhật hoá và giai đoạn nitrat hoá

Quá trình nhật hoá:

Là quá trình chuyển hoá từ NH4+ thành NO2

-Tham gia vào giai đoạn này có 4 giống chủ yếu

- Nitrosomonas

Quá trình nitrat hoá:

Tham gia vào giai đoạn này gồm có 3 giống vi sinh vật: Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus Thích ứng ở môi trường pH trung tính hơi kiềm, nhưng vẫn có thể phát

triển ở môi trường chua

+ Các biện pháp đế hạn chế quá trình nitrat hoá

- Các biện pháp canh tác như tưới tiêu chủ động tránh các điều kiện ngập nước, yếm khí tránh khô hạn, áp dụng các công thức luân canh hợp lý

- Các biện pháp hoá học như: sử dụng phân đạm bọc lưu huỳnh; dùng thuốc ức chế nitrificid bón vào đất để ức chế hoạt động của các loài vi sinh vật tham gia vào quá trình nitrat này

Một số loại vi khuẩn tự dưỡng hoá năng cũng có khả năng thực hiện quá trình

này như: Thiobacdtus denitrifcans, Hydrogenomonas agilis

Tất cả các loại vi sinh vật tham gia vào quá trình phản đạm hoá này đều là loài vi sinh vật yếm khí tuỳ tiện Chúng phân bố rộng rãi trong tự nhiên và được liệt vào các loài vi sinh vật có tác dụng xấu đối với nông nghiệp Để hạn chế quá trình này có một

số biện pháp kỹ thuật sau:

- Hạn chế quá trình nitrat hoá vì sản phẩm của quá trình này sẽ là nguyên liệu cho quá trình phản nitrat hoá

- Không sử dụng đạm ở dạng NO3- bón cho đất lúa

- Làm cỏ sục bùn, tiêu úng cho các vùng bị úng lụt, tưới nước cho các vùng bị hạn, bón phân đạm vào lúc trời ít nắng cho lúa

5.2.3.5 Quá trình cố định đạm phân tử

Việc nghiên cứu, sử dụng nguồn đạm sinh học được xem là một giải pháp quan trọng trong ngành nông nghiệp vì nhờ nó đảm bảo nguồn đạm cung cấp cho cây, nâng cao chất lượng của nông sản và bảo vệ môi trường Vi sinh vật cố định đạm được chia làm ba nhóm chính sau:

Quá trình cố định nitơ phân tử tự do

Là quá trình đồng hoá nào của không khí dưới tác dụng của các chủng giống VSV sống tự do trong đất Có một số nhóm VSV chính sau:

Vi khuẩn Azotobacter

Vi khuẩn Azotobacter có khả năng đồng hoá tốt các loại đường Cứ tiêu tốn 1

gam đường glucoza nó có khả năng đồng hoá được từ 8- 18mg N

Azotobacter có các loài chủ yếu sau đây: Azotobacter chrococcum, Azotobacter beijerinskii, Azotobacter vinelandii, Azotobacter agillis

Azotobacter có một số đặc điểm chính dưới đây:

Azotobacter rất mẫn cảm với pH Nói chung chúng có thể phát triển được ở pH 4,5 - 9,0, nhưng pa thích hợp nhất đối với Azotobacter là 7,2 - 8,2 Nhiệt độ thích hợp

25 – 300C, nhưng Azotobacter có khả năng chống chịu tốt ở nhiệt độ thấp

Đất có bón phân xanh, phân chuồng, rơm rạ có tác dụng thúc đẩy sự phát triển

của Azotobacter Trong đất, Azotobacter đồng hoá rất tốt các sản phẩm phân giải của xenlulo Azotobacter rất mẫn cảm đối với photpho và can xi chứa trong môi trường vì

vậy người ta sử dụng chúng như là loài vi sinh vật chỉ thị để định lượng photpho dễ tiêu trong đất và xác định nhu cầu bón vôi cho đất

Các nguyên tố vi lượng B, Mo, Fe, Mà cũng rất cần thiết đối với Azotobacter

Chúng đã giúp cho quá trình cố định nào tiến hành được thuận lợi

Azotobacter còn có khả năng tiết ra các loại vitamin và các chất có hoạt tính sinh

học như: B1, B6 … axit nicotinic, axit pantotenic, biotin, auxin

Azotobacter còn có khả năng tiết ra các loại thuốc kháng sinh để chống nấm

thuộc nhóm Anixomixin

Vi khuẩn Beijerinshi

Vi khuẩn Beijerinshi có khả năng đồng hoá tốt các loại đường đơn và kép, cứ tiêu tốn 1 gam đường glucoza nó có khả năng cố định tù 5- 10 mg N Beijerinskii đồng hoá yếu tinh bột và axit hữu cơ Khác với Azotobacter, Beijerinslài có tính chồng chịu cao

với phản ứng axit, chứng có thể phát triển được ở môi trường pa trưng ảnh hoặc kiềm yếu Độ ẩm thích hợp 70 - 80% và nhiệt độ 25 – 300C Beijerinskii phân bố rất rộng trong tự nhiên, đặc biệt ở vùng nhiệt đới

So với Azotobacter, Clostridium ít mẫn cảm hơn đối với P, Ca và có khả năng cố

định đạm trong điều kiện pa thấp từ 4,5 - 8,5 Độ ẩm thích hợp 60-80%, nhiệt độ

25-300C

Hình 5.2: Clostridiumpasteurzanum Quá trình cố định nitơ phân tử cộng sinh

Là quá trình đồng hoá nào của không khí dưới tác dụng của các loài VSV cộng sinh với cây bộ Đậu tạo thành một chỉnh thể sinh lý hoàn chỉnh

Cây họ đậu hút nước, muối khoáng và các chất dinh dưỡng ở trong đất để nuôi hệ cộng sinh, còn vi khuẩn nốt sần đồng hoá rúm không khí nuôi cho hệ cộng sinh Cứ như vậy chúng gắn bó với nhau như một cơ thể tuyệt hảo

Theo Bergey thì vi khuẩn cố định đạm sống cộng sinh bao gồm 6 loài:

Rhizobium leguminosarum: Sống cộng sinh ở cây đậu Hà Lan

Rhizobium phaseoli: Sống cộng sinh ở đậu Cô ve, đậu xanh

Rhizobium trifoli: Sống cộng sinh ở cỏ ba lá

Rhizobiumlupini: Cộng sinh với đậu Luôm

Rhizobiumiaponicum: Cộng sinh với cây đậu tương

Rhizobium meliloti: Cộng sinh với một số loại cây phân xanh

Vi khuẩn nốt sần Rhizobium là loại trực khuẩn hình que, hảo khí, giam âm,

không sinh nha bào, có tiên mao mọc theo kiểu đơn mao hoặc chu mao, có khả năng di

động được Tế bào Rhizobium có kích thước 0,5 - 0,9 x 1,2 - 3,2 µm Chúng thích ứng

ở pH = 6,5 - 7,5, độ ẩm 60 - 70%, nhiệt độ 28 – 300C

Về quan hệ giữa vi khuẩn nốt sần (VKNS) với cây họ đậu đã được nghiên cứu rất nhiều, chứng tạo thành một thể sinh lý hoàn chỉnh, khi tách rời, khả năng đồng hoá nào phân tử không còn Tất nhiên không phải cây họ đậu nào cũng có VKNS cộng sinh Vi khuẩn nốt sần có tính chuyên hoá cao vì vậy mỗi loại vi khuẩn nốt sần chỉ sống cộng sinh với một hoặc một vài loại cây họ đậu và ngược lại

Ảnh 5.3: Nốt sần rễ cây họ đậu + Sự hình thành hệ cộng sinh ở rễ cây họ đậu

Vi khuẩn nốt sần thường xâm nhập vào rễ cây họ đậu thông qua các lông hút và đôi khi thông qua vết thương ở vỏ rễ Mỗi loại cây họ đậu thường tiết ra xung quanh rễ những chất có tác dụng kích thích những chủng vi khuẩn nốt sần chuyên tính và ức chế những chủng không chuyên tính để thực hiện quá trình xâm nhiễm như các hợp chất gluxit, các axit quan, các axit hữu cơ Muốn xâm nhiễm tốt cần đạt mật độ 104 tế bào

vi khuẩn nốt sành gam đất

Dưới ảnh hưởng của vi khuẩn nốt sần, cây họ đậu tiết ra enzym polygalacturonatza làm phá vỡ thành lông hút và giúp cho vi khuẩn nốt sần xâm nhập vào rễ Ở trong lông hút vi khuẩn nốt sần sẽ tạo thành "dây xâm nhập", đó là một khối chất nhầy dạng sợi, bên trong chứa đầy vi khuẩn dạng hình que, "dây xâm nhập" đi dần vào bên trong với tốc độ khoảng 5 - 8 µm/s Sự vận động của "dây xâm nhập" được thực hiện dưới áp lực sinh ra do sự phát triển của VKNS bên trong dây Đến lớp nhu mô, vi khuẩn nốt sần kích thích các tế bào rễ cây phát triển và phân chia, vi khuẩn thoát ra khỏi "dây xâm nhập" và đi vào tế bào chất ờ đó chúng sinh sản rất nhanh và tạo dạng giả khuẩn

Cường độ cố định nào của từng loại cây trồng khác nhau thì khác nhau, vì vậy cho số lượng nốt sần khác nhau, thậm chí còn phụ thuộc vào rừng giai đoạn sinh trưởng của cây: Cây đậu xanh có nốt sần sớm hơn ở các cây họ đậu đỗ khác ( 10 - 1 5 ngày có nốt sần) Cây đậu tương sau 20 - 25 ngày có nốt sần, còn ở cây lạc có nốt sần sau 25 - 30 ngày sau khi cây mọc

Số lượng nốt sần tổng số và nốt sần hữu hiệu ở câ~đậu đỗ đạt cực đại vào thời

kỳ cây ra hoa và hình thành quả non và giảm dần đến cuối vụ thu hoạch

Hình 5.4 : Sự hình thành nốt sần + Điêu kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến quá trình cố định nào phân tủ

Cường độ cố định nào phân tử phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố ngoại cảnh: Nhiệt

độ, ánh sáng, độ ẩm và các nguyên tố dinh dưỡng trong môi trường sống, độ thoáng

nhau Nhìn chung pa thích hợp cho hoạt động của vi sinh vật cố định nào phân tử từ 6,5 - 7,5 Vì lý do này mà hoạt động của vi khuẩn nốt sần tăng rõ khi được bổ sung voi Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của pa môi trường đến cường độ cố định nào phân tủ như sau:

pH = 3 số lượng nốt sân = 0 nôt/cây

(Nguyễn Xuân Thành, Nguyễn Đường, 1999)

Độ thoáng khí của đất có liên quan đến số lượng và chất lượng nốt sần Nốt sần tạo thành nhiều ở các rễ phân bố nông (xung quanh cổ rễ cây họ đậu), càng xuống sâu

ít oxy số lượng nốt sần ít hơn Điều kiện kém thoáng khí làm giảm hàm lượng sắc tố Leghemoglobin, làm giảm tính kháng nguyên và hoạt tính hô hấp của vi khuẩn nốt sần Hàm lượng nhơ dễ tiêu trong đất nếu lớn quá một mức nào đó sẽ ức chế việc hình thành nốt sần, vì vậy chỉ bón ít đạm và bón trong giai đoạn đầu cho cây họ đậu Các

nguyên tố Photpho, Kim, Molipđen, Bo cũng có vai trò rất quan trọng trong việc

hình thành và khả năng cố định đạm của vi khuẩn nốt sần

Canh tác hợp lý làm cho đất tơi xốp, thoáng khí, chế độ tưới tiêu phù hợp, bón phân hợp lý thì cường độ cố định nào phân tử cao và ngược lại

Việc sử dụng các chế phẩm sinh học cố định đạm cũng làm tăng số lượng nốt sần

và cường độ hoạt động của chúng

Vi sinh vật cố đinh đạm sống hội sinh

Các loài VSV này có khả năng cố định nào khi sồng trong vùng rễ của một số loại cây như: Lúa mỹ, lúa nước, ngô, lúa mạch, rau cải và một số loại cây hoà thảo

khác (Bảng 5.2)

Bảng 5.2 Hiệu lực của các chủng VSV cố đinh đạm sống họ sinh tài năng suất ngô

tại cộng hoà liên bang Nga năm 1999

Công thức Năng suất (Tạ/ha) Tăng so với đôi chứng (%)

Vi sinh vật cố định đạm sống hội sinh là loại vi khuẩn hảo khí, thích hợp trong

điều kiện pH từ 6 - 7 Chúng sử dụng các chất bài tiết ra của cây trồng và cố định đạm

cho đất Chúng có khả năng cố định đạm khá từ 60 - 250kg N/ha/năm Vì có khả năng

sống hội sinh cùng các cây lương thực quan trọng, có diện tích gieo trồng lớn mà khả

năng áp dụng chúng trong thực tế sản xuất cao Khi sử dụng các chủng VSV cố định

đạm sống hội sinh bón cho ngô đã làm tăng năng suất ngô một cách rõ rệt

Vi khuẩn cố đinh đạm sống hội sinh Azospirillum có một số vai trò chính sau:

- Có khả năng cố định đạm tốt, vì vậy có vai trò quan trọng trong tăng năng suất

- Chúng tiêu thụ các sản phẩm bài tiết của rễ cây làm nguồn dinh dưỡng cho

mình nên giữ cho môi trường vùng rễ thuận lợi hơn với cây trồng, giảm chua cho đất

- Do sống sát vùng rễ nên một số chủng VSV cố định đạm sống hội sinh có khả

năng kháng lại một số nấm bệnh gây hại cây trồng xâm nhập thông qua rễ Nghiên cứu

của Kozemiakov, Hoàng Hải (2000) cho thấy mức độ nhiễm nấm Fusarium của ngô

giảm 30-75% khi được xử lý VSV cố định đạm sống hội sinh

- Chất bài tiết ra của VSV cố định đạm sống hội sinh có thể lại là chất kích thích

sinh trưởng đối với cây trồng, vì vậy giúp cây trồng sinh trưởng, phát triển và cho

năng suất cao

5.2.4 Vi sinh vật trong việc chuyển hoá một số hợp chất khác trong đất

5.2.4.1 Vi sinh vật trong việc chuyển hoá các hệ chất cacbon

Vòng tuần hoàn cacbon trong tự nhiên

Cacbon trong tự nhiên nằm ở rất nhiều dạng hợp chất khác nhau, từ các hợp chất

vô cơ đến các hợp chất hữu cơ Các dạng này không bất biến mà luôn chuyển hoá từ dạng này sang trạng khác, khép kín tạo thành vòng tuần hoàn cacbon trong tự nhiên VSV đóng vai trò quan trọng trong một số khâu chuyển hoá của vòng tuần hoàn này

Hình 5.5: Sơ đồ vòng tuần hoàn cacbon trong tự nhiên

Các hợp chất cacbon hữu cơ chứa trong cơ thể động vật, thực vật và VSV, khi các sinh vật này chết đi sẽ đế lại một lượng chất hữu cơ khổng lồ trong đất Nhờ hoạt động của các nhóm VSV các hợp chất này dần bị phân huỷ tạo thành CO2'

Khí CO2 được thực Vật Sử dụng trong quá trình quang hợp lại biến thành các hợp chất cacbon hữu cơ của cơ thể thực vật Con người, động vật, VSV sử dụng cacbon hữu cơ của thực vật để biến thành cacbon hữu cơ trong cơ thể mình

Người, động vật, thực vật và VSV đều thải ra CO2 trong quá trình sống, đồng thời khi chết đi để lại trong đất một lượng chất hữu cơ và VSV lại phân giải chúng Các hợp chất cacbon ở dạng trầm tích như than đá, dầu mỏ, khí đốt thông qua quá trình đốt cháy bổ sung CO2 cho khí quyển Cứ như vậy trong tụ nhiên.các dạng hơn ch^t cacbon được chuyển hoá liên tục Dưới đây chúng ta xem xét một số quá trình chuyển hoá chính có sự tham gia của VSV

Quá trình chuyển hoá xenlulo

Hàng năm có khoảng 30 tỷ tấn chất hữu cơ được cây xanh tổng hợp trên trái đất, trong số này 30% là xenlulo Người ta nhận thấy xenlulo chiếm trên 90% trong bông, 40-50% trong gỗ Xenlulo là hợp chất khá bền vững, không tan trong nước Xenlulo không tiêu hoá được trong bộ máy tiêu hoá của người Sở dĩ động vật nhai lại có thể đồng hóa được xenlulô là nhờ hoạt động phân giải xenlulo của rất nhiều loại vi sinh vật sống trong dạ cỏ

* Vi sinh vật phân giải xenlulo trong đất

- Vi sinh vật yếm khí

- Vi khuẩn yếm khí phân giải xenlulo một số loài, dòng quan trọng thường gặp

là: Bacillus cellulosac hydrogenicus, Bacillus cellulosac methani~s

Trong đất hay trong đống phân ủ người ta còn gặp một số vi sinh vật ưa nóng

phân giải xenlulo như: Bacillus omelianxki Thermophicus, Aspergillus, Mucor, Actinomyces

Vi khuẩn dạ cỏ: Ruminococcus

* Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến quá trình phân giải xenlulo

- Độ ẩm

Khoảng thời gian xen kẽ giữa khô và ẩm thì nấm mốc phát triển tốt, còn những

vi sinh vật đơn bào thì thích hợp nơi có độ ẩm cao, nước đầy đủ ớ độ ẩm 20%, vẫn thấy một số xạ khuẩn có khả năng phân giải xenlulo

-pH

Xenlulo bị vi sinh vật phân giải ở khoảng pa tù 4,6 - 9,0, nhưng khoảng pa hơi chua là phù hợp nhất với đa số VSV phân giải xenlulo

- Nhiệt độ

Quá trình phân giải xenlulo trong tự nhiên bắt đầu khi nhiệt độ khoảng từ sóc đến

650C Vi sinh vật phân giải xenlulo đại đa số là loại ưa ấm và e zym xenlulaza hoạt động thích hợp nhất ở khoảng 30 – 450C

- Biện pháp canh tác

Biện pháp canh tác như: Làm đất, luân canh, tưới tiêu, bón phân ảnh hưởng rất

lớn đến sinh vật đất, dẫn đến ảnh hưởng tới quá trình phân hủy chuyển hóa xenlulo trong đất Nếu cùng loại đất thì trên đất có trồng trọt lượng vi sinh vật nhiều hơn đất không trồng trọt và như vậy quá trình phân hủy chuyển hóa xenlulo sẽ mạnh hơn

Sư phân giải xoan nhờ VSV

Xilan là một hợp chất hydratcacbon phân bố rất rộng trong tự nhiên Xilan chứa nhiều trong xác thực vật Trong rơm rạ xoan chiếm 15-20%, trong bã mía 30%, trong

gỗ thông 7-12%, trong các loại cây lá rộng 20-25%

Dưới tác dụng của men xilanaza ngoại bào, xoan sẽ phân giải thành các phần khác nhau: những đoạn dài xilanbioza và xiloza

Vi sinh vật phân giải xoan: Nhiều loại vi sinh vật có khả năng phân giải xoan Các vi sinh vật có khả năng phân giải xenlulo khi sản sinh ra men xeluloza thường sinh ra men xilanaza Trong đất chua thì nấm là loại vi sinh vật đầu tiên tác động vào xoan Trong đất trung tính và kiềm vi khuẩn là nhóm tác động đầu tiên vào xoan

Vi sinh vật phân giải xoan

Vi khuẩn yếm khí : Clostridium

Vi khuẩn hảo khí: P.seudomonas, Achromobacter, Bacillus, Vibrio, Sporocytophage Xạ khuẩn: Streptomyces, Micromonospora

Nấm mốc: Chaetomium, Penicillium, Aspergillus

Phân giải pectin

Pectin có nhiều trong quả, củ, hạt và trong thân thực vật Trong thực vật pectin có mặt ờ dạng protopectin không tan

Vi sinh vật phân giải pectin: Bacillus subtilis, Bacillus nesentencus, Bacillus macaras, Bacillus polmyxa, Mucor stolinifer, Fusarium oxysporum, Clostridium

Sư phân giải nghìn

Là một trong những thành phần chủ yếu của tổ chức thực vật Lignin và xelulo tham gia vào thành phần của màng tế bào thực vật Trong xác cây gỗ, lượng nghìn có thề chiếm 30-40% chất khô Trong cây hoà thảo khoảng 20% Lượng nghìn chứa trong cây già nhiều hơn so với trong cây non Thực vật khác nhau thì bản chất của những nguyên tố cấu trúc cũng khác nhau Lignin là hợp chất rất bền vững, không tan trong nước, dưới tác dụng của kiềm, bisunphit nghi và H2SO4 thì nghìn mới bị phân giải một

phần và chuyển sang dạng hòa tan Công thức tổng quát của nghìn là Ci8H30oi5'

Vi Sinh vật phân giải nghìn:

Các loại nấm phân giải nghìn: Polysitctus versicolor, Stereum hisutum,Pho"om, Clytocybe, Lenzites, Trametes

Các loài vi khuẩn có hoạt tính phân giải nghìn cao thường thuộc về các giống

Pseudomonas, Flavobacterium, Agrobacterium

Sư phân giải tinh bột

Tinh bột là chất dự trữ chủ yếu của thực vật Nó phản ứng với tốt tạo thành hợp chất có mầu lam tím Trong tế bào thực vật, tinh bột tồn tại trong dạng các hạt tinh bột Các hạt tinh bột có kích thước và hình dạng thay đổi tuỳ loại thực vật

Tinh bột gồm hai thành phần khác nhau: amilo và amilopectin Amilo tan trong nước nóng còn amilopectin thì tạo thành hồ

Vi sinh vật phân giải tinh bột:

Aspergillus cadidus, Asp.niger, Asp.oryzae, B.mesentericus, B.sulờilis có khả

năng tiết ra enzym a.amilaza

5.2.4.2 Và sinh vật trong chuyển hoá photpho

- Vòng tuần hoàn photpho

Photpho là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng thứ hai sau đạm không chỉ đối với cây trồng, mà cả với vi sinh vật Thiếu lân cây phát triển kém, lá cây có màu 'trắng bạch, thân vón, hay bị nhiễm sâu bệnh

Hàm lượng lân trong tụ nhiên rất lớn, chúng tồn tại dưới 2 dạng đó là: Lân hữu

cơ và lân vô cơ:

Lân vô cơ thường chứa trong các khoáng vật như: Apatít, Photphorít,Ca3 (PO4)2, FePO4, AIPO4…

Lân hữu cơ chứa trong xác động, thực vật và vi sinh vật ở các dạng: Phytin, Photpholipít, A xít nucleic, Nucleoproteit, Photpholipít và các hợp chất hữu cơ chứa photpho khác

Tất cả các dạng lân trên cây trồng đều không đồng hoá được, mà phải nhờ vi sinh vật phân huỷ chuyển hoá sang dạng dễ tiêu, đó là muối tan của axít photphoríc H3PO4thì cây trồng mới đồng hoá được

Vi sinh vật phân giải photphát vô cơ

Từ đầu thế kỷ 20 người ta đã chứng minh được dưới tác dụng của VSV, lân vô

cơ bị phân giải chuyển hoá thành lân dễ tiêu cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng Năm

1900J Stoklas dùng đất đã tiệt trùng có bón apatít, sau đó cấy VSV giống Bacillus megatherium vào thì thấy cây trồng phát triển tốt và năng suất cho cao hơn hẳn so với

không có Bacillus megatherium

+ Vi khuẩn Bacttlus có nhiều chủng khác nhau có khả năng phân giải photphat

vô cơ như: Bacillus megatherium, Bacillus mycoides, Bacillus butirtcus, Bac'/1us subtit~s Là vi khuẩn hình que, hảo khí, có tiên mao có khả năng di động Kích thước

tế bào dao động 0,5 - 3,2 x 1,0 - 6,5 ~l m Chúng thích hợp ở pa = 5,6 - 9,O; Độ ẩm 50

- 70%; nhiệt

Hình 5.6: Vòng tuần hoàn lân trong tự nhiên + Vi khuẩn Pseudomonas: Là vi khuẩn hảo khí có tiên mao di động được Kích

thước tế bào dao động khoảng 0,5 - 1,7 x 1,2 - 6,5 µm Thích hợp ở pH 4,5 - 9,0; Độ

ẩm 50 - 75%; Nhiệt độ 25 – 300C Pseudomonas phân huỷ mạnh photphat vô cơ khó tan thành dễ tiêu cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng Pseudomonas có nhiều chủng khác nhau: Pseudomonasfluorescens, Pseudomonas denitrificans

+ Ngoài ra còn một số VSV khác có khả năng phân huỷ lân vô cơ khó tan như: Agrobacterium radiobacter, Acromobacter denicantulus, Escherichia freundi Brevibacterium, Flavobacterium, Aerobacter, Micrococcus, Micobacterium

+ Nấm và xạ khuẩn cũng tham gia tích cực để phân giải photphát vô cơ khó tan như: Actinomyces, Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Mucor Nấm rễ cộng sinh với

cây trồng (Mycothiza) có tác dụng nâng cao khả năng huy động lân trong đất của cây trồng

Vi sinh vật phân giải photphát hữu cơ

Hầu hết những vi sinh vật tham gia vào phân giải lân vô cơ khó tan đều có thể

phân giải được lân hữu cơ như: Bacillus megatherium, Bacillus mycoides, Bacillus butiricus, Bacillus subtilis, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas denitrifcans, Penici"lúm, Aspergillus, Rhizopus, Mucor, Streptomyces, Serratia, Proteus,A rthrobacter

5.2.4.3 Chuyển hoá han trong đất

+ Các dạng kém trong đất

Dạng vô cơ

Ion K+ trong dung dịch đất, Ion K+ nằm trong cấu trúc một số khoáng vật như

muscovit, thoát, fenspat

- Dạng K+ hữu cơ: K trong các tàn tích sinh vật

+ Sự hoà tan K trong đất

K+ không thể đồng hoá có thể chuyên hoá theo hai quá trình sinh học sau:

- Sự biến đổi sinh học của những khoáng chứa K

- Sự chuyển hoá giữa 2 dạng K+ không trao đổi và K+ trao đồi

+ Sự biến đổi sinh học những khoáng chứa K

Nhiều khoáng chất trong đất có thể bị biến đổi dưới tác dụng của những sàn phẩm trao đổi chất con vi sinh vật và giải phóng ra K+ như: Biotit, muscovit, fenspat

Vi sinh vật có tác dụng biến đổi các chất khoáng chứa K để giải phóng K+ có thể

kể ra như sau: Bacillus mucilaginosus vai.siliceus, Bacillus muciginoseus, Nấm

Aspergillus niger

+ Cơ chế phân giải

Vi sinh vật trong quá trình sống của mình sản sinh một số axit như H2CO3,HNO3, H2SO4 hay axit hữu cơ Các axit này giúp quá trình hoà tan các silicat.và giải phóng K+ cho cây trồng

Tóm lại:

K+ trong tàn dư thực vật một phần lớn tan trong nước và cây trồng có thể trực tiếp đồng hoá Vai trò vi sinh vật ở đây là chúng tiếp tục phân giải phần chưa hoà tan còn lại của tàn dư thực vật và tiếp tục giải phóng K+ cho cây trồng

Ở những nơi đất cát, ít nước, nhiều khoáng chứa K tác dụng của vi sinh vật ở chỗ

có thể phân giải các silicat giải phóng K+

Bên cạnh đó, trong những trường hợp nhất định vi sinh vật có thể cố định K+trong tế bào của mình và trong mức độ nhất định có sự tranh chấp tạm thời về K+ giữa

vi sinh vật và cây trồng Khi vi sinh vật chết đi, K+ trong tế bào vi sinh vật được giải phóng cho cây trồng

Ngoài khả năng chuyển hoá các hợp chất nêu trên VSV còn có vai trò quan trọng trong việc chuyển hoá mùn, lưu huỳnh, sắt, ma ngan trong đất

Có hai nhóm động vật đất di chuyển theo kiểu khác nhau: Nhóm tự đào để di động; hoặc theo phương thức thụ động, tức là biến hình thái của mình co giãn sao cho hợp lý với kích cỡ khe hở của đất

Chúng có khả năng tìm và chọn nơi sống có điều kiện thích hợp, hoặc có khả năng thay đổi các khả năng hoạt động và tập tính sống để thích ứng với môi trường

5.3.3 Một số động vật chính sống trong đất

5.3.3.1 Giun đất

Giun đất được xem là loại động vật đất có ý nghĩa nhất Giun đất di chuyển theo kiểu chủ động đào hang bằng cách nuốt đất vào bụng, sau đó thải ra phía sau Bên ngoài cơ thể giun luôn luôn có dịch nhờn để dễ chuyển động, đồng thời giun còn có khả năng co thắt cơ thể để ép đất chặt lại và mở đường đi

Giun sống nhờ vào các rễ, lá cây đã chết Giun lớn một ngày có thể đồng hoá được một lượng thức ăn nặng gấp nhiều lần cơ thể chúng và đương nhiên lượng thức

ăn trong đất ấy có rất nhiều vi sinh vật Đại đa số chúng có thể đồng hoá phân hữu cơ, rác thải trong đất

Trong cuộc sống của mình, giun có thể tích luỹ lá cây chết, các chất hữu cơ ở trong hang tổ của mình Những chất này sẽ được dần dần phân giải do vi sinh vật Những chất hữu cơ được vùi như vậy sẽ được phân giải nhanh hơn khi chúng ở trên

lớp đất mặt Như vậy, giun có vai trò quan trọng ban đầu để sơ chế các chất xơ sợi

trong đất và phân giải chất hữu cơ trong đất

Giun nuốt vào cơ thể những chất hữu cơ đã được phận giải và một phần đất Trong cơ thể giun, các chất hữu cơ và đất quyện vào nhau thành dạng viên rất mịn Những hạt mịn này sau khi giun bài tiết ra ngoài sẽ tạo điều kiện tốt cho việc cải tạo kết cấu đất và hoạt động của vi sinh vật, tác dụng này rất quan trọng

Những chất bài tiết của giun gồm một phần là những chất hữu cơ có nguồn gốc

từ thực vật đã được phân chia nhỏ, dễ biến đổi, một phần khác là những hợp chất hữu

cơ chứa N từ cơ thể giun và vi sinh vật như mê, axit ước Ngoài ra, trong chất bài tiết còn có CaCO3 được luyện từ các tuyến đặc biệt của giun Nó giúp cho quá trình giữ độ pHờ mức thuận lợi Chất bài tiết của giun có cấu trúc bền vững, có sức giữ nước cao hơn đất bình thường Tất cả những điều kiện trên tạo cho đất tốt hơn

Những chất bài tiết của giun còn tạo một môi trường mới, làm tăng lượng N, P, K trao đổi, tạo điều kiện cho vi sinh vật cũng như cây trồng phát triển thuận lợi

Nhiều phân tích cho thấy đất có phân giun thì số lượng vi khuẩn, xạ khuẩn cao hơn đất không có phân giun 10 lần; còn tảo, nấm men, nấm mốc giảm một ít

Hoạt động của giun còn phụ thuộc vào thời tiết, khí hậu Nhiệt độ trung bình 20 –

250C, độ ẩm 40 - 70% thì giun hoạt động tốt

Ngoài ra các biện pháp kỹ thuật như bón phân, tưới nước, che phủ mặt đất

làm tăng số lượng và hoạt tính của giun đất làm cho đất ngày một tốt lên Nói chung giun có tác dụng tốt trong quá trình phân giải và mùn hoá chất hữu cơ Giun đã làm cho đất có kết cấu tốt, tích luỹ được chất dinh dưỡng như N, P, K cho cây trồng

Các tính toán khoa học cho thấy, nếu trung bình cứ một mét vuông mặt đất có được 150 con giun thì hàng năm 1 ha đất loại này sẽ được lượng giun sống trong đó cung cấp cho 120 tấn phân giun, mà trong đó có 20 tấn được đùn lên trên mặt Giun đất có vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình phân huỷ xác hữu cơ, tạo mùn, tăng độ phì và cải tạo đất Vai trò của giun đất thật vô cùng quan trọng, góp phần cải tạo độ phì nhiêu của đất, như cách gọi rất hình tượng và chính xác của Đácuyn là "lưỡi cày muôn thủa cày đất"

Mối là loại côn trùng 2 cánh thường gặp nhiều ở vùng á nhiệt đới và nhiệt đới

Nó tham gia quá trình phân giải các chất hữu cơ phức tạp như: gỗ, rơm, rạ, rác làm biến đổi chất tăng Ôn màu mỡ của đất

Mối là nhóm động vật đất sống tập đoàn với hàng nghìn, hàng vạn và có thể đến hàng triệu cá thể trong mỗi tổ Vì thế các hoạt động sống của các tập đoàn mối có vai trò đặc biệt quan trọng đối với quá trình phân huỷ xác hữu cơ và các đặc tính sinh học của môi trường đất Các hoạt động dinh dưỡng của mỗi tập đoàn mối gây nên những ảnh hưởng đáng kể lên môi trường đất và nhu cầu thức ăn hữu cơ cho tổ cũng có khối lượng lớn Nhờ có loại men tiêu hoá được chất xellulo và nhờ hệ vi sinh vật sống cộng sinh trong ống ruột nên hệ số tiêu hoá xác thực vật ở mối đạt 60 - 80% Mối có thể tiêu hoá được cả chất nghìn

Nhìn chung, nhờ hệ vi sinh vật phong phú sống phối hợp ở trọng ruột, mối có khả năng phân giải và khoáng hoá nhanh các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc thực vật

Về khía cạnh này, tác động của mối hơn hẳn các sinh vật khác ở mức độ nhất đinh' mối có khả năng làm thay đổi một số tính trạng lý, hoá học của đất có lợi cho cây trồng

Bên cạnh mặt lợi ấy, trong thực tế đời sống và sản xuất mối đã gây nhiều tác hại,

nhất là phá hoại tre, gỗ, nứa, đê điều, sách vở, nhà cửa

5.3.3.5 Ve giáp

Ngoài được phủ lớp vỏ rất công, đầu nhọn, bẹt để xúc đất và đào bới đất

Ve giáp cùng với bọ nhảy là những thành phần tích cực nhất của hệ động vật đất nhỏ, tham gia vào quá trình phân huỷ xác vẫn thực vật, ăn nấm và các thành phần của cây xanh Do có mật độ quần xã lớn, thông thường đạt hàng chục nghìn cá thể trên một mét vuông mặt đất, lại cộng thêm khả năng di cư tích cực theo chiều thẳng đứng và di

cư bề mặt nên chúng có vai trò quan trọng trong sự phân huỷ rễ cây xanh

Ve giáp có thể phân thành nhóm hoại sinh, nhóm ăn nấm, nhóm ăn tảo, ăn thịt,

ăn xác chết hay nhóm tạp dưỡng, mỗi ngày ve giáp sử dựng một lượng thức ăn bằng một phần mười cơ thể của chúng Trong đó, khoảng 96o/o của tổng năng lượng được dùng cho việc hô hấp của cơ thể

5.3.3.6 Bọ nhảy

Đây là nhóm côn trùng bậc thấp, sống chủ yếu ở tầng thảm và lớp đất mặt của hệ sinh thái đất Chúng ít di cư xuống các lớp đất sâu Thức ăn của bọ nhảy gồm hạt phấn cây mô lá cây đã bị phân huỷ, vụn hữu cơ, xác động vật hoặc một số nhóm vi sinh vật khác

Các kết quả nghiên cứu cho thấy có mối liên hệ dinh dưỡng của nhiều loài bọ nhảy với hệ vi sinh vật phân huỷ xenlulo và bằng cách này bọ nhảy có ảnh hưởng gián tiếp lên quá trình phân giải mô thực vật trong đất

5.3.3.7 Cuốn chiếu

Cuốn chiếu là nhóm động vật ưu thế của quần xã động vật tầng thảm mục lá rừng nhiệt đới và cận nhiệt đới Nhóm này gặp nhiều ở các loại rừng nhiệt đới, trên núi đá vôi của Việt Nam Đây là nhóm sống trong tầng thảm mục đặc rưng, không xuống sâu trong đất Thức ăn chủ yếu của cuốn chiếu là mùn thực vật Khả năng phân huỷ xenlulo trong ruột của chúng lớn do chúng có khả năng cộng sinh với một số nhóm vi sinh vật khác

Tóm lại: Vai trò to lớn của động vật đất là trong cơ thể của chúng thành phần

phân tử của các nguyên tố dinh dưỡng được thay đổi, làm cho cây xanh dễ hấp thụ hơn Các hoạt động dinh dưỡng của hệ động vật đất góp phần quyết định tốc độ luân chuyển của vật chất trong các chu trình chuyển hoá vật chất tự nhiên

5.4 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN NGOẠI CẢNH ĐỐI VỚI VI SINH VẬT

Cơ thể và môi trường là một khối thống nhất, nên sự phát triển của vi sinh vật có quan hệ chặt chẽ với các yếu tố ngoại cảnh Tác động của các yếu tố ngoại cảnh có thể đẩy mạnh hay ức chế hoặc đình chỉ quá trình sinh trưởng, phát triển của sinh vật

5.4.1 Ảnh hưởng của các yếu tố vật lý

5.4.1.1 Ảnh hưởng của độ ẩm

Hoạt động sống của vi sinh vật có quan hệ mật thiết với nước, tỷ lệ nước trong tế bào vi sinh vật khá cao, nước trong vi khuẩn chiếm từ 75 - 85%, nấm men 78 - 82%, nấm mốc 84 - 90%

Vi sinh vật cần nước ờ trạng thái tự do, do đó quá trình trao đổi chất nếu thiếu nước sẽ có hiện tượng loại nước ra khỏi tế bào, làm cho tế bào bị chết

Sức đề kháng của các vi sinh vật với trạng thái khô là khác nhau:

Sức đề kháng của các vi sinh vật không khí > vi sinh vất đất > vi sinh vật nước Sức đề kháng của xạ khuẩn > vi khuẩn > nấm mốc

Sức đề kháng của bào tử > tế bào dinh dưỡng

5.4.1.2 Nhiệt độ

Nhiệt độ thấp dưới 30C làm ngưng quá trình sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật Vì vậy, người ta ứng dụng để bảo quản giống VSV, thức ăn và các vật liệu cần thiết Có thể giữ vi khuẩn ở nhơ lỏng – 1900C vẫn duy trì sự sống hàng năm

Mỗi loại VSV đều có nhiệt độ thấp nhất, cao nhất và nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng của riêng nó

Nhiệt độ sinh trưởng cực tiểu và cực đại: là nhiệt độ thấp nhất và cao nhất mà ở

đó VSV có thể duy trì được sự sinh trưởng, phát triển

Nhiệt độ sinh trưởng thích hợp: là nhiệt độ mà ở đó VSV sinh trưởng và phát triển nhanh nhất

VSV được phân thành 3 nhóm theo nhiệt độ:

- Nhóm VSV ưa lạnh: Được phân bố ở vùng hàn đới, nhiệt độ thấp nhất sóc, nhiệt độ cao nhất chịu được ở 150C, nhiệt độ tối thích ở toạc

- Nhóm VSV ưa ấm: Được phân bố ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới, nhiệt độ thấp nhất 150C, nhiệt độ cao nhất chịu được ở 350C, nhiệt độ tối thích ở 250C

Nhóm VSV ưa nóng: Được phân bố ở vàng sa mạc và xung quanh đường xích đạo, nhiệt độ thấp nhất 350C, nhiệt độ cao nhất chịu được ở 850C, nhiệt độ tối thích ở

600C

5.4.1.3 Áp suất thẩm thấu

Trong môi trường có nồng độ chất tan thấp, tế bào hút nước mạnh, áp lực tế bào tăng gây ra hiện tượng trương nguyên sinh

Trong môi trường có nồng độ chất tan cao, nước trong tế bào bị thấm ra ngoài,

gây ra teo nguyên sinh chất, tế bào bị khô sinh lý, kéo dài sẽ bị chết

Ứng dụng: Thường dùng muối, đường nồng độ cao trong bảo quản và chế biến thực phẩm

5.4.1.4 Các tia bức xạ

Đa số vi sinh vật sinh trưởng không cần ánh sáng (trừ nhóm VSV quang hợp) Các tia bức xạ có chiều dài bước sóng khoảng 10.000 A0 có thể gây hại đổi với VSV,

đó là ánh sáng mặt trời, tia tử ngoại, tia α, λ, δ tia X

Tác động của ánh sáng mặt trời có thể trực tiếp làm phá huỷ tế bào, hoặc gián tiếp tạo ra các chất độc trong môi trường gây hại cho VSV

Tia tử ngoại, tia ỏ kìm hăm sự sinh trưởng, gây đột biến trên, giết chết VSV Tia X phá huỷ độc tố của vi khuẩn

Ứng dụng: Các tia bức xạ được sử dụng trong khử trừng, tiêu độc, trong bảo quản, chế biến, tạo giống VSV

5.4.2 Ảnh hưởng của các yếu tố hoá học

5.4.2.1 pH

pH có quan hệ rất lớn đến sự sinh trưởng của vi sinh vật

Tác dụng của pH có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trao đổi chất của tế bào

Nồng độ lớn H+ còn ảnh hưởng trực tiếp đến độ hoà tan của một số ton khoáng như: K+, Na+, Mg2+ do đó ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của VSV

Đa số VSV thích ứng ở pa từ 4,5 - 9,0, tuy nhiên tuỳ từng chủng giống VSV khác nhau mà thích ứng khác nhau với pa

Là các chất có thể giết chết toàn bộ vi khuẩn kể cả nha bào hay bào tủ

Một chất có thể vừa là sát trùng, ức chế hay diệt khuẩn tuỳ thuộc và nồng độ, thời gian, loại vi sinh vật và các yếu tố khác

5.4.2.3 Chất kháng sim h

Kháng sinh - antibiotic (anti: kháng lại, bios: sự sống) là chất do vi sinh vật sinh

ra, ngay ở nồng độ thấp kháng sinh cũng có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt các vi sinh vật một cách đặc hiệu, mỗi kháng sinh chỉ tác động lên một vi khuẩn hoặc một nhóm

vi khuẩn bằng cách gây rối loạn phản ứng sinh vật

Tuỳ từng chủng giống VSV khác nhau mà khả năng chịu được các loại thuốc và liều lượng không sinh khác

5.4.3 Tác động của các yếu tố sinh vật học

5.4.3.1 Quan hệ cộng sinh

Là một quan hệ sống chung hai bên đều có lợi giữa hai sinh vật lui nhau, hoạt

động sống của sinh vật này sẽ thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật kia và ngược lại, mối quan hệ giữa chúng khó có thể tách rời Nếu tách rời sẽ ảnh hưởng đến hoạt động sống của chúng

Ví dụ: Mối quan hệ giữa vi khuẩn nốt sần và cây họ đậu; Mối quan hệ giữa hệ

VSV của dạ cỏ với động vật nhai lại

5.4.3.2 Quan hệ tương hỗ:

Chỉ mối quan hệ giữa các sinh vật sống cạnh nhau và có tác dụng hỗ trợ nhau trong quá trình sống Mối quan hệ này rất phổ biến trong giới sinh vật nói chung và vi sinh vật nói riêng Không có sự ràng buộc một cách chặt chẽ giữa các sinh vật trong mối quan hệ này, chúng có thể sống tách rời nhau, không cần đến nhau và giữa chúng chỉ một bên nhận mà không hề có trả về sự giúp đỡ của bên kia

Ví dụ: Mối quan hệ tương hỗ giữa các nhóm vi sinh vật trong cùng một môi trường sống như nấm men làm lên men đường thành rượu, tạo điều kiện thuận lợi về dinh dưỡng cho sự oxy hoá rượu thành dấm của vi khuẩn axetic khi có không khí Hay khi lên men tự nhiên, những vi sinh vật hiếu khí đầu tiên phát triển, sử dụng hết oxy tạo điều kiện yếm khí cho các vi khuẩn tiến hành lên men

Ví dụ: Nấm sống ký sinh trên cây tròng gây bệnh cho cây; Thực khuẩn thể sống trong tế bào vi khuẩn

5.5 ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT TRỒNG TRỌT TỚI VI SINH VẬT ĐẤT

5.5.1 Ảnh hưởng của phương thức làm đất đến vi sinh vật đất

Cày bừa, xới xáo, làm đất tơi xốp, thoáng khí có tác dụng xúc tiến sự khoáng hoá chất hữu cơ của VSV cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng

Các loại vi khuẩn hảo khí, vi khuẩn phân giải xenlulo, nấm, xạ khuẩn tăng lên theo mức độ cày sâu Đối với vi khuẩn yếm khí cày sâu có tác dụng ức chế

Cày bừa xới xáo đất xúc tiến quá trình oxy hoá, hạn chế quá trình khử oxy, làm giảm độ chua và chất độc trong đất, tạo điều kiện thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn hảo khí, xạ khuẩn, nấm

Ở những chân đất bí chặt, ngập nước, tác dụng của Việc làm đất đến các quá

trình sinh học trong đất mạnh hơn các chân đất khác

Một số trường hợp đặc biệt như đất cát nhẹ bị khô hạn có thể làm giảm số lượng

vi sinh vật khi xới xáo đất không hợp lý trong mùa hanh khô, hoặc đất đồi núi dốc dễ

xói mòn, phá huỷ đất, cũng có thể làm giảm vi sinh vật khi cày bừa, xới xáo đất trong

mùa mưa

Trong làm đất cần đặc biệt chú ý cày sâu hợp lý đôi với từng loại đất và đồng

thời với việc cày sâu là tăng cường phân bón Trên những chân đất chua, chua mặn,

giây hoặc đất có kết von đá ong, tầng đất mỏng, cày sâu dễ làm giảm số lượng vi sinh

vật có ích, ảnh hưởng không tốt đến độ phì của đất và năng suất cây trồng Làm đất

phải kèm theo phân bón, thuỷ lợi, cải tạo đất, chống xói mòn thì có thể phát huy hiệu

quả nhiều đối với sự sinh trưởng phát triển của cây trồng và khu hệ sinh vật đất

Bảng 5.3 Ảnh hưởng của cày sâu đến vi sinh vật đất (Đơn vị 10 3 TB/1g đất)

(Nguyễn Xuân Thành, Nguyễn Đường; 1999)

Phương thức làm đất phụ thuộc vào: loại đất, thành phần cơ giới đất, địa hình,

trình độ canh tác, trình độ dân trí, điều kiện kinh tế, cơ cấu cây trồng, thời vụ gieo

trồng

5.5.2 Ảnh hương của luân canh đến vi sinh vật đất

Quan hệ giữa vi sinh vật đất và cây trồng là mối quan hệ tương hỗ, có tác động

qua lại lẫn nhau Mỗi loại cây trồng có số lượng và thành phần vi sinh vật vùng rễ nhất

định Vì vậy thay đổi cây trồng, thay đổi chế độ luân canh sẽ dẫn đến sự thay đổi quần

thể vi sinh vật

Trên đất có trồng cây họ đậu gặp nhiều vi khuẩn nốt sần Rhizobium, vi khuẩn

phân giải lân Đất trồng chè có số lượng năm, nhất là nấm rễ phát triển mạnh nhưng vi

khuẩn hảo khí và xạ khuẩn bị hạn chế Đất trồng các loại rau mầu, mức độ thâm canh

cao và khối lượng chất hữu cơ bổ sung cho đất nhiều nên các loại vi khuẩn hoại sinh

phát triển mạnh, tổng số vi sinh vật trong đất rất lớn Trong đất lúa nước, vi khuẩn yếm

khí đạt số lượng lớn và có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hoả vật chất hữu

cơ và vô cơ Đất lúa nước vi khuẩn muôn hoá, vi khuẩn nitrat, các loại rong tảo,

nguyên sinh động vật có số lượng lớn hơn so với đất trồng cạn ~

Sự phân bố vi sinh vật có tính chất đặc trưng cho từng loại cây trồng là cơ sờ

khoa học để bố trí luân canh cây trồng một cách thích hợp , vừa đạt được yêu cầu

tăng năng suất các cây trồng trong chu kỳ luân canh, vừa có tác động tăng cường độ

phi của đất vả hạn chế tác hại của sâu bệnh

Đất ruộng thường được sử dụng theo ba hình thức: chuyên trồng màu, chuyên trồng lúa và luân canh lúa màu Những chân đất chuyên trồng lúa, vi khuẩn yếm khí và

vi khuẩn muôn hoá phát triển mạnh Trái lại đất chuyên màu vi khuẩn hảo khí, nấm, xạ khuẩn, vi khuẩn nitrat hoá phát triển tương đối mạnh, còn vi khuẩn muôn hoá và vi khuẩn phản NO3- phát triển yếu Tính chất ưu việt của luân canh lúa màu thể hiện rất

rõ, ở hầu hết các loại luân canh vi sinh vật phát triển mạnh hơn ở 2 loại đất chuyên canh nói trên và do đó tổng số vi sinh vật đạt ở mức lớn nhất

Bảng 5.4 Vi sinh vật ở các toại hình sử dụng đất trên đất đồi n úi Sơn La (Đơn vị: 103 tế bào/g đất khô)

(2 lúa)

Chuyên màu (3 vụ màu)

(Nguyễn Đường, Nguyễn Xuân Thành; 1999)

Nếu xét tỷ lệ giữa vi khuẩn hảo khí và yếm khí thì:

- Đất chuyên trồng lúa luôn luôn <l, có trường hợp tỷ lệ này < 0,7

- Trong đất trồng màu tỷ lệ vi khuẩn hảo khí trên vi khuẩn yếm khí luôn luôn > 1 , nhiều loại đất tỷ lệ này gấp 2 - 5 lần và có trường hợp đạt đến 1 0 như đất cát

- Đất luân canh lúa - màu thì 2 loại hình vi sinh vật hảo khí và yếm khí phát triển cân đối thường dao động quanh 1

Những loại đất có thành phần cơ giới nhẹ, đất chua, chua mặn, chiêm trũng, lầy thụt hình thức luân canh lúa màu càng thể hiện tính chất ưu việt của nó

Kết quả cho thấy: ở loại hình sử dụng đất 2 màu + 1 lúa cho số lượng vi sinh vật

đất cao hơn ở loại hình sử dụng đất chuyên lúa và chuyên màu Luân canh còn có tác dụng làm tăng hàm lượng dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu trong đất, tăng năng suất cây trồng so với ở công thức chuyên canh

5.5.3 Ảnh hưởng của phân bón đến vi sinh vật đất

Bón các loại phân hữu cơ và vô cơ vào đất sẽ phát huy tác dụng nhanh hay chậm, nhiều hay ít phụ thuộc chủ yếu vào quá trình hoạt động chuyển hoá của vi sinh vật đất Ngược lại, phân bón có tác dụng làm tăng cường số lượng và hoạt tính vi sinh vật Tuỳ theo loại phân, liều lượng bón và phương pháp bón khác nhau mà ảnh hưởng đến vi sinh vật ở những mức độ khác nhau

Ảnh hưởng của phân hữu cơ đến vi sinh vật đất

Các loại phân hữu cơ như phân chuồng, phân xanh, bùn ao, rơm rạ là nguồn

dinh dưỡng đối với cây trồng và là yếu tố có ảnh hưởng tốt đến thành phần cơ giới, kết cấu, độ ẩm, chế độ nhiệt, chế độ không khí trong đất Ngoài ra trong phân hữu cơ chứa sẵn một khối lượng rất lớn vi sinh vật có thể đạt hàng chục tỷ tế bào trong một gam phân Vì vậy đất được bón phân hữu cơ, số lượng và cường độ hoạt động của nhiều loại vi sinh vật tăng lên một cách đáng kể

Những loại phân hữu cơ có tỷ lệ đạm cao như cây phân xanh họ đậu, phân chuồng có tác dụng kích thích vi sinh vật phát triển mạnh Trái lại những phân hữu cơ như rơm rạ, cỏ khô, tỷ lệ chất xơ cao, thời gian đầu có tác dụng ức chế vi sinh vật

Ảnh hưởng cua phân vô cơ đến vi sinh vật đất

Bón phân hoá học một cách hợp lý có ảnh hưởng tốt đến sự phát triển vi sinh vật đất

Bảng 5 5: ảnh hưởng các loạs phân bón đến vi sinh vật đất (103/g đất)

Khi trong đất chứa nhiều xác hữu cơ chưa phân giải hoặc bón khối lượng lớn phân xanh thì tăng cường số lượng phân khoáng có tác động thúc đẩy hoạt động phân giải chất hữu cơ của vi sinh vật, loại trừ được hiện tượng tranh chấp đạm giữa vi sinh vật và cây trồng Trường hợp đất chua, nghèo dinh dưỡng nếu sử dụng phân khoáng liều cao một cách liên tục sẽ làm tăng độ chua, phá huỷ kết cấu đất nên số lượng vi sinh vật giảm xuống

Bón vôi có tác dụng cải thiện lý hoá tính đất, tăng cường sự hoạt động của vi sinh vật một cách rõ rệt Trên những đất chua bạc màu, lầy thụt và đất đồi núi bị xói mòn mạnh rất cần thiết bón vôi Bón vôi tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều loại hình vi sinh vật như: vi khuẩn cố định N2, vi khuẩn nitrat hoá, xạ khuẩn có thể phát triển dễ dàng

Bón phân hữu cơ vi sinh có tác dụng làm tăng rõ rệt vi sinh vật đất (Bảng 5 6)

Bảng 5 6: ảnh hưởng của 'phân hữu cơ vi sinh đến một số chỉ tiêu sinh học

của đất trước và sau thí nghiệm

Chỉ tiêu

CT

VK tổng số hảo khí x

103CFU/1g

VK tổng số yếm khí x

103CFU/1g

Nấm tồng số x103CFU/1g

Xạ khuẩn x103CFU/1g

Tồng số VSV x103CFU/1g

2 100% nền + 500 kg phân hữu cơ vi sinh Biogro/ha

3 75% nền + 500 kg phân hữu cơ vi sinh Biogro/ha

4 0% nền + 500 kg phân hữu cơ vi sinh Biogro/ha

5 100% nền +500 kg phân hữu cơ vi sinh Đa chức năng/ha

6 75% nền + 500 kg phân hữu cơ vi sinh Đa chức năng/ha

7 0% nền + 500 kg phân hữu cơ vi sinh Đa chức năng/ha

8 100% nền + 500 kg phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh/ha

9 75% nền + 500 kg phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh/ha

10 0% nền +500 kg phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh/ha

Ở các công thức được bón phân HCV S phối hợp với phân khoáng có số lượng

vi sinh vật đất cao hơn công thức chỉ bón phân khoáng đơn thuần

Nếu chỉ bón phân hóa học sẽ dẫn đến làm chai đất, làm thoái hóa đất, hủy diệt hệ sinh vật trong đất và ô nhiễm môi trường đất Trong thế kỷ 2 1 , cần phải phát triển nông nghiệp hữu cơ, nông nghiệp sinh thái bền vững bằng cách bón các loại phân sinh học, như: Phân chuồng, phân xanh và phân hữu cơ vi sinh vật để sản xuất nông nghiệp sạch cho hiệu quả và bền vững

5.5.4 ảnh hưởng của thuốc trừ sâu, trừ cỏ đến vi sinh vật đất

Trong những năm gần đây thuốc trừ cỏ dại, sâu bệnh được sử dụng nhiều và đó góp phần quan trong trong việc bảo vệ, tăng năng suất cây trồng Nhưng việc sử dụng thuốc hoá học với số lượng nhiều, liên tục đó biểu hiện mặt trái của nó: Tiêu diệt nhiều

thiên địch, nhiều loại vi sinh vật có ích, tích luỹ chất độc trong nông sản Bởi vậy

việc tìm hiểu về ảnh hưởng của thuốc hoá học đối với vi sinh vật nói chung và vi sinh vật đất nói riêng là cần thiết để có phương pháp sử dụng thuốc hoá học một cách hợp

lý, vừa đạt được yêu cầu tiêu diệt cỏ dại, sâu bệnh, vừa đề phòng được hậu quả tác hại của nó đối với đất, cây trồng và con người

Về thuốc trừ cỏ, nói chung thường dùng ở nồng độ rất thấp thường vài ppm vì vậy ít gây ảnh hưởng đến vi sinh vật đất Về thuốc trừ sâu, nồng độ thường dùng cao hơn thuốc trừ cỏ và trong đa số trường hợp vì sử dụng đối với bộ phận của cây trên mặt đất nên nó không gây độc hại nhiều đối với vi sinh vật đất

Các loại thuốc trừ có trừ sâu bệnh có ảnh hưởng không giống nhau đối với vi sinh vật đất Có loại ức chế, có loại kích thích, có loại lúc ban đầu ức chế nhưng sau lại kích thích vi sinh vật

Thuốc amonithioxianat, natriasênit, natriborat không có hại đối với vi sinh vật Các loại thuốc amonithioxianat, natrichlorat làm giảm tổng số vi khuẩn, xạ

khuẩn, vi khuẩn nitrat hoá nhưng lại kích thích sự phát triển của các loại nấm

5.6 CHẾ PHẨM VI SINH VẬT ỨNG DỤNG TRONG TRỒNG TRỌT

5.6.1 Phân vi sinh vật cố định đạm (VSVCĐN)

Gần đây ở Việt Nam chế phẩm VSV và phân VSV cố định nào đã được nhiều người dân biết đến Những chế phẩm này đã thực sự góp phần làm tăng năng suất, chất lượng nông sản của các loại cây trồng và thúc đẩy phát triển nền nông nghiệp bền vững ở nước ta

Có rất nhiều loại chế phẩm VSV cố định đạm khác nhau: Nitragin; Ridafo; Rhizobin; Rizolu; Azotobacterin; Azogin; Enterrobacterin

Yêu cầu chất lượng đối với chế phẩm:

Yêu cầu chất lượng với chế phẩm VSV cố định nào nói riêng và phân bón VSV nói chung là phải có hiệu quả đối đến sinh trưởng, phát triển của cây trồng, đến năng suất hoặc chất lượng nông phẩm hoặc độ phì của đất Mật độ VSV chuyên tính trong sản phẩm phải đảm bảo các tiêu chuẩn ban hành Tuỳ theo điều kiện của từng quốc gia, mật độ VSV chuyên tính trong 1 gam hoặc mililít chế phẩm dao động đối với chế phẩm trên nền chất mang khử trùng 108 - 109 TB/g (tế bào trên một gam) và 105 - 1 ữ6 TB/g đối với chế phẩm trên nền chất mang không khử trùng Tuỳ theo yêu cầu của từng nơi, người ta còn đưa thêm các yêu cầu kỹ thuật khác đối với từng loại chế phẩm

cụ thể như khả năng cố định nào (đối với Azotobacter) hoặc khả năng tạo nốt sần trên cây chủ đối với vi khuẩn nốt sần

Hiệu quả của chếphấm VSVCĐN

- Phân vi khuẩn nốt sần

Cố định nào phân tử cộng sinh giữa vi khuẩn nốt sần với cây bộ đậu hàng năm cung cấp thêm cho đất và cây trồng 40 - 552 kg N/ha Kết qua nghiên cứu của Viện Cây trồng nhiệt đới Cộng hoà liên bang Nga cho thấy: Cứ 3 năm trồng cây họ đậu đỗ

đã làm giàu cho đất 3 00 - 600 kg N/ha và cho 13 - 15 tấn mím Bón chế phẩm VSVCĐN có thể thay thế được 20 - 60 kg đạm Urê/ha, làm giảm tỷ lệ sâu, bệnh từ 25

- 50% so với không bón phân VSV

Trong hơn 20 năm qua, các công trình nghiên cứu và thử nghiệm phân vi khuẩn nốt sần tại Việt Nam cho thấy: Phân vi khuẩn nốt sần có tác dụng nâng cao năng suất lạc vỏ 13,8% - 17,5% ở các tỉnh phía Bắc, miền Trung và 22% ở các tỉnh miền Nam Các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy sử dụng phân vi khuẩn nốt sần kết hợp với lượng đạm khoáng tương đương 30 - 40 kg N/ha mang lại hiệu quả kinh tế cao, năng suất lạc đạt trong trường hợp này có thể tương đương như khi bón 60 - 90 kg N/ha Hiệu lực của phân vi khuẩn nốt sần thể hiện đặc biệt rõ nét trên vùng đất nghèo dinh dưỡng và vùng đất mới trồng cây họ đậu Lợi nhuận do phân vi khuẩn nốt sần được xác định đạt 442.000 VNĐ/ha và với tỷ lệ lãi suất/ 1 đồng chi phí đạt 9,8 lần (Ngô Thế Dân và CTV, 2001)

Bảng 5.7 Hiệu lực của phân vi khuẩn nốt sần tại một số vùng trồng lạc ở miền Bắc

Năng suất lạc vỏ

l~lhaì

Hiệu lực của Loại đất Điều Kiện thi nghiệm Đối chứng Phân

VKNS

phân VKNS (tạ/ha)

So với đói chứng (%)

+ Phân vi sinh vật cố định nào khác:

Phân bón vi sinh vật cố định nào hội sinh và tự do có tác dụng tốt đến sự sinh trưởng, phát triển, năng suất cây trồng và hiệu quả trồng trọt Tại ấn Độ, sử dụng phân

vi sinh vật cố định nào cho lúa, cao lương và bông tăng năng suất trung bình 11,4%, 18,2% và 6,8% Tại Liên Bang Nga, bón chế phẩm VSVCĐN cho tăng năng suất 12,8 tạ/ha; tăng năng suất cà chua tăng 28 tạ/ha; tăng năng suất ngô hạt 22,4 tạ/ha, tăng năng suất cây bắp cải 75,2 tạ/ha

Ở Việt Nam các thử nghiệm sử dụng phân vi sinh vật cố định nào hội sinh

(Azogin) ở 15 tỉnh miền Bắc, miền Trung, miền Nam trên diện tích hàng chục ngàn hecta cho thấy trong cùng điều kiện sản xuất, ruộng lúa được bón phân VSVCĐN đều tốt hơn so với đối chúng, biểu hiện ở bộ lá phát triển tốt hơn, tỉ lệ nhánh hữu hiệu, số bông trên khóm nhiều hơn đối chứng Năng suất hạt tăng so với đối chứng tăng 6 - 12%, ở nhiều nơi đạt 15 - 20% Những ruộng bón phân VSVCĐN giảm bớt lkg đạm cho mỗi sào, năng suất vẫn tăng so với đối chứng Đối với rau (xà lách, rau diếp, khoai

tây ) bón phân VSVCĐN cũng làm tăng sản lượng thu hoạch 20 - 30% Việc bón

phân VSVCĐN còn làm tăng khả năng chống chịu của cây và giảm lượng nitơrat tồn

dư trong rau Hiệu quả do sử dụng phân VSVCĐN là rõ rệt Nếu đầu tư 1 đồng cho việc sử dụng phân vi sinh lãi suất thu về từ 16,2 - 19,1 đồng cho cây lúa

Bón phân vi sinh vật cố định nào cho cây trồng có thể thay thế một phần phân đạm khoáng Số liệu nghiên cứu của Nguyên Xuân Thành, Võ Minh Khả cho thấy lượng phân đám khoáng có thể tiết kiệm được như sau:

Bảng 5 8: Hiệu quả sử dụng phân vi sinh vật đối với mã số loại cây trồng

Đất và cây trồng Công thức bón phân Năng suất

(tạ/ha)

% tăng so với đối chứng

Lúa trên đất phù sa sông Hỏng Nền (NPK: 90.90.60+8 tấn PC) 80%

nền + phân VKCĐN Nền + phân VKCĐN

51 ,60 53,73 57,86

-

4 0 12,0 Lúa trên đất bạc màu Bắc

Giang

Nên (NPK: 90.90.60+8 tấn PC) 80%

nền + phân VKCĐN Nền + phân VKCĐN

37,76 39,86 44,59

- 6,0 18,0 Ngô trên đất phù sa sông Hồng Nàn (NPK: 180.120.90+8 tấn PC)

80% nền + phân VKCĐNU Nền + phân VKCĐN

41,45 41,73 46,85

-

10 13,0 Chè trên đất đỏ vàng Thái

Nguyên

Nên (NPK: 120.90.90)

80% nền + phân VKCĐN Nền + phân VKCĐN

142,90 155,34 178,21

- 9,0 25,0

(Nguyễn Xuân Thành, 2003)

Bảng 5.9: Tác dụng phân vi sinh trong việc chống chịu bệnh ở khoai tay

Công thức Bệnh héo

xanh VK (%)

Bệnh thối đen (%)

Bệnh lở có rễ

do nấm (%)

Năng suất (tấn/ha)

(Đề tài KC.08.01)

+ Đất phù sa sông Hồng: Vụ xuân là 14,26 kg N/ha; vụ hè là 10,80 kg N/ha + Đất phù sa Sông Mã: Vụ xuân là 15,28 kg N/ha; vụ hè là 12,12 kg N/ha

+ Đất bạc màu: Vụ xuân là 22,40 kg N/ha; vụ hè là 16,60 kg N/ha

+ Đất cát ven biển: Vụ xuân là 17,46 kg N/ha; vụ hè là 17,06 kg N/ha

Phân VSV, thông qua các hoạt chất sinh học của chúng còn có tác dụng điều hoà, kích thích quá trình sinh trưởng của cây trồng, đồng thời nâng cao sức đề kháng của cây trồng đối với một số sâu hại, bệnh hại Kết quả nghiên cứu trên khoai tây cho thấy VSV có tác dụng làm giảm đáng kể tỷ lệ sâu bệnh

5.6.2 phân vi sinh vật phân giải photphat khó tan (Phân lân vi sinh)

Định nghĩa:

Phân vi sinh vật phân giải photphat khó tan là sản phẩm chứa một hay nhiều vi sinh vật còn sống đạt tiêu chuẩn ban hành, có khả năng chuyển hoá các hợp chất photphat khó tan thành dễ tan cho cây trồng dễ sử dụng góp phần nâng cao năng suất

và chất lượng nông phẩm Phân vi sinh vật không gây hại đến sức khoẻ con người, động thực vật và không làm ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái

Yêu cầu chất lượng:

Yêu cầu chất lượng đối với phân lân vi sinh cũng tương tự như yêu cầu đối với phân VSVCĐN, nghĩa là phân lân vi sinh được coi là có chất lượng tốt khi chứa một hay nhiều loại vi sinh vật có hoạt tính phân giải lân cao, có ảnh hưởng tốt đến cây trồng với mật độ 108 - 109 TB/g hay mini lít phân bón với loại phân bón trên nền chất mang khử trùng và 106 TB/g hay mini lít phân bón với loại phân bón trên nền chất không mang khử trùng

Phương pháp bón phân lân vi sinh:

Phân lân vi sinh thường được bón trực tiếp vào đất, người ta thường ít dùng loại phân này để trộn vào hạt Theo phương pháp này có nhiều cách bón khác nhau:

- Có thể trộn đều chế phẩm với đất nhỏ tơi, sau đó đem rắc đều vào luống trước khi gieo hạt (Nếu là ruộng cạn); rắc đều ra mặt ruộng (Nếu là ruộng nước)

- Có thể đem chế phẩm ủ hoặc trộn với phân chuồng hoài, sau đố bón đều vào luống rồi gieo hạt (Nếu là ruộng cạn); rắc đều ra mặt ruộng (Nếu là ruộng nước)

Hiệu quả của phân vi sinh:

Hàm lượng lân trong hầu hết các loại đất đều thấp, vì vậy việc bón phân lân cho đất nhằm nâng cao năng suất cây trồng là việc cần thiết Người ta cũng biết rằng khoảng 2/3 lượng lân được bón bị đất hấp phụ trở thành dạng cây trồng không sử dụng được hoặc bị rửa trôi Phân lân vi sinh vật phân giải photphat khó tan không chỉ có tác dụng nâng cao hiệu quả của phân bón lân khoáng nhờ hoạt tính phân phân giải và chuyển hoá của các chủng vỉa sinh vật, mà còn có tác dụng nguồn photphat địa phương có hàm lượng lân thấp, không đủ điều kiện sản xuất lân khoáng ở quy mô công nghiệp Nhiều công trình nghiên cứu ở Châu âu và Châu Mỹ cũng như ở các nước Châu á đều cho thấy hiệu quả to lớn của phân vi sinh vật phân giải lân Tại ấn

Độ, vi sinh vật phân giải lân được đánh giá có tác dụng tương đương với 50 kg

P2O5/ha Sử dụng vi sinh vật phân tài lân cùng quặng photphat có thể thay thế được 50% lượng lân khoáng cần bón mà không ảnh hưởng năng suất cây trồng Hiện nay Trung Quốc và an Độ là 2 quốc gia đang đẩy mạnh trương trình phát triển và ứng dụng công nghệ sản xuất phân lân vi sinh vật ở quy mô lớn vớ diện tích sử dụng hàng triệu

ha Tại Việt Nam các công trình nghiên cứu ngần đây cho biết 1 gói chế phẩm vi sinh vật phân giải lân (50 gì sử dụng cho cà phê trên vùng đất đỏ bazan có tác dụng tương đương với 34,3 kg P2O5/ha Bón phân lân vi sinh có tác dụng làm tăng số lượng VSV phân giải lân trong đất, dẫn đến tăng cường phân giải lân khó tan trong đất 23 - 35% Cây trồng phát triển tốt hơn, thân lá mập hơn, bản lá dày hơn, tăng sức đề kháng sâu, bệnh Sử dụng phân lân vi sinh vật làm năng suất đậu tương tăng 5 - 11%, lúa 4,7 - 15% so với đối chứng

5.6.3 Phân hữu cơ sinh học

Khái niệm về phân hữu cơ sinh học (Compost) phân hữu cơ sinh học là loại sản phẩm phân bón được tạo thành thông qua quá trình lên men VSV Các hợp chất hữu có nguồn gốc khác nhau dưới tác động của các VSV hoặc các hoạt chất sinh học của chúng được chuyển hoá thành mùn

Nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ sinh học có thể kể đến là phế thải của người, động vật, gia súc, gia cầm, phế thải chế biến thuỷ hải sản, tồn dư cây trồng nông, lâm nghiệp (thân, lá, rễ, cành), phế thải sinh hoạt, phế thải đô thị, phế thải của các cơ sở chế biến nông, lâm sản và than bùn Thông thường tồn dư của các cây ngũ cốc chứa

0,5% nitơ, 0,6% P2O5 Và 1,5% K2O với phương pháp Chế biến truyền thống để tạo được phân hữu cơ đảm bảo độ hoạt chín cần thiết, thời gian ủ kéo dài từ 4 - 6 tháng ứng dụng công nghệ VSV chế biến phân hữu cơ sinh học, không chỉ rút ngắn thời gian

ủ, mà còn nâng cao giá trị dinh dưỡng mà sản phẩm tạo ra

Vi sinh vật trợ giúp quá trình chế biến phân ủ là các VSV lựa chọn có khả năng

thúc đẩy nhanh quá trình chuyển hoá phế thải hữu cơ thành phân bón Thông thường

đây là các loại VSV chuyển hoá xenlulô, hemixenlulô, đó là Aspergillus niger, Trichoderma reesei, Aspergillus sít, penicilium sp, paeceilomyses sắp Để chế biến,

các phế thải hữu cơ được cắt ngắn 5 - 8cm làm ẩm và đưa vào hố ủ, bổ sung 5kg U rê, 5kg lân supe hoặc lân nung chảy cho 1 tấn nguyên liệu, 750 ml sinh khối VSV sau 10 ngày nuôi cấy được hoà vào 30 lít nước và trộn đều với khối nguyên liệu Độ ẩm của cùng của khối nguyên liệu được điều chỉnh bằng nước sạch để đạt 60% Để đảm bảo oxy cho vi sinh vật hoạt động và quá trinh chế biến được nhanh chóng nên đảo trộn khối ủ 20 ngày 1 lần Thời gian chế biến kéo dài 1 - 4 tháng tuỳ thành phần của loại nguyên liệu

Bảng 5.10 Hiệu quả của phân hữu cơ sinh học đối với lúa ở một số quốc gia Châu á

Tên quốc gia Tỷ lệ tăng năng suất (%)

Trung Quốc Triều Tiên Thái Lan

Ấn Độ

25,2 - 32,8

8 - 12 2,5 - 29,5 9,9

Xu thế hiện nay phát triển công nghệ VSV là tạo một loại chế phẩm có nhiều công dụng, thuận lợi cho người sử dụng ớ Việt Nam nói riêng và nhiều nước trên thế giới nói chung đã sản xuất chế phẩm vi sinh vật vừa có tác dụng đồng hoá nào không khí vừa có tác dụng phân huỷ chuyển hoá lân trong môi trường để cung cấp cho cây trồng, hoặc là sản xuất 1 loại chế phẩm vi sinh vật vừa có cả 2 tác dụng trên, ngoài ra còn có khả năng tiêu tiêu diệt sâu, bệnh và côn trùng có hại Những loại chế phẩm như vậy được gọi là chế phẩm VSV đa chức năng

5.6.4 Chế phẩm vi sinh vật cải tạo đất

Đất có tính đệm và lọc, qua đó 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 nghiệp hoá học và các ngành công nghiệp khai thác: Khai khoáng, chế tạo máy, công nghiệp sơn sự phát triển của các chất ô nhiễm đã vượt quá khả năng tự cân bằng của đất, 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 các kim loại nặng, các thuốc hoá học bảo vệ thực vật Tái sinh đất ô nhiễm bằng phương pháp sinh học không chỉ giải quyết về mặt môi trường mà còn có tác dụng nâng cao nấng suất và chất lượng cây trồng Trong tụ nhiên một số VSV vùng rễ cây trồng có khả năng sản sinh ra các axit hữu cơ và tạo phức với kim loại nặng, một số khác có khả năng phân huỷ hợp chất hoá học có nguồn gốc hữu cơ Công nghệ VSV trong cải tạo đất bị ô nhiễm là sử dụng các loại vi sinh vật có khả năng phân giải hoặc chuyển hoá các chất gây ô nhiễm trong đất, qua đó tạo lại cho đất sức sống mới Ngoài ra các VSV

sử dụng cũng có khả năng phân huỷ các phế thải hữu cơ cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây trồng, đồng thời giúp cây chống lại các tác nhân gây bệnh có nguồn gốc từ đất

và tạo ra các chất kích thích sinh trưởng thực vật, làm ổn định cấu trúc đất ở vùng rễ cây 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 cộng sinh ( VAM- Vascular-A buscular Mycorhiza) và

vi khuẩn Pseudomonas Sản phẩm Agrobacter sản xuất ở Đức từ hai loại VSV trên đã

được nghiên cứu thử nghiệm sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới Kết quả cho thấy có thể khôi phục đất phèn mặn, vùng đất bị ô nhiễm kim loại nặng hay vùng đất nhiều cát bị

sa mạc hoá bằng chế phẩm vi sinh vật này Viện Công nghệ Sinh học thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu và sản xuất thành công chế phẩm sinh học tạo ẩm cho đất là Lipomycin-M Thành phần chính là của Lipomycin-M là chủng nấm men Lipomyces PT7.l được lập từ vùng đất trống đồi trọc ở huyện Hạ Hoà tỉnh Phú Thọ, với ưu điểm là khả năng tạo màng nhầy trong điều kiện đất khô hạn và sinh trưởng ở nhiệt độ cao, đặc biệt hỗ trợ tốt cho việc phủ xanh đất trống đồi trọc

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

5.6.5 Chế phẩm VSV dùng trong phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng

+ Chế phẩm virut NPV sâu xanh: được thử nghiệm và áp dụng trên đồng ruộng

trừ sâu xanh trên bông và thuốc lá ở Sơn La, Hà Nội, Đồng Nai, Sông Bé, Ninh Thuận vv… đều cho kết quả phòng trừ sâu xanh tốt và bảo vệ được năng suất cây trồng Chế phẩm virus sâu xanh cùng với ong mắt đỏ là những tác nhân sinh học trong hệ thống phòng trừ tổng hợp sâu hại bông, song chế phẩm có giá thành cao và người nông dân chưa quen sử dụng nên phạm vi áp dụng chế phẩm này còn hạn chế

+ Chế phẩm virut NPV sâu róm thông: Hiệu quả diệt sâu róm thông của chế

phẩm virus đạt 55,2 - 83,3% Chế phẩm này được áp dụng thành công trừ sâu róm thông ờ Thanh Hoá Sử dụng chế phẩm virus sâu róm thông đã hạn chế sử dụng thuốc hoá học và tỷ lệ ký sinh tự nhiên của một số ống ký sinh sâu róm thông tăng lên

+ Chế phẩm Bacillus thuringiensis (Bt):

Từ năm 1970 ở Việt Nam bắt đầu nghiên cứu sản xuất Bt Viện Công nghệ thực