Chế phẩm vi sinh vật làm phân bón và cải tạo đất

Ch−¬ng n¨m

chÕ phÈm vi sinh vËt lµm ph©n bãn vµ c¶i t¹o ®Êt

A. chÕ phÈm vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ ph©n tö

(Ph©n vi sinh vËt cè ®Þnh ®¹m, ph©n ®¹m sinh häc)

I. kh¸i niÖm chung vÒ qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö

N2

(Nit¬ kh«ng khÝ)

Vi sinh vËt NO3

Protid cña c¸c sinh vËt

(C¬ thÓ §V,TV,VSV)

NH4(NH3)

IV

II III

I

H×nh 3: Vßng tuÇn hoµn nit¬ trong tù nhiªn

I. Qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö III. Qu¸ tr×nh nit¬rat hãa

II. Qu¸ tr×nh am«n ho¸ IV. Qu¸ tr×nh ph¶n nit¬rat ho¸

Nit¬ lµ nguyªn tè dinh d−ìng quan träng kh«ng chØ ®èi víi c©y trång, mµ ngay c¶ ®èi víi vi

sinh vËt. Nguån dù tr÷ nit¬ trong tù nhiªn rÊt lín, chØ tÝnh riªng trong kh«ng khÝ nit¬ chiÕm

kho¶ng 78,16% thÓ tÝch. Ng−êi ta −íc tÝnh trong bÇu kh«ng khÝ bao trïm lªn mét ha ®Êt ®ai chøa

kho¶ng 8 triÖu tÊn nit¬, l−îng nit¬ nµy cã thÓ cung cÊp dinh d−ìng cho c©y trång hµng chôc triÖu

n¨m nÕu nh− c©y trång ®ång ho¸ ®−îc chóng.

Trong c¬ thÓ c¸c lo¹i sinh vËt trªn tr¸i ®Êt chøa kho¶ng 10 - 25.109

tÊn nit¬. Trong c¸c vËt

trÇm tÝch chøa kho¶ng 4.1015 tû tÊn nit¬. Nh−ng tÊt c¶ nguån nit¬ trªn c©y trång ®Òu kh«ng tù

®ång ho¸ ®−îc mµ ph¶i nhê vi sinh vËt. Th«ng qua ho¹t ®éng sèng cña c¸c loµi vi sinh vËt, nit¬

n»m trong c¸c d¹ng kh¸c nhau ®−îc chuyÓn ho¸ thµnh dÔ tiªu cho c©y trång sö dông.

Hµng n¨m c©y trång lÊy ®i tõ ®Êt hµng tr¨m triÖu tÊn nit¬. B»ng c¸ch bãn ph©n con ng−êi tr¶

l¹i cho ®Êt ®−îc kho¶ng > 40%, l−îng thiÕu hôt cßn l¹i c¬ b¶n ®−îc bæ sung b»ng nit¬ do ho¹t

®éng sèng cña vi sinh vËt. V× vËy viÖc nghiªn cøu, sö dông nguån ®¹m sinh häc nµy ®−îc xem lµ

mét gi¶i ph¸p quan träng trong n«ng nghiÖp, ®Æc biÖt trong sù ph¸t triÓn nÒn n«ng nghiÖp bÒn

v÷ng cña thÕ kû 21 nµy. Ng−êi ta gäi qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ nit¬ ph©n tö trong kh«ng khÝ thµnh

®¹m lµ qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö.

II. Qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö vµ c¬ chÕ

Qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö lµ qu¸ tr×nh ®ång ho¸ nit¬ cña kh«ng khÝ thµnh ®¹m am«n

d−íi t¸c dông cña mét sè nhãm vi sinh vËt cã ho¹t tÝnh Nitrogenaza.

B¶n chÊt cña qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö ®−îc Hellrigel vµ Uynfac t×m ra n¨m 1886. Cã

hai nhãm VSV tham gia ®ã lµ: (1) nhãm sinh vËt sèng tù do vµ héi sinh vµ (2) nhãm vi sinh vËt

céng sinh.

1. Qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö nhê vi sinh vËt sèng tù do vµ héi sinh

Lµ qu¸ tr×nh ®ång ho¸ nit¬ cña kh«ng khÝ d−íi t¸c dông cña c¸c chñng gièng VSV sèng tù do

vµ héi sinh.

Thuéc vÒ nhãm nµy cã tíi hµng ngh×n chñng VSV kh¸c nhau, trong ®ã ph¶i kÓ ®Õn mét sè

VSV sau:

1) Vi khuÈn Azotobacter. N¨m 1901, nhµ b¸c häc Beyjeirinh ®· ph©n lËp ®−îc tõ ®Êt mét

loµi VSV cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh nit¬ ph©n tö cao «ng ®Æt tªn cho loµi VSV nµy lµ Azotobacter. Vi

khuÈn Azotobacter khi nu«i cÊy ë m«i tr−êng nh©n t¹o th−êng biÓu hiÖn tÝnh ®a h×nh, khi cßn

non cã tiªn mao, cã kh¶ n¨ng di ®éng ®−îc nhê tiªn mao (Flagellum). Lµ vi khuÈn h×nh cÇu

(song cÇu khuÈn), gram ©m kh«ng sinh nha bµo, h¶o khÝ, cã kÝch th−íc tÕ bµo dao ®éng 1,5 -

5,5µm, khuÈn l¹c d¹ng S mµu tr¾ng trong, låi, nhµy. Khi giµ khuÈn l¹c cã mµu vµng lôc hoÆc

mµu n©u thÉm, tÕ bµo ®−îc bao bäc líp vá dµy vµ t¹o thµnh nang x¸c, gÆp ®iÒu kiÖn thuËn lîi

nang x¸c nµy sÏ nøt ra vµ t¹o thµnh c¸c tÕ bµo míi.

Vi khuÈn Azotobacter thÝch øng ë pH 7,2 ÷ 8,2, ë nhiÖt ®é 28 ÷ 30o

C, ®é Èm 40 ÷ 60%.

Azotobacter ®ång ho¸ tèt c¸c lo¹i ®−êng ®¬n vµ ®−êng kÐp, cø tiªu tèn 1 gam ®−êng gluco nã cã

kh¶ n¨ng ®ång ho¸ ®−îc 8 - 18 mg N. Ngoµi ra Azotobacter cßn cã kh¶ n¨ng tiÕt ra mét sè

vitamin thuéc nhãm B nh− B1, B6..., mét sè acid h÷u c¬ nh−: acid nicotinic, acid pantotenic,

biotin, auxin. C¸c lo¹i chÊt kh¸ng sinh thuéc nhãm Anixomyxin.

Thuéc vÒ gièng Azotobacter cã rÊt nhiÒu loµi kh¸c nhau: Azotobacter chrococcum;

Azotobacter acidum; Azotobacter araxii; Azotobacte nigricans; Azotobacter galophilum;

Azotobacter unicapsulare...

2) Vi khuÈn Beijerinskii. N¨m1893 nhµ b¸c häc Ên ®é Stackª ®· ph©n lËp ®−îc mét loµi vi

khuÈn ë ruéng lóa n−íc pH rÊt chua cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh nit¬ ph©n tö, «ng ®Æt tªn lµ vi khuÈn

Beijerinskii. Vi khuÈn Beijerinskii cã h×nh cÇu, h×nh bÇu dôc hoÆc h×nh que, gram ©m kh«ng sinh

nha bµo, h¶o khÝ, mét sè loµi cã tiªn mao cã kh¶ n¨ng di ®éng ®−îc. KÝch th−íc tÕ bµo dao ®éng

0,5 - 2,0 × 1,0 - 4,5 µm, khuÈn l¹c thuéc nhãm S, rÊt nhµy, låi kh«ng mµu hoÆc mµu n©u tèi khi

giµ, kh«ng t¹o nang x¸c.

Vi khuÈn Beijerinskii cã kh¶ n¨ng ®ång ho¸ tèt c¸c lo¹i ®−êng ®¬n, ®−êng kÐp, cø tiªu tèn 1

gam ®−êng gluco nã cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh ®−îc 5 - 10 mgN.

Kh¸c víi vi khuÈn Azotobacter, vi khuÈn Beijerinskii cã tÝnh chèng chÞu cao víi acid, nã cã

thÓ ph¸t triÓn ë m«i tr−êng pH = 3, nh−ng vÉn ph¸t triÓn ë pH trung tÝnh hoÆc kiÒm yÕu, vi khuÈn

Beijerinskii thÝch hîp ë ®é Èm 70 - 80% ë nhiÖt ®é 25 ÷ 28o

C. Vi khuÈn Beijerinskii ph©n bè réng

trong tù nhiªn, nhÊt lµ ë vïng nhiÖt ®íi vµ ¸ nhiÖt ®íi.

3) Vi khuÈn Clostridium. N¨m1939 nhµ b¸c häc ng−êi Nga Vinogratxkii ®· ph©n lËp tuyÓn

chän ®−îc mét loµi vi khuÈn yÕm khÝ, cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh nit¬ ph©n tö cao, «ng ®Æt tªn cho loµi vi

khuÈn nµy lµ vi khuÈn Clostridium. §©y lµ loµi trùc khuÈn gram d−¬ng, sinh nha bµo, khi sinh nha

bµo nã kÐo mÐo tÕ bµo. KÝch th−íc tÕ bµo dao ®éng 0,7 ÷ 1,3 × 2,5 ÷ 7,5µm, khuÈn l¹c thuéc nhãm