Báo cáo: Nghiên cứu sử dụng vi sinh vật làm tác nhân sinh học xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp pdf

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VI SINH VẬT LÀM TÁC NHÂN SINH HỌC XỬ LÝ PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP Trn Th Tâm, Lương Hu Thành, Nguyn Thu Hà, Phm Văn Ton, Phm Bích Hiên SUMMARY Study on uses microorganisms for treatment agriculture waste. The result of study showed that Bacillus subtilis (M2.1), Streptomyces hygroscopicus (XK4), Bacillus polyfermenticus (B17) and Bacillus velezensis (CT6) selected from micrbial genetic resources of Soils and Fertilizers Institute can break up organic compounds as cellulose, starch, lexetin and protein. According to European Comunity, they have high biosaferty (2 level) and are allowed to apply in common. The result of study on effect on treatment of agriculture waste showed that the weigh of agriculture waste reduce 60 - 70% after 60 days treatment with microorganisms. Keywords: Microorganism, organic compounds, treatment agriculture waste. I. T VN  Ph ph phNm nông nghip bao gm tàn dư thc vt ưc  li sau khi thu hoch các sn phNm trng trt và ph thi sau quá trình ch bin nông sn bao gm các hp cht hydratcacbon, protein, photpho khó tan và mt s các hp cht hu cơ khác. Sn phNm sau quá trình phân hy ngoài tác dng cung cp dinh dưng cn thit cho cây trng còn có kh năng làm cho t tơi xp, ci thin các c tính ca t, nht là kh năng gi nưc. Lưng ph ph phNm nông nghip sau khi thu hoch ưc ngưi nông dân s dng như mt ngun nguyên liu chính  un nu, tuy nhiên hin nay hu ht các h nông dân s dng các ngun nguyên liu khác như than, gas, in cho vic nu nưng nên phn ln lưng ph ph phNm nông nghip sau khi thu hoch ưc ngưi nông dân t ngay trên ng rung, vic t lưng ph ph phNm nông nghip trên ng rung ang dn hình thành mt thói quen không tt, không nhng gây nh hưng xu ti môi trưng sinh thái mà còn rt lãng phí ngun nguyên liu có ngun gc thc vt này. Trong ch bin nông sn, c bit là ch bin cà phê, lưng ph thi (v tru, v tht ) thi ra sau quá trình ch bin là rt ln, ây cũng là mt trong nhng nguyên nhân gây ô nhim môi trưng sinh thái, nh hưng n sc kho cng ng dân cư. Vic x lí và tn dng ph ph phNm nông nghip, ph thi ch bin nông sn bng bin pháp sinh hc vi mc ích tái to ngun hu cơ phc v cho sn xut nông nghip ang là mt gii pháp hu hiu, thu hút ưc s quan tâm ca các nhà khoa hc. II. VT LIU VÀ PHƯƠN G PHÁP N GHIÊN CU 1. Vật liệu nghiên cứu + Ph ph phNm nông nghip: Rơm, r, thân lá ngô, lá mía, lá da, v cà phê sau ch bin ưt. + Các chng vi sinh vt s dng trong nghiên cu do Quĩ Gen vi sinh vt Trng trt, Vin Th nhưng N ông hóa cung cp. 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Thí nghiệm đánh giá khả năng phân giải phế phụ phm nông nghiệp Thí nghim ưc b trí ngu nhiên, mi công thc nhc li 3 ln. CT 1: Ph ph phNm. CT 2: Ph ph phNm + Hn hp VSV (t trên b mt). CT 3: Ph ph phNm + Hn hp VSV (vùi trong t và ngp nưc). 2.2. Phương pháp phân tích + Mt  vi sinh vt ưc xác nh theo phương pháp nuôi cy trên môi trưng thch ĩa, s lưng vi sinh vt ưc tính trung bình trên ơn v mililít hoc gam mu thông qua s khuNn lc hình thành trên ĩa môi trưng. + Kh năng phân gii xenlulose ưc xác nh theo phương pháp to vòng khuch tán trên môi trưng thch có cha CMC. + Kh năng phân gii tinh bt ưc xác nh theo phương pháp to vòng khuch tán trên môi trưng thch có cha tinh bt. + Xác nh kh năng phân gii protein: S dng phương pháp khuch tán trên thch ĩa vi cơ cht cazein và thuc th là HgCl 2 1%. + Xác nh kh năng phân gii photphat hu cơ bng phương pháp o vòng phân gii lexitin trên môi trưng thch: Vòng tròn trong sut bao quanh khuNn lc (i vi trưng hp cy im) hoc l thch (i vi trưng hp khoan l). +  Nm ưc xác nh theo 10 TCN 302 - 2005. III. KT QU VÀ THO LUN 1. Lựa chọn tổ hợp vi sinh vật phân giải phế phụ phm nông nghiêp Trong t nhiên vi sinh vt óng vai trò quan trng trong các chu trình chuyn hóa hp cht hu cơ. Vi mc tiêu la chn mt t hp vi sinh có kh năng chuyn hóa các cht hu cơ s dng trong x lý nhanh ph ph phNm nông nghip,  tài ã tin hành ánh giá hot tính sinh hc các chng vi sinh vt chuyn hóa các hp cht hu cơ t Qu Gen vi sinh vt Trng trt - B môn Vi sinh vt, Vin Th nhưng Nông hóa. Kt qu ánh giá hot tính sinh hc ưc th hin trong bng 1. Bảng 1. Hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật Kí hiệu chủng VSV Đường kính vòng phân giải (D - d), cm Xenlulose Lexitin Tinh bột Protein M2.1 3,5 - 2,7 - X1 + - 2,1 - X2 + - 18 - TC6 3,6 - 1,6 - XK4 5,6 - 1,1 - XK3 3,2 - - - B16 - 2,1 - - B17 - 2,6 - 1,2 Ps12 - 1,2 - - CT 6 - - - 2,1 Ba 06 0,8 - 2,9 - Ba.IV 5,0 - - - Ghi chú: (+): Vòng phân gii nh (< 0,05 cm). ( - ): Không có hot tính. Kt qu bng 1 cho thy 4 chng vi sinh vt M2.1, XK4, B17 và TC.6 có kh năng chuyn hóa các hp cht xenlulose, tinh bt, lexitin (photphat hu cơ) và protein cao nht. Chng M2.1 ngoài hot tính phân gii tinh bt còn có hot tính phân gii xenlulose. Bng 1 cũng cho thy chng XK4 ngoài hot tính phân gii xenlulose còn có thêm hot tính phân gii tinh bt, chng B17 ngoài kh năng chuyn hoá photphat hu cơ còn có kh năng phân gii protein, tính cht a hot tính sinh hc ca các chng vi sinh vt này rt có ý nghĩa trong vic nghiên cu s dng vi sinh vt làm tác nhân sinh hc x lý ph ph phNm nông nghip. Bn chng vi sinh vt la chn ưc nh tên và m bo an toàn sinh hc theo tiêu chuNn chung ca Cng ng châu Âu. T hp vi sinh vt la chn ưc trình bày trong bng 2. Bảng 2. Tổ hợp vi sinh vật được lựa chọn Kí hiệu chủng VSV Tên chủng VSV Đường kính vòng phân giải (D - d), cm Xenlulose Lexitin Tinh bột Protein M2.1 Bacillus subtilis 3,5 - 2,7 - B17 Bacillus polyfermenticus - 2,6 - 1,2 XK4 Streptomyces hygroscopicus 5,6 - 1,1 - CT6 Bacillus velezensis - - - 2,1 Ghi chú: ( - ): Không có hot tính. Phương pháp cy vch ưc s dng  ánh giá kh năng hn hp ca các chng vi sinh vt la chn. Kt qu ánh giá cho thy, các chng vi sinh vt ưc la chn có kh năng cùng tn ti trong iu kin hn hp, chúng không cnh tranh, c ch ln nhau và cùng sinh trưng phát trin. 2. Khả năng sử dụng vi sinh vật trong phân giải phế phụ phm nông nghiệp Kt qu ánh giá nh hưng ca hn hp các chng vi sinh vt n mt s loi ph ph phNm nông nghip sau khi ưc x lý ưc th hin trong bng 3. Bảng 3. Tính chất cảm quan của phế phụ phm Chỉ tiêu Nguyên liệu Rơm, rạ Thân lá ngô Lá mía Lá dứa Vỏ trấu cà phê Cơ giới: - Đối chứng - Thí nghiệm Dai Mủn Dai Mủn Dai Mủn Dai Mủn Dai Mủn Màu sắc: - Đối chứng - Thí nghiệm Vàng xám Xám nhạt Vàng Xám nhạt Vàng Xám nhạt Vàng Xám tro Vàng sẫm Nâu đen Mùi: - Đối chứng - Thí nghiệm Thơm, ngái Không mùi Ngái Không mùi Không mùi Không mùi Thơm, ngái Không mùi Hôi Không mùi Kt qu cho thy sau 25 ngày x lý vi hn hp vi sinh vt, màu sc ca nguyên liu ã có nhng thay i áng k so vi lúc chưa , iu ó chng t quá trình chuyn hoá các hp cht hu cơ trong nguyên liu ã xy ra nh hot ng sng ca vi sinh vt và các phn ng lý, hoá hc. Kt qu nghiên cu cho thy sn phNm to thành sau khi ưc x lý bng hn hp vi sinh vt có s thay i v màu sc, mn và tơi xp. S thay i tính cht lý hc ca các ngun nguyên liu trưc và sau khi  so sánh vi i chng không s dng ch phNm VSV ưc trình bày trong bng 4. Bảng 4. Sự thay đổi trọng lượng của phế phụ phm trước và sau khi xử lý Loại Thời gian Tỷ lệ giảm trọng lượng so với ban đầu (%) CT1 CT2 CT3 Rơm, rạ 0 giờ 100 100 100 Sau 25 ngày 22,3 72,3 73,8 Sau 45 ngày 23,6 73,4 74,4 Sau 60 ngày 26,3 74,2 76,8 Thân lá ngô 0 giờ 100 100 100 Sau 25 ngày 25,3 65,5 61,9 Sau 45 ngày 26,4 66,2 63,4 Sau 60 ngày 27,8 67,6 69,2 Lá mía 0 giờ 100 100 100 Sau 25 ngày 30,5 70,5 66,9 Sau 45 ngày 32,4 76,2 68,4 Sau 60 ngày 34,2 76,5 71,3 Lá dứa 0 giờ 100 100 100 Sau 25 ngày 32,2 62,2 61,6 Sau 45 ngày 34,5 64,3 68,2 Sau 60 ngày 35,4 66,6 69,3 Vỏ trấu cà phê 0 giờ 100 100 100 Sau 25 ngày 32,3 63,5 65,8 Sau 45 ngày 32,6 64,1 68,4 Sau 60 ngày 34,5 65,2 68,7 Kt qu bng 4 cho thy: Khi s dng ch phNm vi sinh vt bng bin pháp t b mt hoc vùi trong t và cho ngp nưc (CT 2, CT 3) trng lưng ph ph phNm gim i nhiu hơn so vi không s dng. V thi gian tác ng khi s dng ch phNm vi sinh vt (CT 2, CT 3) trng lưng ca tt c các loi nguyên liu gim áng k sau 25 ngày x lý vi ch phNm vi sinh vt; ti thi im kim tra sau 45 ngày và 60 ngày thì trng lưng ca ph ph phNm vn tip tc gim nhưng không áng k. Tóm li s dng ch phNm vi sinh vt có tác dng làm gim trng lưng cơ cht ph ph phNm nhanh hơn so vi không s dng. iu này cũng chng t rng các chng vi sinh vt ưc la chn  x lý ph ph phNm nông nghip ã mang li hiu qu kinh t cao do cung cp thêm dinh dưng cho cây trng trong quá trình sinh trưng và phát trin. IV. KT LUN T Quĩ Gen vi sinh vt Trng trt ã la chn ưc 1 t hp vi sinh vt có kh năng chuyn hóa mt s các hp cht hu cơ trong ó gm: - Chng Bacillus subtilis (M2.1) có hot tính phân gii tinh bt (ưng kính vòng phân gii = 3,6 cm) và phân gii xenlulose (ưng kính vòng phân gii = 3,6 cm). - Chng Streptomyces hygroscopicus (XK4) có kh năng phân gii xenlulose (ưng kính vòng phân gii = 5,1 cm) và phân gii tinh bt (ưng kính vòng phân gii = 1,6 cm). - Chng Bacillus polyfermenticus (B17) ngoài kh năng phân gii hp cht photphat hu cơ (ưng kính vòng phân gii lexitin = 2,6 cm) còn có kh năng phân gii protein (ưng kính vòng phân gii = 1,2 cm), - Chng Bacillus velezensis (CT6) có hot tính phân gii protein (ưng kính vòng phân gii = 2,1 cm). Sau 60 ngày x lý bng ch phNm vi sinh vt, ph ph phNm nông nghip ã b phân hy (b mn hn) và trng lưng ph ph phNm gim 60 - 70% so vi ban u. TÀI LIU THAM KHO 1 guyễn Lân Dũng (dịch từ hà xuất bản Moscow), 1982. Thc hành Vi sinh vt hc, Nhà xut bn i hc và THCN. 2 guyễn Lân Dũng & cộng sự, 1976. Mt s phương pháp nghiên cu vi sinh vt hc, tp 1, 2. Nhà xut bn Khoa hc K thut Hà Ni. 3 R.V. Mirsa, R.. Roy, H. Hiraoka, 2003. On - farm composting method, Food and Agriculture Organization of the United nations - Rome. 4 Sin R.G.H, 1951. Microbial decomposition of cellulose. Rainhold, New York. 5 Sheela Srivastava, P S Srivastava, 2003. Understanding Bacteria, Springer 6 Subrao, 1980. Organic matterial manual, Indian. gười phản biện: Bùi Huy Hiền T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 6 . NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VI SINH VẬT LÀM TÁC NHÂN SINH HỌC XỬ LÝ PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP Trn Th Tâm, Lương Hu Thành,. tính sinh hc ca các chng vi sinh vt này rt có ý nghĩa trong vi c nghiên cu s dng vi sinh vt làm tác nhân sinh hc x lý ph ph phNm nông nghip.