Chuyên Đề Vi Sinh Vật Môi Trường Ứng Dụng Vi Sinh Vật Trong Sản Xuất Phân Bón Vi Sinh.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất phân bón vi sinh TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN  BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG ỨNG DỤ[.]

Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN  BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT PHÂN BÓN VI SINH Giáo viên hướng dẫn: ThS.Nguyễn Ngọc Tâm Huyên Nhóm : DH10DL Lê Thị Mỹ Nhung Lê Thị Kim Ngân Nguyễn Thị Mỹ Hạnh Phạm Phước Lộc Huỳnh Thị Huyền Trân Tháng 8/2011 VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh ĐẶT VẤN ĐỀ Sản xuất nông nghiệp ngày dần trờ thành tiêu điểm quan tâm phạm vi quốc gia mà cịn qui mơ tồn cầu Sản xuất nơng nghiệp Việt Nam đóng góp 24% GDP, 30% sản lượng xuất khẩu, tạo việc làm cho 60% lao động nước song rõ ràng sản xuất nông nghiệp lâu chưa trọng mức việc bảo vệ môi trường Sản xuất nông nghiệp sạch, nâng cao chất lượng nông sản nhằm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm thân thiện với môi trường mục tiêu phấn đấu ngành nơng nghiệp nói chung nơng dân nói riêng Nhiều năm trở lại đây, việc sử dụng tràn lan phân bón thuốc hóa học khơng làm cho đất chai cứng, bạc màu mà làm hệ vi sinh vật có ích đất bị thay đổi dẫn đến khơng có điều hịa đất trồng, gây nhiều bệnh nguy hiểm cho Trong thực tế, việc thu hoạch sinh khối thực vật năm lấy đất nhiều nitơ chất dinh dưỡng khác Mặc dù lượng nitơ, photpho đất cao trồng lại khơng thể tự đồng hóa để sử dụng Quy trình bổ sung nitơ tự nhiên lại q chậm, đó, quay vịng thời vụ lớn lại làm thiếu hụt nghiêm trọng chất cần thiết cho trồng Sự thiếu hụt lâu bù đắp phân bón vơ (phân hóa học) Việc làm làm tăng suất cho trồng tức thời để lại hậu đáng buồn đất bị chua dần, độ cứng lí tăng dần… làm cho đất bị bạc màu điều nguy hiểm chất dư thừa phân hóa học tích tụ đất thải vào môi trường nước làm cho đất, nước bị ô nhiễm, ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái môi trường sống Vậy để trả lại độ phì nhiêu cho đất, nâng cao chất lượng nông sản mà không gây ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái mơi trường? VI SINH VẬT MƠI TRƯỜNG Trang Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh Một biện pháp hữu hiệu để sản xuất nông nghiệp ứng dụng rộng rãi chế phẩm sinh học, sử dụng phân hữu vi sinh nhằm thay hoá chất bảo vệ thực vật loại phân hố học có tác động xấu đến mơi trường Từ lâu, người tìm cách ứng dụng đặc tính quý vi sinh vật sản xuất nông nghiệp sử dụng vi sinh vật cố định đạm, phân giải lân để sản xuất phân hữu sơ vi sinh, vi sinh vật đối kháng để sản xuất chế phẩm thuốc trừ sâu bệnh sinh học, vi sinh vật sản sinh chất gibberelin, auxin để sản xuất chế phẩm kích thích sinh trưởng thực vật Hơn người ta cịn sử dụng vi sinh vật sản xuất thức ăn bổ sung chăn ni, phịng chống bệnh cho vật ni Ngồi vi sinh vật cịn ứng dụng phân giải chất hữu khó phân giải lignoxenlulozơ, xenlulozơ hemixenlulozơ làm phân bón cho trồng Sự đời phân vi sinh đáp ứng nhu cầu người dân, vừa tăng suất trồng, cải tạo đất, vừa không gây ô nhiễm tiết kiệm chi phí đầu tư Phân bón vi sinh dựa vào chủng vi sinh vật phân giải chất hữu bùn, phế thải, rác thải, phế phẩm công nông nghiệp… tạo sinh khối, sinh khối tốt cho cho đất, giúp cải tạo làm đất tơi xốp Dùng phân vi sinh thay từ 50 - 100% lượng phân đạm hóa học (tùy loại trồng mà bón phân vi sinh tiết kiệm nhiều chi phí giá phân hạ, giảm lượng phân bón, giảm số lần phun lượng thuốc bảo vệ thực vật)… Do bón vi sinh nên sản phẩm an toàn, lượng nitrat giảm đáng kể, đất không bị ô nhiễm, khả giữ ẩm tốt hơn, tăng cường khả cải tạo đất hệ sinh vật có ích hoạt động mạnh làm cho đất tơi xốp hơn, dễ hút thu dinh dưỡng Vì vậy, việc nghiên cứu, ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón xem giải pháp quan trọng nông nghiệp, đặc biệt phát triển nông nghiệp bền vững kỉ 21 Đó lí báo cáo chun đề “Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh” VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHÂN BÓN I.1 Khái niệm Phân bón thức ăn người bổ sung cho trồng Trong có chứa nhiều chất dinh dưỡng cho như: đạm (N), lân (P), kali (K) nguyên tố vi lượng khác như: Fe, Mg, Ca, S, Zn, Cu, Bo… Phân bón có vai trò quan trọng việc thâm canh tăng suất, bảo vệ trồng nâng cao độ phì nhiêu cho đất I.2 Lịch sử phát triển phân bón vi sinh Phân bón vi sinh Noble Hiltner sản xuất Đức năm 1896 đặt tên Nitragin Sau phát triển sản xuất số nước khác Mỹ (1896), Canada (1905), Nga (1907), Anh (1910) Thụy Điển (1914) Nitragin loại phân chế tạo vi khuẩn Rhizolium Beijerink phân lập năm 1888 Fred đặt tên vào năm 1889 dùng để bón cho loại thích hợp họ đậu Từ có nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm ứng dụng mở rộng việc sản xuất loại phân bón vi sinh cố định nitơ mà thành phần phối hợp thêm số vi sinh vật có ích khác số xạ khuẩn cố định nitơ sống tự Frankia spp, Azotobacter spp, vi khuẩn cố định nitơ sống tự Clostridium, Pasterium, Beijerinkiaindica, xạ khuẩn có khả phân giải cellulose, số chủng vi sinh vật có khả chuyển hóa nguồn dự trữ phospho kali dạng khó hồ tan với số lượng lớn có đất mùn, than bùn, quặng apatit, phosphoric v.v chuyển chúng thành dạng dễ hồ tan, trồng hấp thụ Ở Việt Nam, phân vi sinh vật cố định đạm họ đậu phân vi sinh vật phân giải lân nghiên cứu từ năm 1960 Đến năm 1987, phân Nitragin chất mang than bùn hoàn thiện Năm 1991 có 10 đơn vị nước tập trung nghiên cứu phân vi sinh vật Các nhà khoa học phân lập nhiều chủng vi sinh vật cố định đạm số vi sinh vật phân giải lân VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh I.3 Nguyên liệu sản xuất  Rác thải hữu cơ: loại rác thải hữu sinh hoạt ngày            Than bùn hoạt hố:bùn có khắp nơi cống rãnh, mương, hồ,  Phế phẩm nơng nghiệp-cơng nghiệp: Rác phế thải có nguồn gốc từ thực vật: cây, vỏ loại lương thực vỏ dừa, vỏ trấu, vỏ cà phê, phân chuồng, rỉ đường, phế thải quy trình sản xuất công nghiệp sản xuất bia, thức ăn gia súc, thực phẩm,  Quặng apatit hay phosphorit nghiền nhỏ VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh Quặng apatit Phosphorit Chế phẩm sinh học  Chất xúc tác sinh học  VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh CHƯƠNG II PHÂN LOẠI II.1 PHÂN VÔ CƠ II.1.1 Phân đạm Nitơ nguyên tố dinh dưỡng quan trọng không với trồng mà vi sinh vật Nguồn dự trữ nitơ tự nhiên lớn, tính riêng khơng khí nitơ chiếm khoảng 78,16% thể tích Người ta ước tính bầu khơng khí bao trùm lên đất đai chứa khoảng triệu nitơ, lượng nitơ cung cấp dinh dưỡng cho trồng hàng chục triệu năm trồng đồng hóa chúng Biến khơng khí thành phân đạm - thiên nhiên làm từ họ đậu Ngồi họ đậu, tảo lam có khả cố định đạm Đồng hành với công việc này, nhà khoa học chế tạo phân vi sinh vật cố định đạm cho họ đậu (phân Nitragin) hòa thảo mà đặc biệt lúa (phân Azogin) *Định nghĩa Phân đạm (Biological nitrogen fixing fertizer), (tên thường gọi: phân đạm vi sinh): sản phẩm chứa hay nhiều chủng vi sinh vật sống (tự do, hội sinh, cộng sinh, kị khí hiếu khí) tuyển chọn với mật độ đạt tiêu chuẩn hành, với khả cố định nitơ cung cấp hợp chất chứa nitơ cho đất trồng; tạo điều kiện nâng cao xuất trồng, (hoặc) chất lượng nông sản, tăng độ màu mỡ đất Phân bón vi sinh cố định nitơ khơng gây ảnh hưởng xấu đến người, động thực vật, môi trường sinh thái chất lượng nông sản II.1.2 Phân lân P yếu tố quan trọng trồng P dễ tiêu đất thường không đáp ứng nhu cầu trồng có suất cao Bón phân lân tăng cường độ hịa tan dạng lân khó tiêu biện pháp quan VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh trọng sản xuất nơng nghiệp Bón phân hữu cơ, vùi xác động vật vào đất mức độ định biện pháp tăng cường hàm lượng lân cho đất II.1.2.1 Định nghĩa: Phân bón vi sinh vật phân giải hợp chất photpho khó tan (tên thường gọ: phân lân) sản phẩm chứa hay nhiều chủng vi sinh vật sống tuyển chọn với mật độ tế bào đạt tiêu chuẩn hành, có khả chuyển hố hợp chất photpho khó tan thành dạng dễ tiêu cung cấp cho đất trồng, tạo điều kiện nâng cao suất chất lượng nông sản Phân lân chủng vi sinh vật không ảnh hưởng xấu đến người, động thực vật, môi trường sinh thái chất lượng nông sản II.1.2.2 Phân loại  Lân vô Lân vô thường dạng khoáng apatit, phosphoric, phosphat sắt, phosphat nhôm… Muốn trồng sử dụng phải qua chế biến, để trở thành dạng dễ tan Cũng yếu tố khác, P luôn tuần hồn chuyển hóa Nhờ vi sinh vật lân hữu vơ hóa biến thành muối axit phosphoric Các dạng lân phần sử dụng, biến thành lân hữu cơ, phần bị cố định dạng lân khó tan Ca3(PO2)2, FePO4, AlPO4 Những dạng khó tan mơi trường có pH thích hợp chuyển hóa thành dạng dễ tan Vi sinh vật giữ vai trị quan trọng q trình  Lân hữu Thường nằm hợp chất hữu có xác động vật thực vật Tuy nhiên trồng hấp thụ loại phân hữu mà hấp thụ phân vơ dạng hịa tan Do đó, vi sinh vật đất đóng vai trị quan trọng q trình chuyển hóa Trong đất dạng lân hữu thường gặp là: Phytin, axit nucleic, nucleoprotein, phospholipit VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh  Phytin chất họ hàng: Phytin muối Ca Mg axit phytic Trong đất chất có họ hàng với phytin inositol, inositolmonophosphat, inositoltriphosphat Tất có nguồn gốc thực vật Phytin chiếm trung bình từ 4080% phospho hữu đất  Axit nucleic nucleoprotein:Những axit nucleic nucleoprotein đất có nguồn gốc thực vật thực vật vi sinh vật Hàm lượng chúng đất khoảng CO2 + H2O + NH3 Dựa sở này, nhiều công ty sản xuất phân vi sinh phân giải Xenlulose, người ta ý đến phân hủy xạ khuẩn Actinomyces nấm sợi Trichoderma, Aspergillus Các loài nấm sợi xạ khuẩn nuôi môi trường tương ứng để thu sinh khối Sinh khối trộn với than bùn đưa vào đất trồng việc sử dụng xạ khuẩn nấm Trichoderma sản xuất phân vi sinh phân giải Xenlulose tận dụng khả tạo kháng sinh chất diệt côn trùng (mycotoxin) loài để chống sâu bệnh III.3 VI SINH VẬT PHÂN GIẢI XILAN Xilan hợp chất Hydratcacbon phân bố rộng tự nhiên Xilan chứa nhiều xác thực vật Trong rơm rạ xilan chiếm 15 – 20%, bã mía 30%, gỗ thông 7% – 12%, loại rộng 20% – 25% Xilan loại hemixenlulo (hemicellulose) xilan không giống xenlulo cấu trúc chất Phân tử xilan có cấu tạo đơn vị có gốc B.D.xilơ, liên kết với dây nối – glucozit Một số xilan có chứa thành phần bổ xung khác: arabino, gluco, galacto, axit glucuronic Vi sinh vật phân giải xilan: có nhiều loại vi sinh vật có khả phân giải xilan Các vi sinh vật có khả phân giải xenlulo sản sinh enzym celuloza thường sinh enzym xilanaza Trong đất chua nấm loại vi sinh vật tác động vào xilan Trong đất trung tính kiềm vi khuẩn niêm vi khuẩn nhóm tác động vào xilan Xilanaza thường enzym cảm ứng (chất cảm ứng xilan), có trường hợp enzym VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang 25 Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh enzym cấu trúc Một số loại vi sinh vật phân giải xilan: Bacillus lichenifornus, Bacteroides amylagens, Streptomyces albogriseolus… Cơ chế phân giải: Dưới tác dụng Enzym xilanaza ngoại bào, xilan bị phân giải thành thành phần khác nhau: đoạn dài xilanbioza xiloza Xilan > xilanbioza + xiloza Streptomyces albogriseolus III.4 VI SINH VẬT PHÂN GIẢI LƯU HUỲNH (S) Lưu huỳnh chất dinh dưỡng quan trọng trồng Trong đất thường dạng hợp chất muối vô như: CaSO4, Na2SO4, FeS2, Na2S… số dạng hữu Động vật người sử dụng thực vật làm thức ăn biến S thực vật thành S động vật người Khi động, thực vật chết để lại lượng S hữu đất Nhờ phân giải vi sinh vật, S hữu chuyển hóa thành H 2S H2S hợp chất vô khác có đất Oxy hóa nhóm vi khuẩn tự dưỡng thành S SO42-, phần tạo thành S hữu tế bào vi sinh vật H 2S + O2 => H2O + S + Q S + O + H2O => H2SO4+ Q Trong nhóm vi sinh vật đóng vai trị quan trọng thiếu Các lọai vi sinh vật phân giải S tiêu biểu như: Thiobacillus thioparus, họ Thirodaceae, họ Chlorobacteria ceae… III.5 VI SINH VẬT PHÂN GIẢI PHOTPHO(P): III.5.1 Cơ chế phân giải lân vô Sự phân giải Ca3 (PO4)2 có liên quan mật thiết với sản sinh axit trình sống vi sinh vật Trong axit cacbonic quan trọng Chính H 2CO3 làm cho Ca3(PO4)2 phân giải Quá trình phân giải theo phương trình sau: VI SINH VẬT MƠI TRƯỜNG Trang 26 Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh Ca3 (PO4)2 + H2CO3 + H2 O => Ca(PO4)2H2O + Ca(HCO3)2 Trong đất, vi khuẩn nitrat hóa vi khuẩn chuyển hóa S có tác dụng quan trọng việc phân giải Ca3 (PO4)2 III.5.2 Cơ chế phân giải lân hữu Tải FULL (59 trang): https://bit.ly/3xpmjX4 Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Trong tự nhiên, P nằm nhiều dạng hợp chất khác Các hợp chất P hữu đất có nguồn gốc từ xác động vật, thực vật, phân xanh, phân chuồng… Những hợp chất P hữu vi sinh vật phân giải tạo thành hợp chất P vơ khó tan, số tạo thành dạng dễ tan Hợp chất P hữu quan trọng phân giải từ tế bào vi sinh vật nucleotide Nucleotide có thành phần nhân tế bào Nhờ tác động nhóm vi sinh vật hoại sinh đất, chất tách từ thành phần tế bào phân giải thành phần protein nuclein Protein vào vùng chuyển hóa hợp chất nitrogen, nuclein vào vịng chuyển hóa hợp chất P Sự chuyển hóa hợp chất P hữu thành muối H 3PO4 đuợc thực nhóm vi sinh vật phân hủy P hữu Những vi sinh vật có khả tiết enzyme photphat dễ xúc tác cho trình phân giải.Các vi sinh vật phân giải P hữu theo sơ đồ tổng quát sau: Nucleoprotein -> Nuclein -> Acid.Nucleic -> H2SO4 VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang 27 Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh Vi sinh vật phân hủy P hữu chủ yếu thuộc chi Bacillus Pseudomonas Các lồi có khả phân giải mạnh là: B.megaterium, Serratia, B.subtilis, Serratia, Tải FULL (59 trang): https://bit.ly/3xpmjX4 Proteus, Arthrobster,  Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Vi khuẩn: Pseudomonas, Alcaligenes, Achromobacter, Agrobacterium, Aerobacter, Brevibacterium, Micrococcus, Flavobacterium… Flevobacterium Achromobacter  Xạ khuẩn: Streptomyces VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang 28 Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh  Nấm: Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Sclerotium … Aspergillus sp VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Sclerotium Trang 29 Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh CHƯƠNG IV QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÁC LOẠI PHÂN BĨN IV.1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN CỐ ĐỊNH ĐẠM VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang 30 5265932 ... nghiên cứu phân vi sinh vật Các nhà khoa học phân lập nhiều chủng vi sinh vật cố định đạm số vi sinh vật phân giải lân VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh I.3... VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh Quặng apatit Phosphorit Chế phẩm sinh học  Chất xúc tác sinh học  VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang Ứng dụng vi sinh vật. .. năng) VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Trang 11 Ứng dụng vi sinh vật sản xuất phân bón vi sinh CHƯƠNG III ẢNH HƯỞNG CỦA VI SINH VẬT ĐẾN PHÂN BÓN III.1 CÁC NHÓM VI SINH VẬT CỐ ĐỊNH ĐẠM Trong thể loại sinh vật