Tiểu luận công nghệ sản xuất phân bón

Tiểu luận công nghệ sản xuất phân bón Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội, ngành nông nghiệp cũng đã có những thay đổi rất đáng kể. Nhiều máy móc tiên tiến, công nghệ trồng trọt, giống mới…ra đời, đã đáp ứng kịp với những nhu cầu ngày càng cao. Việt Nam là nước nông nghiệp nên phân bón và giống có thể xem là 2 yếu tố có tính quyết định đến năng suất và chất lượng. Nhiều nơi, do sử dụng quá mức cần thiết các loại phân bón và thuốc trừ sâu hoá học làm cho đất canh tác bị bạc màu đi rất nhanh chóng.

TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN VI SINH

GVHD: TS Nguyễn Liêu BaSVTH: Vũ Qúy Ba

Cao Việt PhiNguyễn Thị Tuyết Mai

Mục lục:

I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1II.TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG PHÂN VI SINH…………3 III.KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI PHÂN VI SINH ……… 9

IV CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN VI SINH……… 19V.CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU LỰC PHÂN LÂN VI

XI- PHỤ LỤC TCVN TCVN 6167: 1996 VỀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG PHÂN BÓN VI SINH PHÂN GIẢI HỢP CHẤT PHOSPHO

KHÓ TAN………56

I: ĐẶT VẤN ĐỀ

Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội, ngành nông nghiệp cũng đã

có những thay đổi rất đáng kể Nhiều máy móc tiên tiến, công nghệ trồng trọt, giống mới…ra đời, đã đáp ứng kịp với những nhu cầu ngày càng cao Việt Nam

là nước nông nghiệp nên phân bón và giống có thể xem là 2 yếu tố có tính quyếtđịnh đến năng suất và chất lượng Nhiều nơi, do sử dụng quá mức cần thiết các loại phân bón và thuốc trừ sâu hoá học làm cho đất canh tác bị bạc màu đi rất nhanh chóng

Ngoài ra, những ảnh hưởng của phát triển Nông Nghiệp theo hướng

CNH-HĐH cũng góp phần làm cho diện tích đất nông nghiệp ngày một giảm đi, trong khi đó dân số tiếp tục tăng lên, nhu cầu về nhà ở ngày càng nhiều, nếu chúng ta không có quy hoạch và quản lý tốt thì diện tích đất màu mỡ sẽ mất đi nhanh

chóng

Mặt khác, mưa nhiều và tập trung làm cho đất trở nên xói mòn, rửa trôi khá

nhanh, đất dễ bị suy thoái, cạn kiệt dinh dưỡng Bên cạnh đó, việc khai thác và

sử dụng quá mức cũng như chế độ cach tác không hợp lý cũng dẫn đến tình

trạng sa mạc hóa

Do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển cao đòi hỏi con người sử dụng nhiều biện pháp khác nhau để tăng năng suất sản lượng sản phẩm Những hoạt động

nhằm mục đích kinh tế này cũng là nguyên nhân cơ bản làm ô nhiễm môi

trường

Mặt khác,ngành nông nghiệp ở việt nam hiện nay chủ yếu sử dụng phân bón hóa học, vì thế dư lượng các chất hóa học trong các loại phân này gây ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước và ảnh hưởng nhiều đến sinh vật cũng như con người

Vậy làm thế nào để trả lại độ phì nhiêu cho đất?

Đó là sử dụng sản phẩm phân hữu cơ vi sinh vật đa chủng chế biến từ các nguồnkhác nhau, đây chính là giải pháp hay nhất hiện nay có thể giải quyết được các vấn đề trên Phân bón vi sinh dựa vào các chủng vi sinh vật sẽ phân giải các chấthữu cơ trong bùn, phế thải, rác thải, phế phẩm công nông nghiệp,… tạo ra sinh khổi, sinh khối này rất tốt cho cây cũng như cho đất, giúp cải tạo làm đất tơi

xốp.Với mức sống trung bình của một người nông dân hiện nay không thể dùngcác loại phân bón cho cây trồng với giá cả cao như vậy, sự ra đời của phân vi

sinh đã đáp ứng được mong muốn của người nông dân, vừa tăng năng suất lại hợp túi tiền Dùng phân vi sinh có thể thay thế được từ 50 - 100% lượng phân đạm hóa học (tùy từng loại cây trồng bón phân vi sinh có thể tiết kiệm được

nhiều chi phí do giá phân hạ, giảm lượng phân bón, giảm số lần phun và lượng thuốc BVTV)…Do bón vi sinh nên sản phẩm rất an toàn, lượng nitrat giảm

đáng kể, đất không bị ô nhiễm, khả năng giữ ẩm tốt hơn, tăng cường khả năng cải tạo đất do các hệ sinh vật có ích hoạt động mạnh làm cho đất tơi xốp hơn,

cây dễ hút thu dinh dưỡng hơn

Lịch sử phát triển phân bón vi sinh:

Phân bón vi sinh do Noble Hiltner sản xuất đầu tiên tại Đức năm 1896 và

được đặt tên là Nitragin Sau đó phát triển sản xuất tại một số nước khác như ở

Mỹ (1896), Canada (1905), Nga (1907), Anh (1910) và Thụy Điển (1914)

Nitragin là loại phân được chế tạo bởi vi khuẩn Rhizolium do Beijerink

phân lập năm 1888 và được Fred đặt tên vào năm 1889 dùng để bón cho cácloại cây thích hợp họ đậu Từ đó cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiêncứu nhằm ứng dụng và mở rộng việc sản xuất các loại phân bón vi sinh cố địnhnitơ mà thành phần còn được phối hợp thêm một số vi sinh vật có ích khác nhưmột số xạ khuẩn cố định nitơ sống tự do Frankia spp, Azotobacter spp, các vikhuẩn cố định nitơ sống tự do clostridium, pasterium, Beijerinkiaindica, các xạkhuẩn có khả năng giải cellulose, hoặc một số chủng vi sinh vật có khả năngchuyển hóa các nguồn dự trữ phospho và kali ở dạng khó hoà tan với số lượnglớn có trong đất mùn, than bùn, trong các quặng apatit, phosphoric v.v chuyểnchúng thành dạng dễ hoà tan, cây trồng có thể hấp thụ được.

Ở Việt Nam, phân VSV cố định đạm cây họ đậu và phân VSV phân giải lân

đã được nghiên cứu từ năm 1960 Đến năm 1987,phân Nitragin trên nền chấtmang than bùn mới được hoàn thiện.Năm 1991 đã có hơn 10 đơn vị trong cảnước tập trung nghiên cứu phân vi sinh vật Các nhà khoa học đã phân lập đượcnhiều chủng vi sinh vật cố định đạm và một số VSV phân giải lân

II.Tình hình sản xuất và sử dụng phân vi sinh

Sự bùng nổ dân số thế giới đồng nghĩa với việc tăng áp lực khai thác lên tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là đất và nước Trước đây để tăng sản lượng

lương thực có thể nhờ vào tích tăng diện đất canh tác và tăng năng suất cây

trồng, song trong vòng 30 năm trở lại đây tỷ lệ tăng dân số và tăng diện tích đất canh tác không còn tỷ lệ thuận nữa Từ năm 1965 đến năm 1990 diện tích đất

canh tác chỉ tăng có 9,4%, trong khi mức tăng dân số lại đạt 68,5%, do vậy diện tích đất canh tác bình quân đầu người đã giảm 35,1%, tương đương với mức

giảm 1,4%/năm

Ở Việt Nam, diện tích đất canh tác bình quân đầu người trong vòng 65

năm qua đã giảm từ 2.548 m2 xuống còn 732 m2/người, tương đương với mức độgiảm 1,1%/năm.Vì vậy trong nông nghiệp hiện nay, sản lượng cây trồng sẽ được

các kỹ thuật mới trong công tác chọn tạo giống, bảo vệ thực vật trong đó vai trò của phân bón là cực kỳ quan trọng Phân bón góp phần làm tăng năng suất cây trồng thông qua nhiều cơ chế tác động khác nhau, song quan trọng hơn cả là

phân bón cung cấp cho cây trồng những dinh dưỡng cần mà đất không đủ khả năng cung cấp, duy trì độ phì nhiêu trong quá trình canh tác Ngoài ra, cùng với năng suất kinh tế, phân bón làm tăng lượng sinh khối cây do đó tăng nguồn hữu

cơ trả lại cho đất, góp phần ổn định độ phì của đất

Do sự thiếu cân đối trong việc bón các yếu tố dinh dưỡng cũng như các yếu tố ngoại cảnh khác nên hiệu quả sử dựng phân bón hóa học không cao, gây lãng phí và ảnh hưởng xấu đến môi trường Số liệu thống kê cho thấy,lượng sử dựng phân khoáng ở Việt Nam chưa cao so với một số nước trên thế giới, song

do bón phân khoáng không cân đối, thiếu hợp lý và không đồng bộ, nên hiệu quả

sử dụng phân bón thấp Ở Việt Nam, hiệu quả sử dụng phân bón đạt 35 - 45% đối với đạm và 50 - 60% đối với lân và kali Điều đó làm gia tăng sự mất cân đối

về dinh dưỡng đối với cây trồng.Bón phân không cân đối dẫn đến tình trạng vừa thừa vừa thiếu dinh dưỡng đồng thời gây nên hiện tượng chai cứng, giảm độ phì,thay đổi tính chất vật lý, hóa học và sinh học của đất trồng Việt Nam thuộc

vùng nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều, hiện tượng xói mòn, rửa trôi do thời tiết là điều không thể tránh khỏi trong khi lượng hút các chất dinh dưỡng cùng với sảnphẩm thu hoạch vượt quá lượng dinh dưỡng bón vào Kết quả là nguồn dự trữ dinh dưỡng chứa trong đất ngày càng cạn kiệt

Ngoài ra, phân bón lân hóa học có chứa nhiều kim loại nặng đặc biệt là Cadmium (Cd) khi được bón vào đất sẽ được cây trồng hấp thu và gây nên nguy

cơ tích lũy kim loại nặng trong nông sản

Để phát triển nông nghiệp bền vững, cần phải có chiến lược an toàn dinh dưỡng cho đất và cây trồng: đó là bảo đảm cung cấp đủ liều lượng cần thiết các chất dinh dưỡng thiết yếu đúng lúc cây cần, theo tỷ lệ cân đối giữa các chất

trong phân bón phù hợp với yêu cầu từng loại cây trên các vùng đất trồng dưới các điều kiện thời tiết, khí hậu khác nhau tức là phải bảo đảm và phát triển hệ sinh thái đất cụ thể ta phải sử dụng cân đối phân bón hóa học và phân bón sinh học cho cây trồng phù hợp với nhu cầu dinh dưỡng và điều kiện đất đai, khí hậu trong đó phân bón sinh học có vai trò vô cùng quan trọng Phân bón sinh học

không chỉ cung cấp cho cây trồng các chất dinh dưỡng cần thiết mà còn góp

phần duy trì độ phì nhiêu của đất trong quá trình canh tác, do vậy có vai trò rất quan trọng trong thâm canh

Hiện nay Trung Quốc và Ấn Độ là hai quốc gia đang đẩy mạnh chương trình phát triển và ứng dụng công nghệ sản xuất phân vi sinh ở quy mô lớn với diện tích sử dụng hang chục triệu ha Ở Việt Nam, phân VSV cố định đạm cây

họ đậu và phân VSV phân giải lân đã được nghiên cứu từ năm 1960 và đến năm

1987 phân Nitragin trên nền chất mang than bùn mới được hoàn thiện và đến

năm 1991 đã có hơn 10 đơn vị trong cả nước tập trung nghiên cứu phân vi sinh vật Các nhà khoa học đã phân lập được nhiều chủng vi sinh vật cố định đạm và một số VSV phân giải lân

Phân bón vi sinh vật được sản xuất ở tất cả mọi vùng sinh thái trong cả

nước (trung du miền núi phía Bắc, Hà Nội và Đồng bằng sông Hồng, Bắc Trung

bộ, Nam Trung bộ, Tây Nguyên, Đóng Nam bộ và Đồng bằng sông Cửu Long) với quy mô và chủng loại khác nhau

Hiện nay trong cả nước có khoảng 40 nhà máy đường đang hoạt động,

kế từ 5.000 tấn/năm trở lên Đến hết năm 2001, trong số 34 xưởng sản xuất của các công ty mía đường có 20 xưởng sử dụng công nghệ của FiToHooCMoN.Cácxưởng khác sản xuất chủ yếu là phân hữu cơ sinh học Số lượng phân bón được sản xuất tại các nhà máy đường đạt 70.000 tấn/năm, bằng 30% công suất thiết

kế Lượng phân bón do các nhà máy đường sản xuất được cung cấp tại chỗ cho vùng nguyên liệu mía

Ngoài các công ty mía đường sản xuất phân hữu cơ vi sinh vật nêu trên còn có một số cơ sở, đơn vị khác cũng tổ chức sản xuất, cung ứng và tiêu thụ

phân vi sinh vật.Công nghệ sản xuất sử dụng trong các cơ sở hầu hết đều đơn

giản, ít được cơ giới hóa

Không có đơn vị nào sản xuất phân bón vi sinh vật trên nền chất mang

nhu cầu sản xuất nông, lâm nghiệp của địa phương mình (Sơn La, Hà Giang, HảiPhòng, Hải Dương, Thái Bình, Thanh hóa, Nghệ an, Gia Lai, Lâm Đồng, Đắc Lắc ), trong đó nhiều sản phẩm phân bón vi sinh vật sản xuất tại địa phương

không nằm trong Danh mục phân bón được phép sử dụng tại Việt Nam Chất

lượng phân bón dạng này thấp và không ổn định

25.2 – 32.6

8 – 12 2.5 – 29.5 9.9

Bảng 5: hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh đối với lúa ở một số quốc gia châu Á

III.KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI PHÂN BÓN VI SINH

3.1 Khái niệm.

Phân bón VSV là các sản phẩm mang VSV nhiễm cho đất và cây trồng Theo Tiêu chuẩn Việt Nam năm 1996 (TCVN 6168-1996), phân bón VSV được định nghĩa: "Phân vi sinh vật (phân vi sinh) là sản phẩm chứa các vi sinh vật

sống, đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông quacác hoạt động sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể

sử dụng được (N, P, K, S, Fe ) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất và (hoặc) chất lượng nông sản Phân vi sinh vật phải bảo đảm không gây ảnh hưởng xấu đến ngư, động, thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản"

Theo định nghĩa nêu trên, phân bón VSV được hiểu như sau:

+ Phân bón VSV phải là sản phẩm chứa các VSV sống tồn tại dưới

dạng tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử

+ Vi sinh vật chứa trong phân bón VSV phải là các VSV đã được

tuyển chọn đánh giá có hoạt tính sinh học, có khả năng sinh trưởng, phát triển vàthích nghi với điều kiện môi trường sống mà ở đó chúng được sử dụng

 Nguyên liệu để sản xuất phân bón:

- Rác thải hữu cơ: các loaị rác thải hữu cơ trong sinh hoạt có thể phân hủy:

-Than bùn đã được hoạt hoá:bùn có ở khắp các nơi như cống rãnh, mương,

hồ,

- Phế phẩm nông nghiệp-công nghiệp: Rác phế thải có nguồn gốc từ thực vật: lá cây, vỏ của các loại lương thực như vỏ dừa, vỏ trấu, vỏ cà phê, phân chuồng,

rỉ đường, phế thải của các quy trình sản xuất công nghiệp như sản xuất bia, thức ăn gia súc, thực phẩm,

- Quặng apatit hay phosphorit nghiền nhỏ:

Quặng apatit

- chê phâm sinh học

- Chất xúc tác sinh học

Một số giống vi sinh vật sử dụng trong sản xuất phân bón VSV

ở Việt Nam

3.2 Phân loại phân bón vi sinh vật

Phân bón vi sinh vật được chia thành nhiều dạng khác nhau tùy theo công nghệ sản xuất, tính năng tác dụng của vi sinh vật chứa trong phân bón hoặc

thành phần các chất tạo nên sản phẩm phân bón

(a) Phân loại theo công nghệ sản xuất phân bón:

*Tùy theo công nghệ sản xuất, người ta có thể chia phân vi sinh vật

(VSV) thành hai loại như sau:

Phân VSV trên nền chất mang khử trùng.

Phân VSV trên nền chất mang không khử trùng.

Chất mang là chất để vi sinh vật được cấy tồn tại và (hoặc ) phát triển,

tạo điều kiện thuận lợi cho vận chuyển, bảo quản và sử dụng phân vi sinh.Chất mang không được chứa chất có hại cho người , động thực vật, môi trườngsinh thái và chất lượng nông sản

+ Phân vi sinh vật trên nền chất mang khử trùng có mật độ vi sinh vật

hữu ích >109 VSV/g (ml) và mật độ vi sinh vật tạp nhiễm thấp hơn 1/1000 so với vi sinh vật hữu ích Phân bón dạng này được tạo thành bằng cách tẩm nhiễm sinh khối vi sinh vật sống đã qua tuyển chọn vào cơ chất đã được xử lý vô trùng bằng các phương pháp khác nhau Phân bón vi sinh vật trên nền chất chất mang

đã khử trùng được sử dụng dưới dạng nhiễm hạt, hồ rễ hoặc tưới phủ với liều

lượng 1-1,5 kg (lit)/ha canh tác

+Phân vi sinh vật trên nền chất mang không khử trùng được sản xuất

bằng cách tẩm nhiễm trực tiếp sinh khối vi sinh vật sống đã qua tuyển chọn, vào

cơ chất không cần thông qua công đoạn khử trùng cơ chất Phân bón dạng này

có mật độ vi sinh vật hữu ích 106 VSV/g (ml) và được sử dụng với số lượng từ vài trăm đến hàng nghìn kg (lít)/ha

*Đối với phân bón vi sinh vật trên nền chất mang không khử trùng, tùy theo thành phần các chất chứa trong chất mang mà phân bón VSV dạng này

được phân biệt thành các loại:

+Phân hữu cơ VSV là sản phẩm phân hữu cơ có chứa các VSV sống đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạtđộng sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sử dụng hay các hoạt chất sinh học góp phần nâng cao năng suất,chất lượng nông sản

+ Phân hữu cơ khoáng VSV là một dạng của phân hữu cơ VSV, trong đó

có chứa một lượng nhất định các dinh dưỡng khoáng

b) Phân loại theo tính năng tác dụng của các nhóm vi sinh vật chứa trong

phân bón:

Trên cơ sở tính năng tác dụng của các VSV chứa trong phân bón, phân

VSV còn được gọi dưới các tên:

Phân bón vi sinh vật cố định nitơ

Phân bón vi sinh vật phân giải hợp chất photpho khó tan

Phân bón vi sinh vật phân gải xenluloza

Phân VSV kích thích, điều hòa sinh trưởng thực vật

Phân VSV chức năng

+ Phân VSV cố định nitơ (phân đạm vi sinh) là sản phẩm chứa các VSV

sống cộng sinh với cây họ đậu (đậu tương, lạc, đậu xanh, đậu đen, v.v ), hội

sinh trong vùng rễ cây trồng cạn hay tự do trong đất, nước có khả năng sử dụng nitơ từ không khí, tổng hợp thành đạm cung cấp cho đất và cây trồng

+Phân VSV phân giải hợp chất photpho khó tan (phân lân vi sinh) sản

xuất từ các VSV có khả năng chuyển hóa các hợp chất photpho khó tan thành dễtiêu cho cây trồng sử dụng

+ Phân bón vi sinh vật phân gải xenluloza ( tên thường gọi: phân vi sinh

phân giải xenluloza) là sản phẩm chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn với mật độ đạt theo tiêu chuẩn hiện hành có khả năng phân giảixenluloza , để cung cấp chất dinh dưỡng cho đất và cây trồng, tạo điều kiện nângcao năng xuất và hoặc chất lượng nông sản, tăng độ màu mỡ của đất Phân vi

sinh vật phân giải xenluloza và các chủng vi sinh vật này không ảnh hưởng xấu đến người, động thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản

Vi sinh vật phân giải xenluloza có khả năng phát triển trên môi trường chứa nguồn cacbon duy nhất là xenluloza tự nhiên:

+Phân VSV kích thích, điều hòa sinh trưởng thực vật chứa các VSV có

khả năng sinh tổng hợp các hoạt chất sinh học có tác dụng điều hòa hoặc kích thích quá trình trao đổi chất của cây

+ Phân VSV chức năng là một dạng của phân bón VSV ngoài khả năng

tạo nên các chất dinh dưỡng cho đất, cây trồng, còn có thể ức chế, kìm hãm sự phát sinh, phát triển của một số bệnh vùng rễ cây trồng do vi khuẩn và vi nấm gây nên

c) Phân loại theo trạng thái vật lý của phân bón:

Căn cứ vào trạng thái vật lý của phân bón, có thể chia phân bón VSV

thành các loại sau:

Phân VSV dạng bột

Phân VSV dạng lỏng

Phân VSV dạng viên

+ Phân VSV dạng bột là dạng phân bón vi sinh, trong đó sinh khối VSV

sống đã được tuyển chọn và chất mang được xử lý thành dạng bột mịn

+Phân VSV dạng lỏng là một loại phân bón vi sinh, trong đó sinh khối

VSV từ các vi sinh vật tuyển chọn được chế biến tạo nên dung dịch có chứa các

tế bào sống của chúng

+ Phân VSV dạng viên được tạo thành khi sinh khối VSV được phối trộn

và xử lý cùng chất mang tạo thành các hạt phân bón có chứa các VSV sống đã được tuyển chọn

Trên thị trường phân bón hiện nay, phân bón VSV được kinh doanh dưới nhiều tên thương mại khác nhau Chỉ tiêu VSV phân giải cellulose trước đây

được coi là chỉ tiêu chất lượng của phân bón VSV, song trong Tiêu chuẩn

TCVN 7185-2002, VSV phân giải cellulose không được xếp vào nhóm các VSV

sử dụng trong sản xuất phân VSV mà chỉ được coi là tác nhân chuyển hóa

cellulose phục vụ sản xuất phân hữu cơ sinh học Theo định nghĩa, phân bón

VSV là sản phẩm chứa VSV sống đã được tuyển chọn có khả năng tạo ra các

chất dinh dưỡng hoặc các hoạt chất sinh học trong quá trình bón vào đất, góp

phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản và cải tạo đất thì VSV tổng số

chứa trong phân bón VSV không phải là chỉ tiêu chất lượng của phân bón vi

sinh hoặc hữu cơ VSV

IV CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN VI SINH

4.1.KHÁI NIỆM

Phân vi sinh vật phân giải phosphate khó tan là sản phẩm có chứa một

hay nhiều chủng vi sinh vật còn sống đạt tiêu chuẩn đã ban hành có khả năngchuyển hóa các hợp chất phospho khó tan thành dễ tiêu cho cây trồng sửdụng,ghóp phần nâng cao năng suất và chất lượng nông phẩm.phân lân vi sinhvật không gây hại đến sức khỏe con người động thực vật và không ảnh hưởngxấu đến môi trường sinh thái

Vi sinh vật phân giải hợp chất photpho khó tan là vi sinh vật , thông quahoạt động của chúng, với các hợp chất photpho khó tan được chuyển hoá thành

dễ tiêu đối với cây trồng Vi sinh vật phân giải hợp chất khó tan tạo vòng tròntrong suốt bao quanh khuẩn lạc ( vòng phân giải ) trên môi trường chứa nguồnphotpho duy nhất là Ca3(PO4) hoặc lơ-xi-tin

4.2.ƯU ĐIỂM CỦA PHÂN LÂN VI SINH

-Sử dụng lân vi sinh sẽ thay thế dần việc bón phân hoá học trên đồng

ruộng, đất trồng trọt mà vẫn đảm bảo được nâng cao năng suất thu hoạch

- Sử dụng phân lân vi sinh về lâu dài sẽ dần dần trả lại độ phì nhiêu cho đấtnhư làm tăng lượng phospho dễ tan trong đất canh tác, cải tạo, giữ độ bền của đất đối với cây trồng nhờ khả năng cung cấp hàng loạt các chuyển hoá chất khácnhau liên tục do nhiều quần thể vi sinh vật khác nhau tạo ra

- Việc sử dụng phân lân vi sinh còn có ý nghĩa rất lớn là tăng cường bảo

vệ môi trường sống, giảm tính độc hại do hoá chất trong các loại nông sản thực phẩm do lạm dụng phân bón hóa học

- Giá thành hạ,nông dân dễ chấp nhận,có thể sản xuất được tại địa phương

và giải quyết được việc làm cho một số lao động, ngoài ra cũng giảm được một phần chi phí ngoại tệ nhập khẩu phân hoá học

Người ta cũng biết rằng khoảng 2/3 lượng lân được bón bị đất hấp phụ trởthành dạng cây trồng không sử dụng được hoặc bị rửa trôi Phân vi sinh vật phângiải phosphat khó tan không chỉ có tác dụng nâng cao hiệu quả của phân bón lânkhoáng nhờ hoạt tính phân giải và chuyển hoá của các chủng vi sinh vật mμ còn

có tác dụng tận dụng nguồn photphat địa phương có hàm lượng lân thấp, không

đủ điều kiện sản xuất phân lân khoáng ở quy mô công nghiệp Nhiều công trình nghiên cứu ở châu Âu và 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 giải lân cùng quặng phosphat có thể thay thế được 50% lượng lân khoáng cần bón mà không ảnh hưởng đến năng suất cây trồng Các kết quả nghiên cứu ởLiên Xô, Canada cũng cho các kết quả tương tự Sản phẩm Phosphobacterin và

PB 500 đã được sản xuất trên quy mô công nghiệp ở 2 quốc gia này

Tại Việt Nam, các công trình nghiên cứu gần đây cho biết một gói chế

phẩm vi sinh vật phân giải lân (50g) 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 VSVPGL trong đất, dẫn đến tăng cường độ phân giải lân khó tan trong đất 23 - 35% Cây trồng phát triển tốt hơn, thân lá cây mập hơn, to

hơn, bản lá dầy hơn, tăng sức đề kháng sâu bệnh, tăng năng suất đậu tương 5 -

4.3 Khả năng chuyển hóa các hợp chất tự nhiên trong môi

trường tự nhiên của VSV

4.3.1.Vai trò của photpho

Photpho là nguyên tố quan trọng thứ 2 trong 3 nguyên tố dinh dưỡng đa lượng chính của cây trồng (N, P, K), là thành phần của axit nucleic, phytin,

phospholipit Photpho có tác động trực tiếp đến quá trình tích lũy đường,

protein, lipid, vitamin của cây trồng Đặc biệt photpho là thành phần không thểthiếu của ATP, ADP, AMP (phân tử trao đổi năng lượng), kiểm soát, điều khiển quá trình trao đổi năng lượng của cây (hô hấp, quang hợp ) Photpho có tác

dụng thúc đẩy phát triển và tăng khả năng chống chịu của cây trồng Thiếu

photpho, sự hình thành tế bào mới bị chậm lại, cây còi cọc ít phân cành, đẻ

nhánh, lá có màu xanh lục bẩn, không sáng Thiếu photpho, năng suất cây trồng

bị giảm sút nghiêm trọng, ngay cả khi được cung cấp đủ nitơ

4.3.2.Vòng tuần hoàn của Phospho trong tự nhiên

 Trong tự nhiên P nằm ở nhiều dạng hợp khác nhau P tự nhiên có

trong cơ thể động vật và thực vật, được tích lũy trong đất khi động vật

và thực vật chết đi

 Những hợp chất P hữu cơ này được VSV phân giải thành các hợp chất

P vô cơ khó tan, một số ít tạo thành dạng dễ tan

 Các hợp chất P vô cơ khó tan còn có nguồn gốc từ các quặng thiên

nhiên như apatit, phosphorit, phospho sắt, phospho nhuôm

 Những hợp chất này rất khó hòa tan và cây trồng không thể hấp thu

trực tiếp được cây trồng chỉ có thể hấp thu khi chúng chuyển thành

các dễ tan Quá trình này được thực hiện nhờ nhóm VSV phân giải lân

vô cơ

 Các muối của axit phosphoric dạng dễ tan được cây trồng hấp thụ và chuyển thành các hợp chất phospho hữu cơ trong cơ thể thực vật

 Động vật và người lại sử dụng thực vật làm thức ăn, biến phospho củathực vật thành phospho của động vật và người Động vật và người chết

đi để lại P hữu cơ trong đất vòng tuần hoàn của P trong tự nhiên cứ diễn ra như thế

4.3.3.Cơ chế phân giải lân hữu cơ do VSV

 Các hợp chất lân hữu cơ trong đất có nguồn gốc từ xác động ,thực vật phân xanh, phân chuồng… Hợp chất lân hữu cơ quan trọng nhất được phân giải từ tế bào SV là Nucleoproteit

 Nucleoproteit có trong thành phần nhân tế bào Nhờ tác động của

nhóm VSV hoại sinh trong đất, chất này được tách khỏi thành phần tế bào và được phân giải thành 2 phần : protein và nuclein Protein sẽ đi vào vòng chuyển hóa các hợp chất Nito Nuclein sẽ đi vào vòng

chuyển hóa các hợp chất phosphor

 Sự chuyển hóa các hợp chất P hữu cơ thành muối của axit H3PO4

được thực hiện bởi nhóm VSV phân giải P hữu cơ Những VSV này cókhả năng tiết ra enzyme phosphotaza để xúc tác cho quá trình phân

giải

 Nhóm VSV này được phát hiện năm 1911 do J.Stoklasa ông đã phân lập được 3 loài vi khuẩn có khả năng phân phân giải phospho hữu cơ đều thuộc giống Bacillus Sau đó ông cấy các chủng này vào môi

trường chỉ có acid nucleic làm nguồn P và N duy nhất và nhân thấy

khả năng phân giải từ 15-23% Nếu bổ sung vào môi trường phân giải một ít (NH4)2SO4 lượng lân phân giải tăng lên

 Năm 1952 Menkina đã phân lập được vi khuẩn Bacillus megatherium

có khả năng phân giải lân hữu cơ cao Sau đó người ta đã tìm ra nhiều loài VSV có khả năng phân hủy lân hữu cơ theo sơ đồ sau:

 Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ mạnh thuộc 2 chi: Bacillus và

Pseudomonas Các loài có khả năng phân giải mạnh B megaterium,

B.mycoides và Pseudomonas sp

Alcaligenes

 Ngày nay người ta cũng phát hiện một số xạ khuẩn và nấm mốc có

khả năng phân giải lân hữu cơ cao

4.3.3.Cơ chế phân giải lân vô cơ do VSV

 Các hợp chất lân vô cơ được hình thành do quá trình phân giải lân hữu

cơ phần lớn là các hợp chất vô cơ khó tan Cây trồng không thể hấp

thụ dạng khó tan này Các hợp chất lân vô cơ khó tan còn nằm trong các chất khoáng thiên nhiên như quặng apatit, photphorit…

 Về cơ chế phân giải lân vô cơ đến nay còn nhiều tranh cãi Đại đa số nghiên cứu đều cho rằng sự phân giải Ca3(PO4)2 có liên quan mật thiết với sự sản sinh axit trong quá trình sống của vi sinh vật đã làm cho nó

có khả năng chuyển hóa các hợp chất photpho từ dạng khó tan sang

dạng hòa tan Đa số các VSV có khả năng phân giải lân vô cơ đều sản sinh CO2 trong quá trình sống, CO2 sẽ phản ứng với H2O trong môi trường tạo thành H2CO3 . H2CO3 sẽ phản ứng với photpho khó trình

phân giải theo phương trình sau:

Ca3(PO4)2 + 4H2CO3 + H2O → Ca(PO4)2H2O + Ca(HCO3)2

Dạng khó tan dạng dễ tan + dạng dễ tan

 Các vi khuẩn nitrat hóa sống trong đất cũng có khả năng phân giải lân vô cơ do có khả năng chuyển NH3 thành NO2- rồi NO3 sẽ phản

ứng với photpho khó tan thành dễ tan

Ca3(PO4)2 + 4HNO3 → Ca(H2PO4)2 + 2Ca(NO3)2

 Các vi khuẩn sunfat hóa cũng có khả năng phân giải photphat khó tan thành axid H2SO4 trong quá trình sống

Ca3(PO4)2 + H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2Ca(SO4)2

 Ngoài ra các VSV có khả năng tạo acid hữu cơ trong quá trình sốngđều làm giảm PH môi trường các loài có khả năng phân giải mạnh lân

vô cơ gồm: Bacillus megatherium, Bac mycoides và Bacillus

butyricus, Pseudomonas radiobacter

4.4.QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN LÂN VI SINH( TRONG PTN)

4.4.1-Vi sinh vật phân giải lân

Giống Bacillus: B megaterium, B subtilis, B malaberensis

B megaterium không những có khả năng phân giải hợp chất lân vô cơ mà còn

có khả năng phân giải hợp chất lân hữu cơ Ngoài ra còn các giống

Pseudomonas, Azospirillum, Rhirobium Serratia, Proteus, Arthrobscter

Nấm: Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Cunnighamella

Xạ khuẩn: Streptomyces.

Trong bài tiểu luận chúng tôi quan tâm đến các chủng Bacillus Đặc điểm

quan trọng của Bacillus là khả năng chịu nhiệt, chịu axit, chịu kiềm Bacillus có thể phát triển ở nhiệt độ cao (cũng có loài ưu lạnh ) Thông thường Bacillus pháttriển tốt ở nhiệt độ 28-37ºC, nhưng nhìn chung khi nuôi cấy, lên men Bacillus không cần phải khống chế nhiệt độ gắt gao như các loài khác

PH cũng là yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển vủa vi khuẩn

pH thích hợp cho Bacillus thường 6.8-7.0

4.4.2 Quy trình sản xuất gồm các công đoạn sau:

4.4.2.1.Phân lập tuyển chọn chủng vi sinh vật phân giải lân (VSVPGL)

Với mục đích phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có hoạt tính enzyme dephosphorylaza ứng dụng vào sản xuất phân lân vi sinh Vì vậy người ta phân lập tuyển chọn chủng VSVPGL từ đất hoặc từ vùng rễ cây trồng trên các loại đất

hay cơ chất giàu hữu cơ theo phương pháp nuôi cấy pha loãng trên môi trường đặc Pikovskaya

 Khi đó các chủng vi sinh vật phân giải lân sẽ tạo vòng phân giải, tức là

vòng tròn trong suốt bao quanh khuẩn lạc.Vòng phân giải được hình thànhnhờ khả năng hoà tan hợp chất phospho không tan được bổ sung vào môi trường nuôi cấy Căn cứ vào đường kính vòng phân giải, thời gian hình thành và độ trong của vòng phân giải người ta có thể đánh giá định tính khả năng phân giải mạnh hay yếu của các các chủng vi sinh vật phân lập

- Cách tiến hành:

+ Lấy 0.1g mẫu VSV sau đó cho vào ống effpendos chứa 900µl nước cất đã thanh trùng và đảo trộn đều Dịch sau khi đảo trộn đều này được xử lý như sau : Pha loãng dịch này ở các nồng độ khác nhau Sau đó hút 0.1ml dịch pha

loãng ở các nồng độ khác nhau này nhỏ lên từng đĩa peptri đã có môi trường

Pikovskaya, gạt đều, sau đó để nuôi ở 30ºC Sau 2-3 ngày quan sát khuẩn lạc và cấy khuẩn lạc vào ống thạch nghiêng có chứa môi trường Pikovskaya ( mục đích

là giữ giống)

-Môi trường Pikovskaya:

vi sinh vật vừa có hoạt tính phân giải lân cao vừa không gây ảnh hưởng xấu đến cây trồng và môi trường sinh thái

Ngoài những chỉ tiêu quan trọng trên, còn phải đánh giá đặc tính sinh học như: thời gian mọc; kích thước tế bào, khuẩn lạc; khả năng thích ứng ở pH; khả năng cạnh tranh

4.4.2.2 Phương pháp giữ giống và cấy chuyển:

Sau khi phân lập được các chủng VSV( như: B megaterium, B subtilis, Pseudomonas, Azospirillum, Rhirobium) cần tiến hành giữ giống, theo 3 cách:

Cách 1: Giữ trong ống thạch nghiêng: các giống VSV được bảo quản

trong tủ lạnh ở 4ºC, thời gian tốt nhất là 1 tháng

Cách 2: Giữ trên môi trường glyxerol

Ta tiến hành chuẩn bị môi trường lỏng NB cho vào bình tam giác 100ml hoặc 250ml và cấy chủng tương ứng vào Bình được nuôi trên máy lắc 120

vòng/phút, nhiệt độ nuôi 30-35ºC trong vòng 32-36h Sau đó lấy 0.7-0.8ml dịch nuôi cấy cho vào ống effpendos và hút 0.2-0.3 ml glyxerol cho vào và đậy nắp, lắc thật kĩ để trở thành dạng huyền phù, sau đó để ngăn đá Mẫu có thể giữ được

6 tháng

Cách 3: Ta tiến hành chuẩn bị môi trường NB tương ứng không có agar cho vào bình tam giác 100ml hoặc 250ml và cấy chủng tương ứng vào Bình

được nuôi cấy trên máy lắc 120 vòng/ phút Nhiệt độ nuôi cấy 30-35ºC trong

vòng 32-36h Sau đó lấy 1ml dịch nuôi cấy đem ly tâm với vận tốc 5000 vòng/ phút Sau đó bỏ dịch nổi thu sinh khối Thêm 500µl dung dịch giữ giống

preoparation of freezing solution, lắc đều, bảo quản ở tủ lạnh sâu -80ºC

4.4.2.3 Phương pháp thử tính đối kháng của các chủng VSV (Bacillus):

Trong quá trình phân lập và tuyển chọn các chủng VSV ta có thể chọn

được một hay nhiều chủng Khi tạo chế phẩm các chủng này phải được kiểm tra xem chúng có ức chế kìm hãm lẫn nhau không Cho nên việc xác định khả năng đối kháng là cần thiết Để xác định khả năng đối kháng ta tiến hành như sau:

Chuẩn bị môi trường thạch Pikovskaya, thanh trùng ở 121ºC trong 20 phút sau đó đổ vào hộp peptri Cấy các chủng đã được chọn vào hộp peptri này bằng cách dung que cấy cấy thành những đường dài thẳng hàng (mỗi đường 3-4cm) Các chủng được cấy xen kẽ nhau sao cho một chủng nằm giữa 2 chủng Nuôi trong tủ ấm 30-35ºC sau 36-48h lấy ra kiểm tra Nếu các đường thẳng cấy khuẩnlạc đề mọc khuẩn lạc hoặc mọc chùm lên nhau thì chứng tỏ những chủng đó

không có tính đối kháng và chúng có thể cho vào cùng chế phẩm còn nếu khuẩn lạc chỉ mọc trên đường thẳng này mà không mọc trên đường thẳng khác thì

chứng tỏ chúng kìm hãm lẫn nhau Trong trường hợp này không thể cho chúng vào cùng một chế phẩm

4.4.2.4 Nghiên cứu đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa của VSV( Bacillus)

+ Xác định tốc độ sinh trưởng bằng chỉ số mật độ quang-OD 620 nm

Để đánh giá tốc độ phát triển của vi khuẩn trên môi trường nuôi cấy, có thể

đo sự tăng sinh khối thông qua giá trị OD Với vi khuẩn sử dụng bước sóng

620nm

+ Phương pháp xác định đơn vị khuẩn lạc:

Dùng micropipette vô trùng hút 0.1ml dịch nuôi cấy cho vào ống effpendos chứa 900µl nước cất thanh trùng và đảo trộn đều Tiếp tục làm như vậy để thu được độ pha loãng thích hợp Môi trường NB được bổ sung agar 1.8%, khử

trùng ở 1atm trong 20 phút Khi mặt thạch khô, cấy và gạt đều dịch pha loãng Mỗi độ pha loãng lặp lại 3 lần Các hộp peptri gói kín để trong tủ ấm 30-35ºC trong 24h, đếm số khuẩn lạc tạo thành

Kết quả: số lượng tế bào vi khuẩn trong 1ml dịch nuôi cấy được tính theo

công thức:

CFU= (số khuẩn lạc trung bình x độ pha loãng)/ lượng dịch trong hộp

+ Phương pháp nhuộm gram:

Sử dụng tế bào vi khuẩn được nuôi trong 24h để làm tiêu bản Làm vết bôi trên phiến kính, để khô, cố định vết bôi trên ngọn lửa đèn cồn Nhuộm vết bôi bằng tím gential trong 1-2 phút, đổ thuốc nhuộm đi, xử lý tiêu bản bằng dung dịch lugol trong 1-2 phút Đổ lugol và rửa bằng cồn 96 ºC trong 1-2 phút Rửa sạch tiêu bản bằng nước cất sau đó nhuộm bổ sung bằng dung dịch fusin trong 1-2 phút, rửa sạch bằng nước cất Để tiêu bản khô và đem quan sát bằng vật kính

1000 Vi khuẩn Gram+ bắt màu lam tím, vi khuẩn Gram- bắt màu đỏ

+ Xác định đặc điểm khuẩn lạc: quan sát đặc điểm khuẩn lạc Bacillus trên bằngcách cấy các vi khuẩn trên môi trường NB, nuôi trong tủ ấm 30-35ºCs trong

24h-48h Chọn những hộp lồng có khuẩn lạc mọc riêng rẽ để quan sát

+Xác định hình thái tế bào, bào tử: có thể sử dụng môi trường lỏng hay thạch

để quan sát đặc điểm hình thái tế bào, bào tử Vi khuẩn sau khi được nuôi cấy trên môi trường thích hợp, làm tiêu bản nhuộm Gram Quan sát tế bào, cách sắp xếp, bào tử trên kính hiển vi quang học có độ phóng đại 1000 lần

4.4.2.5 Ảnh hưởng của thời gian tới khả năng sinh trưởng của các chủng VSV( Bacillus)

+ Thời gian là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến lượng sinh khối vi

sinh vật, chất lượng của sinh khối và vấn đề kinh tế trong quá trình lên men thu sinh khối Vì vậy phải khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến các chủng Bacillus

từ đó tìm thời gian tối ưu thu sinh khối

+Thời gian lên men thích hợp được khảo sát: 4, 8,16, 20, 24, 28, 32, 36, 40,

44, 48, 52, 56h Khả năng sinh trưởng của các chủng theo thời gian được đánh giá qua mật độ quang OD620nm và CFU/ml dịch nuôi Khi đó ta xác định đượcđường cong sinh trưởng của các chủng thời gian thu sinh khối tốt nhất là cuối pha logarit và đầu pha cân bằng

4.4.2.6.Phương pháp nhân giống, lên men thu sinh khối

- Quy trình tạo chế phẩm trong phòng thí nghiệm

Môi trường peptone glucose:

+ Nhân giống cấp 1: cấy các chủng trên môi trường hoạt hóa (peptone glucose) trong bình tam giác Nuôi lắc các bình ở máy lắc 150-180 vòng/phút ở 30-35ºC, trong 36-48h.

+ Nhân giống cấp 2: giống cấp 1 được chuyển sang bình nhân giống cấp 2 có chứa môi trường lên men (peptone glucose) Lắc các bình với 150-180 vòng

Trong sản xuất công nghiệp môi trường dinh dưỡng chuẩn peptone

glucose không được sử dụng vì giá thành cao.Các nhà sản xuất đã phải tìm môi trường thay thế từ các nguồn vật liệu sẵn có đó là: Tinh bột ngô, sắn, rỉ mật,

nước chiết ngô, thay cho nguồn dinh dưỡng cacbon, nước chiết men, nước chiết đậu tương, amoniac thay cho nguồn dinh dưỡng nitơ Walter thuộc công ty W.R.Grace (Hoa Kỳ) (1996) đã tổng kết được một số môi trường tổng hợp trong sản xuất phân vi sinh vật từ vi khuẩn