Bài tập Vi sinh vật cố định ni tơ

Một trong những phương pháp tăng cường lượng đạm cho đất được nhiều người quan tâm là sử dụng các loại vi sinh vật cố định nitơ từ không khí... Quá trình cố định nitoQuá trình cố định ni

Giảng viên: TS Hoàng Hải Sinh viên : Dương Thị Lan

Mục lục

1 Đặt vấn đề

2 Vòng tuần hoàn nito trong tự nhiên.

3 Quá trình cố định nito.

4 Phân vi sinh vật cố định nito phân tử

5 Tài liệu tham khảo

1.Đặt vấn đề.

Đạm là chất dinh dưỡng có vai trò quan trọng hàng đầu đối với cây trồng Nó cho quá trình sinh trưởng và làm tăng năng suất của cây

Hàm lượng của chúng trong đất rất ít, vì vậy cây trồng thường thiếu đạm Một trong những phương pháp tăng cường lượng đạm cho đất được nhiều người quan tâm là sử dụng các loại vi sinh vật cố định nitơ từ không khí

2 Vòng tuần hoàn nito trong tự nhiên

I

Trong đó:

I – Quá trình cố định nito phân tử

II – Quá trình amon hóa

III – Quá trình nitorat hóa

IV – Quá trình phản nitorat hóa

2.1 Quá trình amon hóa

Quá trình phân hủy, chuyển hóa các hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của VSV để hình thành hợp chất hữu cơ đơn giản

NH4+ hoặc NH3, được gọi là quá trình amon hóa

Quá trình amon hóa bao gồm:

- Quá trình amon hóa protein: Dưới tác dụng của VSV Protein được phân giải để cho NH3 gọi là quá trình amon hóa protein

- Quá trình amon hóa ure, axit uric

- Quá trình amon hóa kitin

2.2 Quá trình nitrat hóa

2.2.1 Định nghĩa

Dưới tác dụng của một số loài VSV đặc biệt, NH4+ được hình thành do quá trình amom hóa hoặcNH4+ ở các loài phân hóa học sẽ tiệp tục chuyển hóa thành NO2- (nitrit) rồi sau đó thành NO3- gọi là quá trình nitat hóa

2.2.2 VSV chủ yếu.

Quá trình này chia làm hai giai đoạn khác nhau do hai loại VSV đảm nhiệm:

- Giai đoạn 1: giai đoạn nitrit hóa

VSV tham gia vào giai đoạn chuyển hóa NH3 thành NO2- thuộc về 4 giống: Nitrocystis, Nitrosolobus, Nitrosospira, Nitrosomonas.

- Giai doạn nitrat hóa:

Vi khuẩn tham gia vào quá trình này gồm các giống sau: Nitrobacter, Ntriospira, Nitrococcus.

2.3 Quá trình phản nitrat hóa

2.3.1 Định nghĩa.

NO3- trong tự nhiên, dưới tác dụng của một số loại VSV đặc biệt sẽ được chuyển hóa thành N2, gọi là quá trình phản nitrat hóa

2.3.2 Vi sinh vật

- Pseudomonas denitrificans, Ps acruginosa; Ps Stutzeri; Ps

Fluorescens.

- Một số loại vi khuẩn tự dưỡng hóa năng cũng có khả năng

thực hiện quá trình này như: Thiobacillus denitrificans;

Hidrogenomonas agilis.

3 Quá trình cố định nito

Quá trình cố định nito phân tử là quá trình đồng hóanito của không khí thành đạm amon dưới sự tác dụng của một số

nhóm VSV có hoạt tính nitrogenaza.

Bản chất của quá trình cố định nito phân tử được hai nhà

bác học là Hellrigel và Uynfac tìm ra năm 1886, gồm hai nhóm

3.1 Quá trình cố định nito phân tử nhờ VSV sống tự do và hội sinh.

Là quá trình đồng hóa nito của không khí dưới tác dụng của các chủng giống VSV sống tự do hoặc hội sinh, có

sự tham gia của hoạt tính Nitrogenaza.

Thuộc về nhóm này có tới hàng nghìn chủng VSV khác nhau trong đó phải kể đến một số VSV sau:

3.1.1 Vi khuẩn Azotobacter

Năm 1901, nhà bác học Bevjeirinh đã phân lập được từ

đất một số loài VSV có khả năng cố định nito phân tử cao,

ông đặt tên co loại VSV này là Azotobacter.

Vi khuẩn Azotobacter khi còn non có tiên mao, có khả

năn di chuyển nhờ tiên mao, là vi khuẩn hình cầu (song cầu

khuẩn), gram âm không sinh nha bào, hảo khí.

Vi khuẩn thích ứng ở pH = 7,8 – 8,2, ở nhiệt độ 28 –

300C, độ ẩm 40 – 60%

Thuộc về giống Azotobacter có rất nhiều loại khác nhau:

Azotobacter chrococcum, Azotobacter axitam, Azotobacter araxii, Azotobacter….

3.1.2 Vi khuẩn Beijenrinskii

Năm 1892 nhà bác học Ấn Độ Stacke đã phân lập được một giống vi khuẩn ở ruộng lúa nước pH rất chua, có khả năng

cố định nito phân tử, ông đặt tên là vi khuẩn Beijenrinskii

Giống vi khuẩn này có hình cầu, hình bầu dục hoặc hình que Gram âm không sinh nha bào, hỏa khí một số loài có tiên mao, có khả năng di động

Khác với vi khuẩn Azotobacter, vi khuẩn Beijenrinskii

có tính chống chịu cao với axit, có thể phát triển ở mooit trường

pH = 3, nhưng vẫn phat triển ở pH trung tính hoặc kiềm yếu

Vi khuẩn thích hợp ở độ ẩm 70 – 80%, nhiệt độ 25 –

280C Vi khuẩn Beijenrinskii phân bố rộng trong tự nhiên, nhất

là ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới

3.1.3 Vi khuẩn Clostridium

Năm 1939 Nhà bác học người Nga Vinogratxkii đã

phân lập tuyển chọn được một nhóm VSV yếm khí có khả năng cố định nito phân tử cao, ông đạt tên cho vi khuẩn này là

vi khuẩn Clostridium.

Là trực khuẩn gram dương, sinh nha bào, ít mẫn cảm với môi trường, nhất là môi trường thừa P, K, Ca và có tính ổm định cao với pH Nó có thể phát triển ở môi trường pH = 4,5 – 9,0, độ ẩm thích hợp từ 60 – 80%, nhiệt độ 25 – 300C

Vi khuẩn Clostridium có nhiều loài khác nhau:

Clostridium botilium, Clostridium Beijenrinskii, Clostridium

3.2 Quá trình cố định nito phân tử cộng sinh

Là quá trình đồng hóa nito của không khí dưới sự tác động của loài VSV cộng sinh với cây họ đậu có hoạt tính

nitrogenaza.

Năm 1886, Hellrigel và Uynfac đã khám phá ra bản chất

của quá trình cố định nito phân tử Họ đã chứng minh được khả

năng của cây họ đậu lấy được nito khí quyển là nhờ vi khuẩn nốt

sần sống ở vùng rễ cây họ đậu Vi khuẩn Rhizobium là loại trực khuẩn gram âm, không sinh nha bào hảo khí, có tiên mao có khả năng di động, chúng thích hợp ở pH = 6,5 – 7,5, nhiệt độ 25 –

280C, độ ẩm từ 50 – 60%

Vi khuẩn Rhizobium gồm nhiều loài khác nhau:

Rh.leguminosarum; Rh Phaseoli; Rh Trifolin; Rh Lupini…

Nốt sần ở rễ cây

họ đậu

Hiện nay người ta tạm chia vi khuẩn nột sần ra làm 4 nhóm lớn:

sản sinh ra axit hay chúng làm axit hóa môi trường

sinh ra chất kiềm hay chúng làm kiềm hóa môi trường

nốt sần nhưng cộng sinh ở rễ, thân, kẽ lá cây rừng và những cây thủy hải sản Hai giống này không có ý nghĩa nhiều trong nông nghiệp

3.3 Các vi sinh vật cố định nito phân tử khác

Ngoài những giống cố định nito phân tử nói trên, cò có vô

số những giống khác đều có khả năng cố định nito phân tử, chúng

có nhiều ý nghĩa trong nông, lâm, ngư nghiệp

Vi khuẩn:

-Nhóm vi khuẩn cố định nito phân tử hảo khí: Azotomonas insolita; Azotomonas fluorescen; Pseudomonas azotogenis…

-Nhóm vi khuẩn cố định nito phân tử hảo khí không bắt buộc:

Klebsilla pneumoniae; Aerobacter aerogenes…

-Nhóm vi khuẩn cố định nito phân tử yếm khí quang hợp:

Rhodospirillum rubrum; Chlorobium sp…

Xạ khuẩn: một số loài thuộc giống: Streptomyces; Actinomyces; Frankia; Nocardia…

Tảo, vi khuẩn lam: Glococapsa sp; Plectonema; Anabaena azollae, Anabaena ambigua; Anabaena cycadae…

4 Phân vi sinh vật cố định nito phân tử

nito cho đất và cây trồng: tạo điều kiện nâng cao năng suất cây trồng và chất lượng nông sản Phân bón VSV cố định nito không gây ảnh hưởng xấu đến người, động thực vật và môi trường sinh thái

4.2 Quy trình sản xuất

4.2.1 Phân lập tuyển chọn chủng VSV cố định nito

Mốn có chế phẩm VSV cố định nito tốt, phải có chủng VSV có cường độ cố định nito cao, sức cạnh tranh lớn, thích ứng ở pH rông, phát huy được ở nhiều vùng sinh thái khác nhau

Để đanhg giá một chỉ tiêu gồm: thời giam nọc; khích thước khuẩn lạc và khích thước tế bào VSV; điếu kiện sinh trưởng phát triển; khả năng cạnh tranh và cường độ cố định nito phân tử

Chủng giống VSV sau khi tuyển chọn, được đảm bỏa phù hợp với yêu cầu của từng loài và sử dụng cho sản xuất chế phẩm dưới dạng gốc

4.2.2 Nhân sinh khối

Từ chủng VSV tuyển chọn, người ta tiến hành nhân sinh khối VSV theo phương pháp lên men chìm hoặc lên men xốp Sinh khối VSV cố định nito được nhân qua cấp 1,2,3 trong những điều kiện phù hợp với từng chủng loại VSV và mục đích sản xuất

Các sản phẩm phân VSV sản xuất từ vi khuẩn được tạo ra chủ yếu bằng phương pháp lên men chìm

Trong quá trình sản xuất, việc kiểm tra và điều chỉnh các yếu tố môi trường là hết sức cần thiết Các yếu tố này

theo Walter (1996) nên được diều chỉnh tự động.

4.2.3 Xử lý sinh khối tạo sản phẩm

Sinh khối VSV được phối trộn với chất mang để tạo ra chế phẩm, hoặc được bổ sung các chất phụ gia, chất dinh dưỡng, bảo quản để tạo ra chế phẩm dạng lỏng hoặc cô đặc, làm khô để tạo ra chế phẩm dạng đông khô hoặc khô

Để đảm bảo chất lượng trong quá trình sản xuất chế phẩm VSV nói chung và chế phẩm VSV cố định nito phân tử nói riêng, cần thiết phải kiểm tra chất lượng ở các công đoạn sản xuất:

-Giống gốc và lên men

-Lựa chọn chất mang và chuẩn hóa chất mang

-Lên men sinh khối

-Xử lý và phối trộn sinh khối

4.3 Phương pháp sử dụng chế phẩm VSV

Có rất nhiều cách bón chế phẩm VSV cố định nito dựa vào từng loại cây trồng khác nhau, mà định ra phương pháp bón khác nhau sao cho hiệu quả nhất

-Đối với chế phẩm VSV cố định nito tự do, thường được bổ sung vào hạt hoặc rễ cây khi còn non, hay bón trực tiếp vào đất Bón sớm càng tốt

-Đối với chế phẩm VSV cố định nito cộng sinh, thường được trộn vào hạt trước khí gieo hạt giống hoặc tưới phủ sớm, không muộn quá 20 ngày sau khi cây mọc

4.4 Hiệu quả của chế phẩm VSV cố định nito

4.4.1 Phân vi khuẩn nốt sần.

Cố đinh nito phẩn tử do công sinh giữa vi khuẩn nốt sần

và rễ cây bộ đậu, hàng năm cung cấp thêm cho cây trồng 40 – 553kg N/ha

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 và miền Trung; 22% ở các tỉnh miền Nam

Lợi nhuận do phân vi sinh nốt sần được xác định đạt 442.000 VND/ha với tỉ lệ lãi suất/1 đồng chi phí đạt 9,8 lán (theo Ngô Thế Dân và CTY 2001)

Hiệu lực của phân vi khuẩn nốt sần tại 1 số vùng trồng lạc ở miền Bắc

Loại

đất

Điều kiện thí nghiệm

Năng suất lạc vỏ

(tạ/ha) Đối

chứng

Phân VKNS

Hiệu lực của phân VKNS (tạ/ha)

So với đối chứng (%)

Luân

canh

rau-lạc

40kg Ure,300kg lân,400ka vôi,3 tấn

Luân

canh lúa

(rau) -lạc

P60,K40,N30,3 tấn phân hữu cơ,100kg vôi

5 Tài liệu tham khảo

- Giáo trình Vi sinh vật học công nghiệp – PGS.TS Nguyễn Xuân Thành, TS Nguyễn Bá Hiện, TS Hoàng Hải, GV Vũ Thị Hoàn.

-Vietbao.vn