vi sinh vật chuyển hoá lân và ứng dụng

Photpho (P) là một trong các nguyên tố quan trọng đối với cây trồng. Tuy nhiên, hiệu suất sử dụng lân bởi cây trồng muối của acid photphoric.1 phần được cây trồng sử dụng chuyển thành lân hữu cơ,phần bị cố định dưới dạng khó tan:Ca3(PO4)2 , Al3(PO4)2, FePO4 dạng khó tan này trong môi trường pH thích hợp sẽ chuyển thành dạng dễ tan Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 9 1.3.2.Vòng tuần hoàn photpho trong tự nhiên Vòng tuần hoàn photpho trong tự nhiên Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 10 Sơ đồ thu gọn vòng tuần hoàn photpho trong tự nhiên Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 11 2. Vi sinh vật chuyển hoá lân 2.1.1. Cơ chế phân giải lân vô cơ • Sự sản sinh acid trong quá trình sống của một số nhóm vi sinh vật làm cho nó có khả năng chuyển hợp chất photpho khó tan sang dạng có thể hoà tan: CO2 + H2O  H2CO3 Ca3(PO4)2 + 4H2CO3 + H2O  Ca(H2PO4)2 + H2O + 2Ca(HCO3)2 ( Dạng khó tan)---------------( Dạng dễ tan) ( Dạng dễ tan) • Các vi khuẩn nitrat hoá cũng có khả năng phân giải lân vô cơ do nó có khả năng chuyển hoá NH3 -> NO2 -> NO3 ; NO3 sẽ phản ứng với photphat khó tan tạo hợp chất dễ tan: Ca3 (PO4)2 + 4HNO3  Ca(H2PO4)2 + 2Ca(NO3)2 • Các vi khuẩn sunfat hoá cũng có khả năng phân giải photphat khó tan do sự tạo thành H2 SO4 : Ca3 (PO4 )2 + 2H2 SO4  Ca(H2 PO4 )2 + 2CaSO4 • Ngoài ra các nhóm VSV có khả năng tạo thành acid hữu cơ cũng có thể phân giải dạng photphat khó tan thành dễ tan • Tất cả VSV phân giải lân vô cơ trong quá trình sống đều làm giảm pH của môi trường Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 12 2.1.2. Vi sinh vật phân giải lân vô cơ • Vi khuẩn có khả năng phân giải mạnh : các vi khuẩn họ Bacillus: Bacillus Megatherium, B.Butyricus, B.Mycoides,…. B.Megatherium B.Mycoides Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 13 2.1.2. Vi sinh vật phân giải lân vô cơ • Vi khuẩn họ Pseudomonas: P.Radiobacter, P.Gracilis, P.Fluorescens,….. • Vi nấm Aspergillus niger • Một số vi khuẩn sống cộng sinh trên rễ cây có khả năng hút lân để cung cấp cho cây , điển hình là loài VA mycorrhiza. Loài này có thể hoà tan phosphate Fe trong đất để cung cấp lân cho cây. Ngoài ra, loài này còn có khả năng huy động các nguyên tố Cu, Fe, Zn,… cho cây trồng P. Fluorescens Aspergillus niger Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 14 2.1.2. Vi sinh vật phân giải lân vô cơ Tên chủng vi sinh vật Nguồn photphat % phân giải Vi khuẩn Photphat canxi 3-17 Pseudomanas Photphat canxi 13-58 Aspergillus Photphat canxi 58.4 Photphat nhôm 24 Photphat sắt 25.6 Photphat canxi 90 Photphat sắt 49.3 Photphat nhôm 28.1 Quặng photphat 12-20 Penicillium Bacillus Khả năng phân giải hợp chất photphat khó tan Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 15 2.2. Đối với lân hữu cơ 2.2.1. Cơ chế phân giải lân hữu cơ • Các hợp chất lân hữu cơ trong đất có nguồn gốc từ xác động vật, thực vật, phân xanh, phân chuồng,…. • Hợp chất lân hữu cơ quan trọng nhất được phân giải từ tế bào sinh vật là Nucleoproteit • Nucleoproteit có trong thành phần nhân tế bào, nhờ tác động của nhóm vsv hoại sinh trong đất , chất này tách ra khỏi thành phần nhân tế bào và được phân giải thành 2 phần: Protein và Nuclein Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 16 • Nuclein sẽ đi vào vòng chuyển hoá các hợp chất Photpho • Sự chuyển hoá photpho hữu cơ thành muối của H3PO4 được thực hiện bởi nhóm vsv phân huỷ lân hữu cơ. Các vsv này có khả năng tiết ra enzym photphataza để xúc tác cho quá trình phân giải. Cơ chế quá trình: Nucleoproteit -> Nuclein -> Acid Nucleic -> H3PO4 Loxitin -> Glyxerophotphat -> H3PO4 Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 17 2.2. Đối với lân hữu cơ 2.2.2. Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ • Vi khuẩn Pseudomonas, Alcaligenes, Achromobacter, Agrobacterium, Brevibacterium, Micrococus, Flavobacterium,… Pseudomonas Rod-Shaped Alcaligenes Faecalis Agrobacterium tumefaciens Achromobacter marplatensis sp Brevibacteriumlinens Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 18 • Xạ khuẩn streptomyces • Nấm Aspergillus, penicillium, Rhizopus, Sclerotium Aspergillus awamori Aspergillus conidia Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm Penicillium 19 2.3. Các điều kiện ảnh hưởng đến khả năng phân giải lân của vsv 1. Độ pH: pH trong khoảng 7.8 – 8.0 ảnh hưởng tới sự phát triển của hệ sinh vật phân giải lân 2. Nhiệt độ: các chủng vsv có nhiệt độ thích hợp cho quá trình phân giải lân khác nhau. Khoảng nhiệt độ thích hợp là 20 – 40oC 3. Hợp chất hữu cơ: chất hữu cơ làm tăng quá trình sinh trưởng của vsv 4. Độ ẩm: những nơi độ ẩm cao , do hoạt động của vsv mạnh tạo nên nhiều acid hữu cơ  tăng khả năng phân giải lân 5. Hệ rễ: Hệ rễ cây trồng kích thích sự tăng trưởng của vsv phân giải cũng được tăng cường. Tuy nhiên, một số loài cây cũng có thể tiết ra chất độc ngăn cản sự sinh trưởng của vsv 6. Tỷ lệ N:C trong môi trường: Nito và cacbon là những chất cần thiết cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Tỷ lệ N:C càng cao thì phân giải lân diễn ra càng mạnh Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 20 3. Phân lân vi sinh 3.1. Định nghĩa • Phân vi sinh vật phân giải photphate khó tan là sản phẩm có chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật còn sống đạt tiêu chuẩn đã ban hành có khả năng chuyển hoá các hợp chất photpho khó tan thành dễ tiêu cho cây trồng sử dụng , góp phần nâng cao năng suất và chất lượng nông phẩm • Phân lân vi sinh không gây hại đến sức khoẻ con người, động thực vật và không ảnh hưởng xấu tới môi trường Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 21 3.2. Phân loại phân lân vi sinh  Phân lân vi sinh vật trên nền chất mang thanh trùng • Mật độ vi sinh vật hữu hiệu lớn 108 – 109 / gam, vi sinh vật tạp ít • Sử dụng để nhiễm vi sinh vật vào hạt, tưới gốc cây non Vi sinh vật phân giải lân Than bùn, chất mang Nhân sinh khối Thanh trùng Xử lí tiềm sinh Phối trộn Đóng gói, bảo quản, sử dụng Quy trình sản xuất Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 22  Phân lân vi sinh vật trên nền chất mang không thanh trùng • Mật độ vi sinh vật hữu ích thấp 106 -107 tế bào/gam. Vi sinh vật tạp cao • Chất mang -Chất hữu cơ: than bùn, phế thải nông nghiệp, rác thải thành phố -Chất vô cơ: apatit, photphorit, bột đá vôi • Chất mang hữu cơ được ủ háo khí hay yếm khí tuỳ loại nguyên liệu hữu cơ • Nhược điểm: chất lượng không ổn định, khó bảo quản Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 23 3.3. Quy trình sản xuất Phân lập-tuyển chọn giống vi sinh vật phân giải lân  Phân lập-tuyển chọn giống vi sinh vật phân giải lân • Lấy mẫu: vùng đất, vùng rễ cây trồng trên các loại đất giàu chất hữu cơ • Nuôi cấy pha loãng trên môi trường đặc Pikovskaya Nhân sinh khối-xử lí sinh khối-tạo sản phẩm Kiểm tra chất lượng • Trong quá trình nuôi cấy, vi sinh vật phân giải lân sẽ tạo vòng tròn phân giải( vòng tròn trong suốt bao quanh khuẩn lạc) • Dựa vào đường kính, thời gian hình thành, độ trong vòng phân giải  đánh giá định tính khả năng phân giải lân vi sinh vật chọn lựa được dòng vi sinh vật phân giải lân tốt Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 24  Nhân sinh khối-xử lí sinh khối-tạo sản phẩm(phương pháp lên men chìm) Chuẩn bị môi trường lên men cấp 1 Giống gốc Cây giống Lên men cấp 1 Chất mang Lên men cấp 2 Chuẩn bị môi trường lên men cấp 2 Phối trộn Sinh khối vi sinh vật Kiểm tra Chế phẩm trên nền đất mang Chế phẩm dạng lỏng Chế phẩm dạng khô Chế phẩm đông khô, đông lạnh 25 3.4. Ưu nhược điểm phân vi sinh lân 3.4.1. Ưu điểm • Phân giải lân khó tan thành dạng dễ tan • Tăng yếu tố dinh dưỡng, cải thiện chất lượng đất trồng • Nâng cao chất lượng nông sản • An toàn cho người tiêu dùng • Thân thiện với môi trường 3.4.2. Nhược điểm • Không ổn định về chất lượng • Sử dụng không đúng sẽ gây ảnh hưởng đến hệ sinh vật trong đất gây ô nhiễm môi trường Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 26 Tài liệu tham khảo • Giáo trình hoạt tính vi sinh vật đất- Bạch Phương Lan • Vi sinh vật đất- Đại học Cần Thơ • Nghiên cứu phân lập và tuyển chọn vi sinh vật phân giải photphate khó tan trên đất bazan nâu đỏ Đak Lắk • Vi sinh vật học nông nghiệp- Nguyễn Xuân Thành Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 27 [...]... loại phân lân vi sinh  Phân lân vi sinh vật trên nền chất mang thanh trùng • Mật độ vi sinh vật hữu hiệu lớn 108 – 109 / gam, vi sinh vật tạp ít • Sử dụng để nhiễm vi sinh vật vào hạt, tưới gốc cây non Vi sinh vật phân giải lân Than bùn, chất mang Nhân sinh khối Thanh trùng Xử lí tiềm sinh Phối trộn Đóng gói, bảo quản, sử dụng Quy trình sản xuất Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 22  Phân lân vi sinh vật trên... 20 3 Phân lân vi sinh 3.1 Định nghĩa • Phân vi sinh vật phân giải photphate khó tan là sản phẩm có chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật còn sống đạt tiêu chuẩn đã ban hành có khả năng chuyển hoá các hợp chất photpho khó tan thành dễ tiêu cho cây trồng sử dụng , góp phần nâng cao năng suất và chất lượng nông phẩm • Phân lân vi sinh không gây hại đến sức khoẻ con người, động thực vật và không ảnh hưởng... 11 2 Vi sinh vật chuyển hoá lân 2.1.1 Cơ chế phân giải lân vô cơ • Sự sản sinh acid trong quá trình sống của một số nhóm vi sinh vật làm cho nó có khả năng chuyển hợp chất photpho khó tan sang dạng có thể hoà tan: CO2 + H2O  H2CO3 Ca3(PO4)2 + 4H2CO3 + H2O  Ca(H2PO4)2 + H2O + 2Ca(HCO3)2 ( Dạng khó tan) -( Dạng dễ tan) ( Dạng dễ tan) • Các vi khuẩn nitrat hoá cũng có khả năng phân giải lân vô...  đánh giá định tính khả năng phân giải lân vi sinh vật chọn lựa được dòng vi sinh vật phân giải lân tốt Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 24  Nhân sinh khối-xử lí sinh khối-tạo sản phẩm(phương pháp lên men chìm) Chuẩn bị môi trường lên men cấp 1 Giống gốc Cây giống Lên men cấp 1 Chất mang Lên men cấp 2 Chuẩn bị môi trường lên men cấp 2 Phối trộn Sinh khối vi sinh vật Kiểm tra Chế phẩm trên nền đất mang Chế... sinh vật trong đất gây ô nhiễm môi trường Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 26 Tài liệu tham khảo • Giáo trình hoạt tính vi sinh vật đất- Bạch Phương Lan • Vi sinh vật đất- Đại học Cần Thơ • Nghiên cứu phân lập và tuyển chọn vi sinh vật phân giải photphate khó tan trên đất bazan nâu đỏ Đak Lắk • Vi sinh vật học nông nghiệp- Nguyễn Xuân Thành Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 27 ... thành dễ tan • Tất cả VSV phân giải lân vô cơ trong quá trình sống đều làm giảm pH của môi trường Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 12 2.1.2 Vi sinh vật phân giải lân vô cơ • Vi khuẩn có khả năng phân giải mạnh : các vi khuẩn họ Bacillus: Bacillus Megatherium, B.Butyricus, B.Mycoides,… B.Megatherium B.Mycoides Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 13 2.1.2 Vi sinh vật phân giải lân vô cơ • Vi khuẩn họ Pseudomonas: P.Radiobacter,... vật phân giải lân  Phân lập-tuyển chọn giống vi sinh vật phân giải lân • Lấy mẫu: vùng đất, vùng rễ cây trồng trên các loại đất giàu chất hữu cơ • Nuôi cấy pha loãng trên môi trường đặc Pikovskaya Nhân sinh khối-xử lí sinh khối-tạo sản phẩm Kiểm tra chất lượng • Trong quá trình nuôi cấy, vi sinh vật phân giải lân sẽ tạo vòng tròn phân giải( vòng tròn trong suốt bao quanh khuẩn lạc) • Dựa vào đường kính,... đi vào vòng chuyển hoá các hợp chất Photpho • Sự chuyển hoá photpho hữu cơ thành muối của H3PO4 được thực hiện bởi nhóm vsv phân huỷ lân hữu cơ Các vsv này có khả năng tiết ra enzym photphataza để xúc tác cho quá trình phân giải Cơ chế quá trình: Nucleoproteit -> Nuclein -> Acid Nucleic -> H3PO4 Loxitin -> Glyxerophotphat -> H3PO4 Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 17 2.2 Đối với lân hữu cơ 2.2.2 Vi sinh vật. .. hữu cơ • Các hợp chất lân hữu cơ trong đất có nguồn gốc từ xác động vật, thực vật, phân xanh, phân chuồng,… • Hợp chất lân hữu cơ quan trọng nhất được phân giải từ tế bào sinh vật là Nucleoproteit • Nucleoproteit có trong thành phần nhân tế bào, nhờ tác động của nhóm vsv hoại sinh trong đất , chất này tách ra khỏi thành phần nhân tế bào và được phân giải thành 2 phần: Protein và Nuclein Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm... P.Fluorescens,… • Vi nấm Aspergillus niger • Một số vi khuẩn sống cộng sinh trên rễ cây có khả năng hút lân để cung cấp cho cây , điển hình là loài VA mycorrhiza Loài này có thể hoà tan phosphate Fe trong đất để cung cấp lân cho cây Ngoài ra, loài này còn có khả năng huy động các nguyên tố Cu, Fe, Zn,… cho cây trồng P Fluorescens Aspergillus niger Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 14 2.1.2 Vi sinh vật phân giải lân vô ... trùng • Mật độ vi sinh vật hữu hiệu lớn 108 – 109 / gam, vi sinh vật tạp • Sử dụng để nhiễm vi sinh vật vào hạt, tưới gốc non Vi sinh vật phân giải lân Than bùn, chất mang Nhân sinh khối Thanh... nhiên Đăng-ThaiLinh-Thanh-Thơm 11 Vi sinh vật chuyển hoá lân 2.1.1 Cơ chế phân giải lân vô • Sự sản sinh acid trình sống số nhóm vi sinh vật làm cho có khả chuyển hợp chất photpho khó tan sang... nhiên 1.3.1.Vòng chuyển hoá photpho đơn giản P tự nhiên luôn tuần hoàn chuyển hoá. Lân hữu vô hoá nhờ hoạt động vi sinh vật- >muối acid photphoric.1 phần trồng sử dụng chuyển thành lân hữu cơ,phần