Phân bón vi sinh

Phân bón vi sinh

§¹i häc quèc gia Hµ Néi

Trêng §¹i häc khoa häc Tù nhiªn

Khoa m«i trêng

-Phân bón vi sinh

Gi¶ng viªn : NguyÔn KiÒu B¨ng T©m

Sinh viªn thùc hiÖn : Ph¹m Duy B×nh

NguyÔn TiÕn DÇn NguyÔn ThÞ Ph¬ng Th¶o

Hµ Néi -2008

I PHÂN BÓN VÀ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP:

Dân số thế giới đã tăng từ 3 tỷ người năm 1960 lên 5,3 tỷ người năm

1990 và dự kiến đạt 8,5 tỷ người vào năm 2050 Việc tăng dân số đồngnghĩa với việc tăng áp lực khai thác lên tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt làđất và nước Trước đây để tăng sản lượng lương thực có thể nhờ vào tăngdiện tích đất canh tác và tăng năng suất cây trồng, song trong vòng 30 nămtrở lại đây tỷ lệ tăng dân số và tăng diện tích đất canh tác không còn tỷ lệthuận nữa

Ở Việt Nam, diện tích đất canh tác bình quân đầu người trong vòng 65năm qua đã giảm từ 2.548 m2 xuống còn 732 m2/người, tương đương vớimức độ giảm 1,1%/năm Như vậy trong nông nghiệp hiện nay, sản lượngcây trồng sẽ được quyết định chủ yếu bằng yếu tố tăng năng suất thông quathâm canh và áp dụng các kỹ thuật mới trong công tác chọn tạo giống, bảo

vệ thực vật và chế biến, bảo quản sau thu hoạch, trong đó vai trò của phânbón là cực kỳ quan trọng Điều này cũng phù hợp với kinh nghiệm lâu đờicủa ông cha ta là "Nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống" Phân bón gópphần làm tăng năng suất cây trồng thông qua nhiều cơ chế tác động khácnhau, song quan trọng hơn cả là phân bón cung cấp cho cây trồng nhữngdinh dưỡng cần mà đất không đủ khả năng cung cấp, duy trì độ phì nhiêutrong quá trình canh tác Ngoài ra, cùng với năng suất kinh tế, phân bónlàm tăng lượng sinh khối cây do đó tăng nguồn hữu cơ trả lại cho đất, gópphần ổn định độ phì của đất

Thực tế sản xuất nông nghiệp trên thế giới và Việt Nam đã khẳngđịnh, phân bón trong giai đoạn vừa qua đã có nhiều đóng góp tích cực Số

lượng, chất lượng và chủng loại phân bón ngày một tăng cao, góp phầnquan trọng trong việc bảo đảm an ninh lương thực

II PHÂN BÓN VI SINH VẬT

1- Khái niệm phân vi sinh:

Cùng với chất hữu cơ, vi sinh vật tồn tại trong đất, nước và vùng rễ cây

có ý nghĩa quan trọng trong các mối tương tác giữa cây trồng, đất và phân bón Hầu như mọi quá trình xảy ra trong đất đều có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của vi sinh vật (quá trình mùn hóa, khoáng hóa hợp chất chất hữu cơ, quá trình phân giải hoặc cố định chất vô cơ ) Vìvậy, vi sinh vật được coi là một yếu tố của hệ thống dinh dưỡng cây trồng tổng hợp

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 bónVSV 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 qua các 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"

2 Các vi sinh vật dùng làm phân vi sinh: Vi sinh vật được tuyển chọn là vi sinh vật đã được nghiên cứu, đánh giá hoạt tính sinh học và hiệu quả đối với đất, cây trồng, dùng để sản xuất phân vi sinh vật

Bảng 1: Một số giống vi sinh vật sử dụng trong sản xuất phân bón VSV ở Việt Nam:

TT Giống VSV Hoạt tính sinh học chính

Số loài sử dụng trong sản xuất

5 anthrobacter Kích thích sinh trưởng thực vật 2

6 aspergillus Phân giải hợp chất phosphor khó

14 Frankia Cố định nitơ cộng sinh

15 Flavobaterium Kích thích sinh trưởng thực vật 2

19 Pseudomonas Phân giải hợp chất phosphor khó

3 Cách chế biến phân vi sinh:

Để chế biến phân vi sinh vật, các loài vi sinh vật được nuôi cấy và nhân lên trong phòng thí nghiệm Khi đạt đến nồng độ các tế bào vi sinh vật khá cao người ta trộn với các chất phụ gia rồi làm khô đóng vào bao

Trong những năm gần đây, ở nhiều nước trên thế giới, người ta đã tổ chức sản xuất công nghiệp một số loại phân vi sinh vật và đem bán ở thị trường trong nước Một số loại phân vi sinh vật được bán rộng rãi trên thị trường thế giới Tuy nhiên, các loại phân vi sinh vật còn rất ít và chỉ là bộ phận nhỏ so với phân hoá học trên thị trường phân bón

4.Phân loại phân bón vi sinh vật:

Phân bón vi sinh vật được chia thành nhiều dạng khác nhau tùy theocông nghệ sản xuất, tính năng tác dụng của vi sinh vật chứa trong phân bónhoặc 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 vi sinh vật trên nền chất mang khử trùng có mật độ vi sinh vậthữu ích >109 vi sinh vật/g (ml) và mật độ vi sinh vật tạp nhiễm thấp hơn1/1000 so với vi sinh vật hữu ích Phân bón dạng này được tạo thành bằngcách 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 sinhvật trên nền chất chất mang đã khử trùng được sử dụng dưới dạng nhiễmhạt, 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 xuấtbằng cách tẩm nhiễm trực tiếp sinh khối vi sinh vật sống đã qua tuyểnchọn, vào cơ chất không cần thông qua công đoạn khử trùng cơ chất Phânbón dạng này có mật độ vi sinh vật hữu ích 106 vi sinh vật/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, tùytheo thành phần các chất chứa trong chất mang mà phân bón VSV dạng nàyđược phân biệt thành các loại:

- Phân hữu cơ VSV là sản phẩm phân hữu cơ có chứa các VSV sống đãđược tuyển chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua cáchoạt động sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sửdụng hay các hoạt chất sinh học góp phần nâng cao năng suất,chất lượng nôngsản

- 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, phânVSV còn được gọi dưới các tên:

- Phân VSV cố định nitơ (phân đạm vi sinh) là sản phẩm chứa cácVSV 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 cókhả 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) sảnxuất từ các VSV có khả năng chuyển hóa các hợp chất photpho khó tanthành dễ tiêu cho cây trồng sử dụng

- 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 hoặckích thích quá trình trao đổi chất của cây

- Phân VSV chức năng là một dạng của phân bón VSV ngoài khảnăng 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 vikhuẩn 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 VSVthành các loại sau:

- Phân VSV dạng bột là dạng phân bón vi sinh, trong đó sinh khốiVSV sống đã được tuyển chọn và chất mang được xử lý thành dạng bộtmịn

- Phân VSV dạng lỏng là một loại phân bón vi sinh, trong đó sinh khốiVSV từ các vi sinh vật tuyển chọn được chế biến tạo nên dung dịch cóchứa các tế bào sống của chúng.

- Phân VSV dạng viên được tạo thành khi sinh khối VSV được phốitrộn và xử lý cùng chất mang tạo thành các hạt phân bón có chứa các VSVsống đã được tuyển chọn

III MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN VI SINH VẬT CHỦ YẾU VÀ TÁC DỤNG CỦA CHÚNG TRONG SẢN XUẤT NÔNG, LÂM

NGHIỆP:

1 Phân bón vi sinh vật cố định nitơ:

Phân bón vi sinh vật cố định nitơ ( tên thường gọi: phân đạm vi sinh vật

cố định đạm) 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 cố định nitơ từ không khí cung cấp các hợp chất chứa nitơ cho đất và cây trồng, tạo điều kiện nâng cao năg suất và ( hoặc ) chất lượng nông sản, tăng

độ màu mỡ của đát Phân vi sinh vật cố định nitơ và các chủng vi sinh vật này không gây ảnh hưởng xấu đến người , động thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản

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

Phân bón vi sinh vật phân giải hợp chất photpho khó tan ( tên thường gọi : phân lân vi sinh) là sản phẩm chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật sống đã được tuyển chọn với mật độ tế bào đạt tiêu chuẩn hiện hành, có khả năng chuyển hoá hợp chất photpho khó tan thành dạng dễ tiêu cung cấpcho đất và cây trồng, tạo điều kiện nâng cao năng suất và hoặc chất lượng nông sản Phân lân vi sinh 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

3 Phân bón vi sinh vật phân giải xenluloza

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 giải xenluloza , để cung cấp chất dinh dwongx cho đất và cây trồng, tạo điều kiện nâng cao năng xuất và hoặc chất lượng nông sản, tăng

đọ 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

4 Phân vi sinh vật chức năng:

Hiệu quả của vi sinh vật trong việc làm tăng khả năng sinh trưởngphát triển cây trồng, tiết kiệm phân bón hóa học cũng như tăng năng suất,chất lượng nông sản đã được khẳng định trong nhiều công trình nghiên cứucủa nhiều nước trên thế giới Các sản phẩm vi sinh như phân bón vi sinhvật cố định nitơ, phân giải photphat khó tan, chế phẩm vi sinh vật kíchthích sinh trưởng thực vật, chế phẩm vi sinh vật phòng trừ bệnh cây trồng

có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và xây dựng nền nôngnghiệp bền vững Vi sinh vật tác động đến cây trồng một cách trực tiếphoặc gián tiếp Sự tác động trực tiếp của vi sinh vật đến cây trồng thể hiệnqua sự tổng hợp, khoáng hóa hoặc chuyển hóa các chất dinh dưỡng xảy ratrong quá trình chuyển hóa vật chất của vi sinh vật như quá trình cố địnhnitơ, phân giải lân, sinh tổng hợp auxin, giberellin, etylen, v.v

Những vi khuẩn này có khả năng giúp cây trồng tăng khả năng huyđộng và dễ dàng sử dụng các nguồn dinh dưỡng từ môi trường Tác độnggián tiếp đến sinh trưởng của cây trồng xảy ra khi các chủng vi sinh vật cókhả năng làm giảm bớt hoặc ngăn chặn các ảnh hưởng có hại từ môi trườnghoặc từ các vi sinh vật bất lợi đối với thực vật, trong đó vi sinh vật có thểcạnh tranh dinh dưỡng với vi sinh vật bất lợi hoặc sinh tổng hợp các chất

có tác dụng trung hoà, phân huỷ, chuyển hóa các tác nhân có hại hoặc tiêudiệt, ức chế các vi sinh vật bất lợi

IV MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU LỰC CỦA PHÂN

VI SINH VẬT:

Hiệu lực của phân vi sinh vật phụ thuộc rất lớn vào hoạt tính sinh họccủa vi sinh vật tuyển chọn và khả năng thích ứng của chúng với điều kiệnmôi trường sử dụng phân vi sinh vật Nhằm bảo đảm cho vi sinh vật sinhtrưởng, phát triển và phát huy được hoạt tính sinh học của mình, cần thiếtphải xác định được các yếu tố ảnh hưởng để từ đó kiểm soát chúng nhằmtạo điều kiện tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật Một số tác nhân chínhảnh hưởng đến hiệu lực của phân bón vi sinh vật được xác định như sau:

1 Thuốc diệt nấm, trừ sâu:

Các loại hóa chất xử lý hạt giống chứa các kim loại nặng như thủyngân, kẽm, đồng hay chì đều độc với vi sinh vật Không nên nhiễm trựctiếp vi sinh vật lên hạt giống đã xử lý hóa chất diệt nấm chứa kim loạinặng Các chất này có thể không tiêu diệt vi sinh vật nhưng sẽ làm yếuhoặc làm mất hoạt tính sinh học của chúng

2 Các dinh dưỡng khoáng:

a) Đạm:

Đạm khoáng trong đất ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cố định nitơ

và hình thành nốt sần của cây bộ đậu nói chung Khi trong đất có đạm, câytrồng sử dụng trực tiếp nguồn đạm này ngay cả khi có nhiều nốt sần hữuhiệu Các nốt sần này có kích thước nhỏ và không hoạt động trong suốt thời

kỳ sinh trưởng, phát triển của cây nếu có lượng đạm lớn tồn tại trong đất.Khi lượng đạm này hết đi, nốt sần hữu hiệu trở lại hoạt động cố định nitơbình thường và tổng hợp đạm cung cấp cho cây Tuy nhiên nếu đất thiếuđạm ngay giai đoạn đầu, cây trồng sẽ kém phát triển, ảnh hưởng gián tiếpđến quá trình hình thành nốt sần và hiệu quả cố định nitơ cộng sinh Đểphát huy hiệu quả của phân bón vi sinh vật cần thiết phải cân đối được khảnăng cung cấp dinh dưỡng của vi sinh vật và nhu cầu của cây trồng Nếu

bón quá nhiều phân khoáng sẽ gây nên lãng phí và ngược lại nếu cung cấpkhông đủ, cây trồng sẽ bị thiếu dinh dưỡng

b) Phân lân:

Tùy từng loại phân bón vi sinh vật mà ảnh hưởng của lân đối với hiệulực của nó nhiều hay ít Vi sinh vật phân giải lân có khả năng khoáng hóalân hữu cơ hoặc chuyển hóa lân vô cơ khó tan thành lân dễ tiêu cung cấpcho đất và cây trồng, nghĩa là chỉ có tác dụng khi có sẵn nguồn lân vô cơhoặc hữu cơ trong đất Sử dụng phối hợp vi sinh vật cố định nitơ, vi sinhvật chuyển hóa lân trên cơ sở có sẵn nguồn lân trong đất sẽ nâng cao hiệulực của cả hai loại phân bón vi sinh vật này

c) Phân kali:

Một số loài vi khuẩn có nhu cầu về kali Vai trò chính của kali là tạo

áp suất thẩm thấu trong quá trình trao đổi chất của vi khuẩn cũng như trongdung dịch huyết tương của cây trồng Trong khi kali có vai trò thứ yếu đốivới hệ thống cố định nitơ cộng sinh, nó lại rất quan trọng đối với sự sinhtrưởng và năng suất của cây trồng Theo nhiều nhà khoa học, cần bón đúng

và bón đủ lượng kali theo yêu cầu sinh trưởng và phát triển của cây Ngoàicác yếu tố dinh dưỡng đa lượng chính nêu trên, các nguyên tố trung lượngnhư Ca, Mg, S và vi lượng như Fe, Mo, Co, Ni cũng có nhiều ảnh hưởngtích cực đến hoạt động của các vi sinh vật, trong đó đặc biệt các nguyên tốnhư S, Mo, Fe là thành phần của enzym cố định nitơ - nitrogenaza Thiếucác yếu tố dinh dưỡng này, quá trình cố định nitơ cộng sinh không hoạtđộng, vì vậy để đảm bảo hiệu quả cố định nitơ và năng suất cây trồng cầnthiết phải cung cấp đầy đủ các dưỡng chất cần thiết nêu trên

3 Độ chua của đất (pH đất) :

Vi sinh vật đất nói chung và vi sinh vật sử dụng làm phân bón visinh nói riêng đều bị ảnh hưởng bởi độ pH đất, hoạt tính sinh học củachúng sẽ bị giảm trong điều kiện pH đất thấp vì tác động trực tiếp của

pH thấp đến sự sinh trưởng của vi khuẩn hoặc gián tiếp thông qua việchạn chế trao đổi chất dinh dưỡng

Đất có pH thấp thường chứa ít các nguyên tố Ca, Mg P, Mo và chứanhiều nguyên tố độc hại với cây trồng như nhôm và mangan Tuy nhiênvẫn có nhiều loại cây và chủng vi sinh vật tương ứng có độ mẫn cảm caovới pH thấp và ở điều kiện này, chúng vẫn có khả năng sinh tổng hợp cácchất có hoạt tính sinh học

4 Nhiệt độ

Nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến sự sinh trưởng phát triển của vikhuẩn mà còn ảnh hưởng cả đến quá trình sinh trưởng phát triển của câytrồng Trong khi nhiệt độ đất ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động sống của

vi sinh vật đất và quá trình sinh tổng hợp các hoạt chất sinh học của chúngthì nhiệt độ không khí ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của cây Hoạtđộng của vi sinh vật chỉ đạt được mức độ cực đại trong khoảng nhiệt độnhất định và bị ảnh hưởng rất lớn bởi độ ẩm đất Dải nhiệt độ tốt nhất đốivới các vi sinh vật làm phân bón vi sinh vật khoảng 25oC đến 35oC

5 Độ ẩm đất :

Độ ẩm đất có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng, phát triển

và sinh tổng hợp hoạt chất sinh học của vi sinh vật tồn tại trong đất Thiếunước vi khuẩn không di chuyển được, đồng thời cũng không sinh sản được

và qua đó ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp hoạt chất sinh học Thiếunước đồng thời cũng ngăn cản sự phát triển của cây trồng qua đó ảnhhưởng gián tiếp trở lại hoạt động của vi sinh vật và vai trò của chúng Tuynhiên, nhiều vi sinh vật sống cộng sinh hoặc nội sinh trong cây vẫn có khả

năng hấp thụ nước thông qua hệ thống rễ cây và như vậy có thể sống vàsinh tổng hợp hoạt chất sinh học trong điều kiện đất khô hạn nhưng câytrồng vẫn còn sống Đa số phân bón vi sinh vật chứa các vi sinh vật sốnghiếu khí nghĩa là cần ô xy để sinh trưởng phát triển, do vậy nước dư thừa sẽ

có hại cho quá trình sinh trưởng, phát triển của chúng

6 Phèn, mặn :

Trên vùng đất khô, phèn mặn có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt độngsống của vi sinh vật Nồng độ muối cao ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúcmàng tế bào của vi sinh vật và đồng thời tác động bất lợi đến quá trình traođổi chất của vi sinh vật Kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy,hiệu lực cố định nitơ của vi khuẩn nốt sần ở nồng độ muối ăn (0,4% NaCl)chỉ bằng 25% so với hiệu lực cố định nitơ của nốt sần trong điều kiện bìnhthường Gần đây, người ta quan tâm nhiều đến việc tuyển chọn các vi sinhvật chịu được nồng độ muối cao và kết quả đã tạo được một số loại phânbón vi sinh vật có khả năng thích ứng với độ phèn mặn cao

7 Vi khuẩn cạnh tranh :

Trong đất, nhất là ở các vùng trồng chuyên canh (độc canh) tồn tại rấtnhiều các vi sinh vật tự nhiên Các vi khuẩn này sẽ cạnh tranh với vi sinhvật hữu hiệu và làm giảm hiệu quả hoạt động của chúng Việc lựa chọn các

vi sinh vật có khả năng cạnh tranh cao có ý nghĩa rất lớn trong việc hạn chếảnh hưởng của các chủng vi sinh vật tự nhiên khi sử dụng phân bón vi sinhvật

V PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG PHÂN BÓN VI SINH VẬT

1 Chế phẩm vi sinh vật

a) Nhiễm hạt:

Các chế phẩm vi sinh vật (phân vi sinh vật trên nền chất mang khửtrùng) sử dụng theo phương pháp nhiễm hạt đang lưu hành trên thị trường