Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất phân bón vi sinh

Lớp: DH08DL- Nhóm II.1 Ứng dụng VSV sản xuất phân bón TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN \ [ Báo cáo chuyên đề Vi Sinh Môi Trường ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT PHÂN BÓN VI SINH Người thực hiện: Nhóm 2.1, DH08DL 09, 2009 -Trang 1- Lớp: DH08DL- Nhóm II.1 Ứng dụng VSV sản xuất phân bón Chương I: ĐẶT VẤN ĐỀ ¾ Cùng với phát triển không ngừng xã hội, ngành nông nghiệp có thay đổi đáng kể Nhiều máy móc tiên tiến, công nghệ trồng trọt, giống mới…ra đời, đáp ứng kịp với nhu cầu ngày cao Việt Nam nước nông nghiệp nên phân bón giống xem yếu tố có tính định đến suất chất lượng Nhiều nơi, sử dụng mức cần thiết loại phân bón thuốc trừ sâu hoá học làm cho đất canh tác bị bạc màu nhanh chóng ¾ Ngoài ra,những ảnh hưởng phát triển Nông Nghiệp theo hướng CNHHĐH góp phần làm cho diện tích đất nông nghiệp ngày giảm đi, dân số tiếp tục tăng lên,nhu cầu nhà ngày nhiều,nếu quy hoạch quản lý tốt diện tích đất màu mỡ nhanh chóng ¾ Mặt khác,mưa nhiều tập trung làm cho đất trở nên xói mòn, rửa trôi nhanh,đất dễ bị suy thoái, cạn kiệt dinh dưỡng Bên cạnh đó, việc khai thác sử dụng mức chế độ cach tác không hợp lý dẫn đến tình trạng sa mạc hóa ¾ Do nhu cầu xã hội ngày phát triển cao đòi hỏi người sử dụng nhiều biện pháp khác để tăng suất sản lượng sản phẩm Những hoạt động nhằm mục đích kinh tế nguyên nhân làm ô nhiễm môi trường ¾ Mặt khác,ngành nông nghiệp việt nam chủ yếu sử dụng phân bón hóa học,vì dư lượng chất hóa học loại phân gây ô nhiễm môi trường đất,môi trường nước ảnh hưởng nhiều đến sinh vật người ¾ Vậy làm để trả lại độ phì nhiêu cho đất? Đó sử dụng sản phẩm phân hữu vi sinh vật đa chủng chế biến từ nguồn khác nhau, giải pháp hay giải vấn đề 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 khổi,sinh khối tốt cho cho đất,giúp cải tạo làm đất tơi xốp.Vả lại với mức sống trung bình người nông dân dùng loại phân bón cho trồng với giá cao vậy, đời phân vi sinh đáp ứng mong muốn người nông dân, vừa tăng suất lại hợp túi tiền.Dùng phân vi sinh thay từ 50 - 100% lượng phân đạm hóa học (tùy loại trồng bón phân vi sinh tiết kiệm nhiều chi phí giá phân hạ, giảm lượng phân bón, giảm số lần phun lượng thuốc BVTV)…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 Lịch sử phát triển phân bón vi sinh: ¾ 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) ¾ 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 công 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 -Trang 2- Lớp: DH08DL- Nhóm II.1 Ứng dụng VSV sản xuất phân bón cố định nitơ sống tự Frankia spp, Azotobacter spp, vi khuẩn cố định nitơ sống tự clostridium, pasterium, Beijerinkiaindica, xạ khuẩn có khả giải cellulose, số chủng vi sinh vật có khả chuyển hóa nguồn dự trữ phospho kali dạng khó hoà tan với số lượng lớn có đất mùn, than bùn, quặng apatit, phosphoric v.v chuyển chúng thành dạng dễ hoà tan, trồng hấp thụ Ở Việt Nam, phân VSV cố định đạm họ đậu phân VSV 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 VSV phân giải lân Chất mang gì? Chất mang chất để vi sinh vật cấy tồn (hoặc ) phát triển, tạo điều kiện thuận lợi cho vận chuyển, bảo quản sử dụng phân vi sinh Chất mang không chứa chất có hại cho người , động thực vật, môi trường sinh thái chất lượng nông sản Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ PHÂN BÓN 2.1 ĐỊNH NGHĨA Phân bón thức ăn người bổ sung cho trồng Trong phân bón chứa nhiều chất dinh dưỡng cho cây: đạm (N), lân (P) kali (K) + nguyên tố vi lượng 2.2 PHÂN LOẠI - Phân vô cơ: phân đạm, phân lân,… - Phân hữu cơ: phân hữu sinh học, phân hữu vi sinh,… 2.3 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT ¾ Rác thải hữu cơ: loaị rác thải hữu sinh hoạt phân hủy ¾ Than bùn hoạt hoá:bùn có khắp nơi cống rãnh, mương, hồ, -Trang 3- Lớp: DH08DL- Nhóm II.1 Ứng dụng VSV sản xuất phân bón ¾ Phế phẩm nông nghiệp-công 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, ¾ Quặng apatit hay phosphorit nghiền nhỏ Quặng apatit -Trang 4- Lớp: DH08DL- Nhóm II.1 Ứng dụng VSV sản xuất phân bón Phosphorit ¾ Chế phẩm sinh học ¾ Chất xúc tác sinh học Chương 3: MỐI QUAN HỆ GIỮA VI SINH VẬT VÀ PHÂN BÓN 3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA VI SINH VẬT VỚI PHÂN BÓN Để dễ dàng theo dõi nắm vai trò vi sinh vật sản xuất phân bón, tìm hiểu vai trò vi sinh vật loại phân bón, từ sản xuất loại phân phù hợp với vai trò 3.1.1 Vi sinh vật phân giải cellulose Cellulose ¾ Xenlulose thành phần chủ yếu tế bào thực vật, chiếm tới 50% tổng số hydratcacbon trái đất Trong vách tế bào thực vật, Xenlulose tồn mối liên kết chặt chẽ với polisaccarit khác; Hemixenlulose, Pectin Lignin tạo thành liên kết bền vững ¾ Xenlulose thường có mặt dạng sau: • Phế liệu nông nghiệp: rơm rạ, cây, vỏ lạc, vỏ trấu, vỏ thân ngô… -Trang 5- Lớp: DH08DL- Nhóm II.1 Ứng dụng VSV sản xuất phân bón • Phế liệu công nghiệp thực phẩm: vỏ xơ quả, bã mía, bã cà phê, bã sắn… • Phế liệu công nghiệp chế biến gỗ: rễ cây, mùn cưa, gỗ vụn… • Các chất thải gia đình: rác, giấy loại… ¾ Xenlulose thành phần chủ yếu tổ chức thực vật Xenlulose hợp chất vững bền, loại polysaccharide cao phân tử Trong tự nhiên có nhiều loại vi sinh vật có khả sinh men làm xúc tác trình phân giải xenlulose Chúng có ý nghĩa lớn việc thực vòng tuần hoàn Cacbon tự nhiên, góp phần quan trọng việc nâng cao độ phì nhiêu đất ¾ Trong điều kiện tự thoáng khí Xenlulose bị phân giải tác dụng nhiều vi sinh vật hiếu khí Ngoài ra, có số vi khuẩn kỵ khí có khả tham gia tích cực vào trình phân giải xenlulose Các loài vi sinh vật như: Cytophaga, Cellulomonas, giống Bacillus, giống Clostridium, Aspergillus, Penicillium … Penicillium Cellulomonas Cytophaga Bacillus Aspergillus 3.1.2 Vi sinh vật phân giải Xilan ¾ Là 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% ¾ Xilan loại hemixenlulo (hemicellulose) xilan không giống xenlulo cấu trúc chất Phân tử xilan có cấu tạo đơn vị có gốc B.D.xilô, liên kết với dây nối – glucozit Một số xilan có chứa thành phần bổ xung khác: arabino, gluco, galacto, axit glucuronic ¾ 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 -Trang 6- Lớp: DH08DL- Nhóm II.1 Ứng dụng VSV sản xuất phân bón 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 enzym cấu trúc Một số loại vi sinh vật phân giải xilan: Bacillus lichenifornus, Bacteroides amylagens, Streptomyces albogriseolus… ¾ 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 Bacteroides Streptomyces albogriseolus 3.1.3 Vi sinh vật phân giải lưu huỳnh (S): ¾ Lưu Huỳnh chất dinh dưỡng quan trọng trồng Trong đất thường dạng hợp chất muối vô như: CaSO4, Na2SO4, FeS2, Na2S…một 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 H2S 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 H2S + O2 Ä H2O + S + Q S + O2 + H2O Ä H2SO4+ Q ¾ Trong nhóm vi sinh vật đóng vai trò quan trọng thiếu Các lọai vi sinh vật phân giải S tiêu biểu như: Thiobacillus thioparus , họ Thirodaceae, họ Chlorobacteria ceae… 3.1.4 Vi sinh vật phân giải PhotPho (P): ¾ 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 vô khó tan, số tạo thành dạng dễ tan Hợp chất P hữu quan trọng phân giải từ tế bào vi sinh vật nucleotide -Trang 7- Lớp: DH08DL- Nhóm II.1 Ứng dụng VSV sản xuất phân bón ¾ 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 vòng chuyển hóa hợp chất P.Sự chuyển hóa hợp chất P hữu thành muối H3PO4 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 Ä Nuclein Ä Acid.Nucleic Ä H2SO4 ¾ Vi sinh vật phân hủy P hữu chủ yếu thuộc chi Bacillus Pseudomonas Các loài có khả phân giải mạnh là: B.megaterium, Serratia, B.subtilis, Serratia, Proteus, Arthrobster, ¾ Vi khuẩn: Pseudomonas, Alcaligenes, Achromobacter, Agrobacterium, Aerobacter, Brevibacterium, Micrococcus, Flavobacterium… Alcaligenes Flavobacterium Flavobacterium Achromobacter ¾ Xạ khuẩn: Streptomyces -Trang 8- Lớp: DH08DL- Nhóm II.1 Ứng dụng VSV sản xuất phân bón Streptomyces ¾ Nấm: Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Sclerotium … Penicillium Rhizopus Sclerotium -Trang 9- Lớp: DH08DL- Nhóm II.1 Ứng dụng VSV sản xuất phân bón 3.1.5 Vi sinh vật phân giải Nito (N) ¾ Nitơ nguyên tố dinh dưỡng quan trọng không với trồng mà vi sinh vật Nguồn dự trữ nitơ tự nhiên lớn, tính riêng không khí nitơ chiếm khoảng 78,16% thể tích Người ta ước tính bầu không 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 ¾ Trong thể loại sinh vật chứa khoảng 4.1015 tỷ nitơ Nhưng tất nguồn nitơ trồng không tự đồng hóa mà phải nhờ vi sinh vật Thông qua hoạt động loài sinh vật, nitơ nằm dạng khác chuyển hóa thành dễ tiêu cho trồng sử dụng ¾ Hằng năm trồng lấy từ đất hàng trăm triệu nitơ Bằng cách bón phân người trả lại cho đất khoảng > 40%, lượng thiếu hụt lại bổ sung nitơ hoạt động sống vi sinh vật Vì việc nghiên cứu, sử dụng nguồn đạm sinh học xem giải pháp quan trọng nông nghiệp, đặc biệt phát triển nông nghiệp bền vững kỷ 21 A/ Vi sinh vật cố định Nito: 1/ Định nghĩa: Là loại sinh vật có tác dụng cố định đạm nitơ tự không khí đất (cây trồng không hấp thu được) tạo thành đạm dễ tiêu cung cấp cho đất cho trồng 2/ Quá trình cố định nitơ phân tử ¾ Quá trình cố định nitơ phân tử trình đồng hóa nitơ không khí thành đạm amôn tác dụng số nhóm vi sinh vật có hoạt tính Nitrogenaza ¾ Bản chất trình cố định nitơ phân tử Hellrigel Uynfac tìm năm 1886 Có hai nhóm vsv tham gia là: (1) nhóm vi sinh vật sống tự hội sinh (2) nhóm vi sinh vật cộng sinh a/ Qúa trình cố định Nito nhờ vi sinh vật sống tự hội sinh ¾ Là trình đồng hóa nitơ không khí tác dụng chủng giống vsv sống tự hội sinh ¾ Thuộc nhóm có tới hàng nghìn chủng vsv khác nhau, phải kể đến số vsv sau: Vi khuẩn Azotobacter ¾ Vi khuẩn Azotobacter thích ứng pH 7,2 – 8,2, nhiệt độ 28 – 300C, độ ẩm 40 – 60% Azotobacker đồng hóa tốt loại đường đơn đường kép, tiêu tốn gam đường gluco có khả đồng hóa – 18 mg N ¾ Ngoài Azotobacker có khả tiết số vitamin thuộc nhóm B B1, B6…, số acid hữu như: acid nicotinic, acid pentotenic, biotin, auxin Các loại chất kháng sinh thuộc nhóm Anixomyxin -Trang 10-