Quy trình sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh

Quy trình sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh tiểu luận vi sinh vật công nghiệp. 1. Lí do chọn đề tài Để khắc phục phân bón hóa học gây ô nhiễm môi trường từ lâu con người đã tìm hiểu cách ứng dụng các đặc tính quý của vi sinh vật trong sản xuất nông nghiệp như sử dụng vi sinh vật cố định đạm, phân giải lân để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh. Phân bón vi sinh dựa vào các chủng vi sinh vật sẽ phân giải các chất hữu cơ trong bùn, phế thải, rác thải, chế phẩm công nghiệp,… tạo ra sinh khối, sinh khối này rất tốt cho cây cũng như cho đất, giúp cải tạo làm đât tơi xốp. Dùng phân vi sinh có thể thay thế được từ 50100% lượng phân đạm hóa học. Do phân bón vi sinh nên sản phẩm rất an toàn, lượng nitrat giảm đáng kể, đất không bị ô nhiễm, khả năng giữ ẩm tốt, 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 chất dinh dưỡng hơn. Vậy làm thế nào để sản xuất được phân bón vi sinh vật để hạn chế sự ô nhiễm trong hoạt động nông nghiệp là lí do tôi hướng tới đề tài : “ Quy trình sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh”.

MỤC LỤC

A MỞ ĐẦU 2

1 Lí do chọn đề tài 2

2 Mục đích 2

3 Phương pháp nghiên cứu 2

B NỘI DUNG 3

1 Phân bón hữu cơ vi sinh 3

1.1 Khái niệm 3

1.2 Lịch sử phát triển phân bón hữu cơ vi sinh 3

2 Ưu, nhược điểm của phân bón hữu cơ vi sinh 3

2.1 Ưu điểm 3

2.2 Nhược điểm 3

3 Các chủng vi sinh vật chủ yếu được sử dụng sản xuất phân hữu cơ vi sinh 3

3.1 Chủng vi sinh vật cố định đạm 3

3.2 Chủng vi sinh vật phân giải lân 3

3.3 Chủng vi sinh vật phân giải cellulose 3

4 Quy trình sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh 3

4.1 Các nguyên liệu để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh 3

4.2 Quy trình sản xuất chung của phân bón hữu cơ vi sinh 3

4.2.1.Sơ đồ quy trình sản xuất 3

4.2.2.Giải thích quy trình 3

C KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 3

1 Kết luận 3

2 Kiến nghị 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO 3

A MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Để khắc phục phân bón hóa học gây ô nhiễm môi trường từ lâu con người đã tìm hiểu cách ứng dụng các đặc tính quý của vi sinh vật trong sản xuất nông nghiệp như sử dụng vi sinh vật cố định đạm, phân giải lân để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh Phân bón vi sinh dựa vào các chủng vi sinh vật sẽ phân giải các chất hữu cơ trong bùn, phế thải, rác thải, chế phẩm công nghiệp,… tạo ra sinh khối, sinh khối này rất tốt cho cây cũng như cho đất, giúp cải tạo làm đât tơi xốp Dùng phân vi sinh có thể thay thế được từ 50-100% lượng phân đạm hóa học Do phân bón vi sinh nên sản phẩm rất an toàn, lượng nitrat giảm đáng kể, đất không bị ô nhiễm, khả năng giữ ẩm tốt, 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 chất dinh dưỡng hơn

Vậy làm thế nào để sản xuất được phân bón vi sinh vật để hạn chế sự ô nhiễm trong hoạt động nông nghiệp là lí do tôi hướng tới đề tài : “ Quy trình sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh”

2 Mục đích

- Nghiên cứu quy trình sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh

- Tìm hiểu các đặc điểm, ưu nhược điểm của phân bón hữu cơ vi sinh

3 Phương pháp nghiên cứu.

- Thu thập tài liệu

- Phân tích tổng hợp

- Phân loại và hệ thống hóa tài liệu văn bản

B NỘI DUNG

1 Phân bón hữu cơ vi sinh.

1.1.Khái niệm

Phân vi sinh vật (phân vi sinh) là loại phân sinh học được sản xuất từ các vi khuẩn có ích như vi khuẩn cố định đạm cộng sinh, vi khuẩn cố định đạm tự do, vi khuẩn phân giải lân vô cơ khó tan, vi khuẩn phân giải khoáng chứa kali trong đất, vi khuẩn phân giải hữu cơ tiết ra chất kháng sinh

Chất lượng phân vi sinh phụ thuộc vào số lượng vi sinh vật có ích, nói chung mỗi gam phân vi sinh cần có tối thiểu là 1 x 106 vi khuẩn sống Chế phẩm phải tươi ( vừa được sản xuất ra), độ ẩm khoảng 20-30%, tạp khuẩn tối đa không được quá 10%

1.2 Lịch sử phát triển phân bón hữu cơ 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) 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 các loại cây thích hợp họ đậu

- Từ đó cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu nhằm ứng dụng và mở rộng việc sản xuất các loại phân bón vi sinh cố định nitơ mà thành phần còn được phối hợp thêm một số vi sinh vật có ích khác như một số xạ khuẩn cố định nitơ sống

tự do Frankia spp, Azotobacter spp, các vi khuẩn cố định nitơ sống tự do Clostridium, Pasterium, Beijerinkiaindica, các xạ khuẩn có khả năng giải cellulose, hoặc một số

chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa các nguồn dự trữ phospho và kali ở dạng khó hoà tan với số lượng lớn có trong đất mùn, than bùn, trong các quặng apatit, phosphoric… chuyển chúng thành dạng dễ hoà tan, cây trồng có thể hấp thụ được

- Ở Việt Nam, phân vi sinh vật cố định đạm cây họ đậu và phân vi sinh vật phân giải lân đã được nghiên cứu từ năm 1960 Đến năm 1987,phân Nitragin trên nền chất mang than bùn mới được hoàn thiện.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

- Nhiều loại phân hữu cơ vi sinh đã được nghiên cứu sản xuất và được bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn công nhận là tiến bộ kĩ thuật

1.3.Phân loại phân bón vi sinh vật

Hiện nay, trên thị trường có 8 loại phân bón vi sinh chủ yếu, phân loại theo loại vi sinh vật và tính năng của loại phân bón

- Phân bón vi sinh cố định đạm (N): vi sinh cố định đạm như nhà máy sản xuất nitơ, giúp ích cho rễ thêm đạm cho cây Khi kết hợp với phân bón, chúng giúp cây phát triển nhanh hơn, lá xanh tốt hơn…

Hiện nay có nhiều loại phân bón chứa các chủng vi sinh khác nhau dành cho các loại cây khác nhau Dành cho cây họ đậu, thường dùng vi sinh vật cố định nitơ

cộng sinh bao gồm Rhizobium, Bradyrhizobium, Frankia Tại Việt Nam, chủng Bradyrhizobium japonicum được dùng phổ biến nhất Dành cho cây lúa, sử dụng vi sinh vật cố định nitơ hội sinh như Spirillum, Azospirillum Dành cho các loại cây trồng khác, sử dụng vi sinh vật cố định nitơ tự do như Azotobacter, Clostridium…

- Phân bón vi sinh phân giải lân: chứa vi sinh vật có khả năng tiết ra các hợp chất

có khả năng hòa tan các hợp chất phostpho vô cơ khó tan trong đất (lân khó tiêu) thành dạng hòa tan (lân dễ tiêu) mà cây trồng, vi sinh vật có thể sử dụng được Các

chủng vi sinh được dùng bao gồm: Bacillus megaterium, B circulans, B subtilis, B polymyxa, B sircalmous, Pseudomonas striata; Nấm: Penicillium sp, Aspergillus awamori.

- Phân bón vi sinh phân giải silicat: có chứa vi sinh vật tiết ra các hợp chất có khả năng hòa tan các khoáng vật chứa silicat trong đất, đá để giải phóng ion kali,

silic vào môi trường Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Bacillus megaterium var phosphaticum, Bacillus subtilis, Bacillus circulans, Bacillus mucilaginous, Pseudomonas striata.

- Phân bón vi sinh tăng cường hấp thu phốt pho, kali, sắt, mangan cho thực vật:

có chứa vi sinh vật (chủ yếu là nhóm nấm rễ, vi khuẩn, xạ khuẩn ) trong quá trình sinh trưởng, phát triển, thông qua hệ sợi cũng như những thể dự trữ, có khả năng tăng cường hấp thu các ion khoáng của cây Các chủng vi sinh được dùng bao gồm

Arbuscular mycorrhiza, Ectomycorrhiza, Ericoid mycorrhizae, Rhizoctonia solani, Bacillus sp, Pseudomonas putida, P fluorescens Chao và P fluorescens Tabriz Loại

phân bón này chưa được thương mại nhiều, vẫn còn đang trong giai đoạn nghiên cứu

- Phân bón vi sinh ức chế vi sinh vật gây bệnh: chứa vi sinh vật tiết ra các hợp chất kháng sinh hoặc phức chất siderophore có tác dụng kìm hãm, ức chế nhóm vi

sinh vật gây bệnh khác Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Bacillus sp., Enterobacter agglomerans, Pseudomonas sp., Lactobacillus sp.

- Phân bón vi sinh sinh chất giữ ẩm polysacarit: có chứa vi sinh vật tiết ra các polysacarit có tác dụng tăng cường liên kết các hạt khoáng, sét, limon trong đất Loại

này có ích trong thời điểm khô hạn Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Lipomyces

sp Loại này chưa có sản phẩm thương mại tại Việt Nam.

- Phân bón vi sinh phân giải hợp chất hữu cơ (phân giải xenlulo): có chứa vi sinh vật tiết ra các enzym có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ như: xenlulo,

hemixenlulo, lighin, kitin Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces, Trichoderma, Penicillium, Aspergillus.

- Phân bón vi sinh sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật: có chứa vi sinh vật tiết ra các hocmoon sinh trưởng thực vật thuộc nhóm: IAA, Auxin, Giberrillin vào

môi trường Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Azotobacter chroococcum, Azotobacter vinelandii, Azotobacter bejerinckii, Pseudomonas fluorescens, Gibberella fujikuroi

2 Ưu, nhược điểm của phân bón hữu cơ vi sinh

2.1.Ưu điểm

- Phân vi sinh không chứa nhiều chất dinh dưỡng mà chủ yếu cải thiện điều kiện dinh dưỡng của cây, phát huy tiềm lực dinh dưỡng của đất để tăng năng suất cây trồng thông qua các sản phẩm của hoạt động sống của chúng Như vi khuẩn lân và kali làm cho các hợp chất lân và kali khó phân giải trong các hợp chất vô cơ hay hữu cơ chuyển thành thức ăn lân và kali hòa tan cây trồng có thể sử dụng được, do vậy mà cải thiện điều kiện dinh dưỡng lân và kali cho cây

- Phân bón sử dụng rộng rãi trên thế giới

- Sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh giúp trả lại độ phì nhiêu cho đất bằng cách làm tăng hàm lượng photphor và dễ tan trong đất canh tác Các nhà khoa học đã kết luận: Sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh làm tăng năng suất cây trồng, chất lượng sản phẩm tốt hơn, giảm ô nhiễm của hàm lượng NO3 Điều này cũng có nghĩa phân hữu

cơ vi sinh đã góp phần quan trọng trong việc cải tạo đất, đáp ứng cho nền nông nghiệp hữu cơ bền vững, xanh sạch và an toàn

- Góp phần làm giảm các vấn đề ô nhiễm môi trường, ít gây nhiễm độc hóa chất trong các loại nông sản thực phẩm so với sử dụng phân bón hóa học

- Có thể sản xuất được tại các 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 hóa học

- Hiệu quả của vi sinh trong việc làm tăng khả năng sinh trưởng và phát triển cây trồng, tiết kiệm phân bón hóa học cũng như tăng năng xuất, chất lượng nông sản

- Các sản phẩm vi sinh như phân bón vi sinh cố định nito, phân giải photphor khó tan, chế phẩm vi sinh vật kích thích sinh trưởng thực vật

- Một số loại phân bón được nhà nước trợ giá nên giá thành phù hợp với túi tiền của người nông dân

2.2 Nhược điểm.

- Muốn cho phân vi sinh có hiệu quả cao phải chú ý cải tạo môi trường trước khi bón phân vi sinh vật cho đất như khử chua nếu thấy độ chua không thích hợp cho vi sinh vật phát triển

- Bón đủ phân chuồng, bón thêm phân lân cho đất vừa nghèo lân vừa thiếu chất hữu cơ Bón phân vi sinh làm cho hoạt động sinh học của đất được tăng cường, quá trình chuyển hóa trong đất và trong cây xảy ra mạnh mẽ nên cùng với vi sinh vật vẫn phải bón phân đa lượng và bổ sung thêm phân vi lượng một cách thỏa đáng

- Không ổn định về chất lượng, bởi vì yếu tố đảm bảo chất lượng của phân là hàm lượng vi sinh vật và chủng vi sinh vật, nếu không đảm bảo được hàm lượng vi sinh vật và chủng vi sinh vật sẽ dẫn đến phân kém chất lượng, mặt khác nếu ta sử dụng không đúng, hay chủng vi sinh vật không phù hợp sẽ ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật trong đất đồng thời gây ô nhiễm môi trường

- Phân hữu cơ vi sinh là loại phân có hiệu quả chậm, nên được sử dụng chủ yếu

để bón lót

- Phân vi lượng khó dung hơn phân hữu cơ và phân hóa học

3 Các chủng vi sinh vật chủ yếu được sử dụng sản xuất phân hữu cơ vi sinh 3.1.Chủng vi sinh vật cố định đạm

- Gồm 2 nhóm: nhóm hiếu khí và nhóm kị khí

- Thường sống cộng sinh với các cây họ đậu, chúng xâm nhập vào rễ cây và sống cộng sinh trong đó, tạo thành các nốt sần ở rễ cây

- Sử dụng chất hữu cơ của cây để sinh trưởng đồng thời hút đạm từ không khí để cung cấp cho cây, một phần tích luỹ lại trong cơ thể chúng

- Các loài VSV điển hình như : tảo lam (Cyanobacterium), vi khuẩn Azotobacter, Bradyrhizobium, Rhyzobium, xạ khuẩn Actinomyces, Klebsiella, Beijerinckia, Clostridium…

Hình : Azotobactor

Hình: Rhyzobium

Hình: Clostridium

- Chúng có tác dụng làm tăng cường nguồn N cho cây, có khả năng tạo các chất kích thích sinh trưởng như thymine, acid nicotinic, acid pantotenic, biotin… Ngoài ra

chủng Beijerinckia, Clostridium còn có tính chịu chua cao.

- Thời gian gần đây, cùng với những tiến bộ của khoa học và công nghệ, các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ gen để tạo ra các chủng vi sinh vật cố định đạm có nhiều đặc điểm tốt: khả năng cố định đạm cao, khả năng cộng sinh tốt Công nghệ sinh học cũng giúp tạo ra những chủng vi sinh vật có đặc tính cạnh tranh cao với các loài vi sinh vật trong đất

- Mặt khác, công nghệ sinh học đã cho phép các nhà khoa học tách được gen quy định đặc tính cố định đạm từ vi khuẩn và đem cấy vào nhân tế bào cây trồng, làm cho một số loài cây trồng cũng tạo được khả năng cố định đạm như vi khuẩn

3.2.Chủng vi sinh vật phân giải lân.

- Cây chỉ có thể hút được lân từ đất dưới dạng hoà tan trong dung dịch đất, vì vậy mà cây chỉ có thể hút được lân ở dạng dễ tiêu trong đất

- Lân ở dạng khó tan trong đất cây không hút được, có nhiều loại đất như đất đỏ bazan, đất đen, v.v hàm lượng lân trong đất khá cao, nhưng cây không hút được vì lân ở dưới dạng khó hoà tan

- Trong đất thường tồn tại một nhóm vi sinh vật có khả năng hoà tan lân

- Nhóm vi sinh vật này được các nhà khoa học đặt tên cho là nhóm hoà tan lân, các nước nói tiếng Anh đặt tên cho nhóm này là phosphate solubilizing microorganisms

- Phân giải hợp chất phosphor khó tan thành dễ tan giúp cây trồng dễ hấp thụ

- Các loài điển hình như: Aspergillus niger,Penicillium, Rhizopus, Sclerotium, xạ khuẩn Streptomyces, một số loài thuộc các chi vi khuẩn Pseudomonas, Alcaligenes, Micrococens, Bacillus subtilis, B.megaterium, Serratia, Proteus…

Hình: Apergillus

Hình: Penicillicum

Hình: B subtilis Hình: Serratia

- Nhóm vi sinh vật này dễ dàng nuôi cấy trên môi trường nhân tạo Nhiều nơi người ta đã đưa trộn sinh khối hoặc bào tử các loại vi sinh vật hoà tan lân sau khi nuôi cấy và nhân lên trong phòng thí nghiệm, với bột phosphoric hoặc apatit rồi bón cho cây

- Ngoài ra có một số loài vi sinh vật sống cộng sinh trên rễ cây có khả năng hút

lân để cung cấp cho cây Trong số này, đáng kể là loài VA mycorrhiza Loài này có

thể hoà tan phosphat sắt trong đất để cung cấp lân cho cây Ngoài ra loài này còn có khả năng huy động các nguyên tố Cu, Zn, Fe… cho cây trồng

3.3.Chủng vi sinh vật phân giải cellulose

- Cellulose là thành phần chủ yếu trong tế bào thực vật, chiếm tới 50% tổng số hydratcacbon trên trái đất Cellulose thường có mặt ở các dạng sau:

+ Phế liệu nông nghiệp: rơm rạ, lá cây, vỏ lạc, vỏ trấu, vỏ thân ngô…

+ Phế liệu công nghiệp thực phẩm: vỏ và 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 các loại…

- Các loài vi sinh vật phân giải cellulose như: Cytophaga, Cellulomonas, giống Bacillus, giống Clostridium, Aspergillus, Penicillium, Actinomices, trichoderma…

Hình: Cellulomonas

Hình: C.Tetani C difficile

- Trong điều kiện thoáng khí cellulose có thể bị phân giải dưới tác dụng của nhiều vi sinh vật hiếu khí

- Vi sinh vật kị khí có khả năng tham gia tích cực vào quá trình phân giải cellulose

- Có khả năng tiết ra enzyme cellulaza để phân giải celluloza

- Góp phần quan trọng trong việc nâng cao độ phì nhiêu của đất

4 Quy trình sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh

4.1.Các nguyên liệu để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh

- Rác thải hữu cơ: các loại rác thải hữu cơ có thể phân hủy được.

- Than bùn đã được hoạt hóa: bùn có ở khắp nơi: 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