giáo trình hoạt tính vi sinh vật

GIÁO TRÌNH HOẠT TÍNH VI SINH VẬT ĐẤT MỤC LỤC MỤC LỤC - Lời tác giả - CHƯƠNG I QUAN HỆ GIỮA VI SINH VẬT VÀ CÂY TRỒNG - I CÁC KIỂU QUAN HEÄ GIỮA VI SINH VẬT VÀ CÂY TRỒNG - - Hợp sinh - - Hoại sinh bán hoại sinh - Coäng sinh - 4 Quan heä ký sinh bán ký sinh - Quan heä phụ sinh - II ẢNH HƯỞNG CỦA VSV ĐỐI VỚI CÂY TRỒNG - - Ảnh hưởng có lợi (quan hệ tương hỗ) - Ảnh hưởng có hại (quan hệ đối kháng) - III SỰ PHÂN BỐ CỦA VSV ĐẤT - 1.Khu hệ VSV vùng quanh rễ: - Khu hệ VSV rễ: - CHƯƠNG II NHỮNG HOẠT ĐỘNG CHỦ YẾU CỦA VI SINH VẬT ĐẤT 10 - I VỊ TRÍ CỦA VI SINH VẬT TRONG HEÄ SINH THÁI 10 II CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ CỦA VSV ĐẤT - 10 - Phân huỷ hợp chất glucid - 10 Phân giải hợp chất không chứa đạm khác - 13 Phân giải hợp chất chứa nitơ - 16 Phân giải hợp chất chứa lân đất - 25 Phân giải hợp chất chứa lưu huỳnh - 26 Nhóm vsv quang hợp sống đất - 27 Nhóm vi sinhvật lên men lactic đất - 29 CHƯƠNG III VI SINH VẬT GÂY BỆNH CÂY 30 I CƠ CHẾ CHUNG CỦA QUÁ TRÌNH GÂY NHIỄM BỆNH CÂY - 30 Đặc điểm trao đổi chất VSV gây bệnh - 30 Quá trình xâm nhiễm lây lan (gồm bốn giai đoạn) - 30 II CÁC NHÓM VI SINH VẬT GÂY BỆNH - 31 Vi khuẩn gây bệnh - 31 - Virus gây bệnh - 32 - Nấm gây bệnh - 32 - Nhóm xạ khuẩn gây bệnh - 34 III CÁC BIỆN PHÁP SINH HỌC TRONG PHÒNG CHỐNG BỆNH CÂY - 34 Cơ sở khoa học việc sử dụng biện pháp sinh học phòng chống bệnh - 34 Một số biện pháp sử dụng Việt Nam - 35 - Điều chế sử dụng thuốc trừ sâu sinh học bảo vệ thực vật - 38 Thúc đẩy phản ứng miễn dịch bảo vệ - 40 - Các biện pháp đấu tranh sinh học khác - 41 - CHƯƠNG IV CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN BĨN VI SINH - 43 I QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÂN GIẢI CHẤT MÙN TRONG ĐẤT NHỜ VSV - 43 II CÁC DẠNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN VSV HIỆN CÓ - 44 Nhóm công nghệ A - 44 Nhóm cơng nghệ B - 45 CHƯƠNG V TÁC ĐỘNG QUA LẠI GIỮA HỆ SINH THÁI ĐẤT VỚI KHU HỆ VI SINH ĐẤT - 49 I HỆ SINH THÁI TOÀN CẦU - 49 Sự hình thành đất khí - 49 Dòng lượng hệ sinh thái - 50 Sự diễn sinh thái - 50 Các chu trình sinh địa hố - 50 II HỆ SINH THÁI ĐẤT - 51 1.Một số đặc trưng cuả hệ sinh thái đất (HSTĐ) - 51 Tác động vi sinh vật hệ sinh thái đất - 51 - CHƯƠNG I QUAN HỆ GIỮA VI SINH VẬT VÀ CÂY TRỒNG I CÁC KIỂU QUAN HỆ GIỮA VI SINH VẬT VÀ CÂY TRỒNG Giữa vi sinh vật (VSV) trồng có mối quan hệ qua lại với nhau, có mối quan hệ VSV trồng sống chung khu vực khoâng xâm nhập vào cây, có VSV xâm nhập vào vùng đó, mơ Cả hai kiểu quan hệ có mặt lợi mặt hại nó, nghĩa có mặt đối kháng mặt tương tác Hợp sinh Thực vật VSV sống mảnh đất sử dụng sản phẩm trao đổi chất nhau, hoạt động sống bên hồn tồn độc lập với bên hai sinh trưởng phát triển bình thường Hoại sinh bán hoại sinh Hoại sinh: VSV sống cách phân huỷ hợp chất hữu xác chết thực vật để dùng làm chất dinh dưỡng sinh lượng, có VSV sinh trưởng phát triển bình thường, trồng chết mục rữa, kiểu quan hệ VSV đóng vai trò đối tượng tiêu thụ hình thức phân huỷ Điển hình cho mối quan hệ thể qua trình phân huỷ hợp chất cacbon, nitơ, phospho, kali, lưu huỳnh đất Bán hoại sinh: bình thường VSV sống hoại sinh điều kiện trở thành kí sinh, lúc xâm nhập vào thể thực vật chöa chết thường xâm nhập vào thể có vết thương, thể lão hố, già cõi Cộng sinh Vi sinh vật thực vật liên kết chặt chẽ với phụ thuộc lẫn loạt hoạt động sinh học chung, sở hai bên có lợi, bắt buộc VSV phải sống tế bào loại mô định chủ (gọi vị trí cảm thụ đặc hiệu) Trong trình cộng sinh cung cấp chất dinh dưỡng cho VSV cách nhường cho sản phẩm thu nhờ quang hợp, ngược lại VSV sau tiếp nhận nguyên liệu chất dinh dưỡng từ tiến hành hoạt động sống đặc trưng trả lại cho sản phẩm trao đổi chất quí nói chúng ni dưỡng lẫn Ví dụ: - Sự cộng sinh vi khuẩn nốt sần Rhizobium với rễ họ đậu - Sự cộng sinh khuẩn cố định nitơ bèo hoa dâu - Sự cộng sinh nấm tảo địa y Quan hệ ký sinh bán ký sinh Ký sinh: VSV đóng vai trò kí sinh thực vật làm vật chủ VSV đấu tranh với chủ để giành nguyên liệu dinh dưỡng giành lấy sinh tồn Cây chủ tìm cách để tiêu diệt vi khuẩn nhằm chống lại gây nhiễm Kết đấu tranh moät hai bên bị thua, vậy, mang bệnh VSV bị tiêu diệt hồn tồn, thơng thường phía chủ trở nên rối loạn trao đổi chất ,mang hình dạng bất bình thường, bị bệnh Bán ký sinh: bình thường loài VSV ký sinh trường hợp đặc biệt khơng chui vào tế bào mô chủ mà sống hoại sinh Thông thường mối quan hệ ký sinh bán ký sinh VSV chủ thể chuyên hóa đặc biệt Mỗi loại thường bị xâm nhiễm loại VSV ngược lại loại VSV xâm nhập vào loại Nhóm VSV vật ký sinh gọi nhóm VSV gây bệnh Quan hệä phụ sinh Vi sinh vật sống nhờ phận dạng “sống gửi” khơng tiết chất độc để hủy hoại tế bào mô chủ, đồng thới không nhân lên nhiều đến mức phá vỡ làm chết chủ mà xin chủ chất dinh dưỡng mức không phá vỡ Bọn VSV vô hại hại không đáng kể II ẢNH HƯỞNG CỦA VSV ĐỐI VỚI CÂY TRỒNG Thơng qua mối quan hệ kể trên,VSV có ảnh hưởng đối vối trồng theo hai hướng : Ảnh hưởng có lợi (quan hệä tương hỗ) Thể chủ yếu nhóm VSV sống hoại sinh, hợp sinh cộng sinh Nó cung cấp cho nguyên liệu quý cần thiết cho trao đổi chất Có thể bọn hợp sinh hoại sinh làm tăng cường màu mỡ đất trồng bọn cộng sinh cung cấp sản phẩm trao đổi chất cho chủ Những chất chủ yếu mà VSV cung cấp là: - + - Những sản phẩm phân giải protein dạng NO3 NH4 ; - Các sản phẩm phân giải tinh bột, cellulose sản phẩm dạng hydratcarbon nói chung dạng carbon vô cơ; - Sản phẩm phân giải lân hữu lân khó tan dạng phospho dễ tan, acid phosphoric, carbonat; - Vi sinh vật tiết chất kích thích sinh trưởng vào đất vào cây, gibberellin, auxin, vitamin moät vài loại enzyme; - VSV giải độc cho chữa bệnh cho cây: ví dụ vi khuẩn phân giải lưu huỳnh sulfat hóa biến dạng H 2S làm thối rễ sang dạng SO4 vô hại, loại xạ khuẩn số vi khuẩn tiết chất kháng sinh tiêu diệt mầm bệnh; - Một số vi khuẩn có khả tiết độc tố diệt trùng hại Ảnh hưởng có hại (quan hệ đối kháng) Thể hai dạng: - Trực tiếp gây bệnh cây(do nhóm VSV ký sinh) - Tiết vào đất chất độc (thể nhóm hợp sinh hoại sinh) Ví dụ: bọn vi khuẩn phản sulfat hóa tiết H 2S, số bọn VSV gây thối rữa tiết indol hợp chất độc với cây, số khác tiết sản phẩm trao đổi chaát đặc trưng gây độc cho Một số loại nấm tiết acid hữu mà nồng độ thấp gây độc cho Ngồi có nhóm vi khuẩn phản nitrat hóa - biến NO2 thành N2 làm thiếu hụt nguồn dinh dưỡng đạm III SƯ PHÂN BỐ CỦA VSV ĐẤT Khu hệ Vi sinh vật đất đóng vai trò quan trọng nơng nghiệp, góp phần tạo nên kết cấu đất, độ phì nhiêu đất, giúp sinh trưởng, phát triển tốt làm tăng suất trồng Chúng tham gia tích cực vào phân giải, chuyển hố hợp chất vơ cơ, hữu phức tạp đất thành dạng đơn giản mà trồng dễ dàng sử dụng Nhiều loại nấm, vi khuẩn, xạ khuẩn… phân giải hợp chaát phức tạp cellulose, pectin, lignin, lipit… thành acid hữu cơ, rượu, đường cuối CO2 H2O Các dạng lân apatit, phosphoric, phosphate canxi khó hồ tan vi sinh vật chuyển hóa thành acid phosphoric dạng lân dễ tiêu cung cấp cho trồng Nhóm vi sinh vật cố định nitơ hàng năm làm giàu cho đất lượng nitơ 10% tổng lượng nitơ mà trồng cần Trong hoạt động sống, vi sinh vật sản sinh nhiều chất hoạt động sinh học có tác dụng trực tiếp trình sinh trưởng, phát triển trồng bao gồm: acid amin, vitamin, enzyme, chất kháng sinh, … tích luỹ vùng rễ trồng, làm tăng cường phát triển loài phù hợp với khu hệ vi sinh vật làm hạn chế phát triển lồi khác Măt khác, có lồi vi sinh vật thuộc nhóm virus, vi khuẩn vi nấm, xạ khuẩn… gây bệnh cho trùng hoạt động đối kháng với loài vi sinh vật gây bệnh khác Bên cạnh vi sinh vật sản sinh khối lượng lớn CO2, cải thiện chế độ thơng khí, chế độ nước đất… giúp trồng quang hợp, sinh trưởng phát triển toát Sở dĩ, vi sinh vật đất làm điều kì diệu khu hệ vi sinh vật đất đa dạng, phong phú, có đặc điểm sinh lý, sinh hóa sinh thái khác Các quần thể VSV đất nói chung chia làm hai khu hệ: khu hệ quanh vùng rễ khu hệ vùng rễ Thực tế, VSV gây bệnh thường tập trung vùng quanh rễ nhiều vùng ngồi rễ, ngược lại VSV có lợi thường tập trung vùng xa rễ Nhìn chung, khu hệ VSV đất vơ đa dạng phong phú, chúng phân bố đất độ sâu khác Ngưòi ta xem đất mơi trường tự nhiên vơ thích hợp -7 đất có chứa nhiều chất hữu dự trử mùn, đầy đủ nguồn C, N, P, khoáng Khu hệ VSV vùng quanh rễ: Gồm có vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn, nguyên sinh động vật Trong chiếm số lượng đơng vi khuẩn loại, vi khuẩn kỵ khí sống vùng đất sâu, chua, trũng ngập nước Giữa quần thể VSV với thể đầy đủ mối quan hệ hợp sinh, tương hỗ mối quan hệ đối kháng Cần lưu ý khu hệ VSV đất vùng quanh rễ có quan hệ đặc hiệu loại trồng có mặt - Trước tiên, rễ thực vật có đặc điểm tiết vùng quanh rễ chaát dinh dưỡng, chất độc VSV Ví dụ: hòa thảo tiết khống Ca,Mg, Fe; họ đậu tiết nhiều hợp chất dạng amin - Bao quanh hệ rễ có khu hệ VSV đặc trưng tương ứng Tuy vậy, tất khu hệ VSV quanh rễ bao gồm đặc điểm chung: • Giữa bộä rễ thực vật khu hệä VSV có sư tương ứng đặc hiệu thể loại Ví dụ: quanh rễ họ đậu có vi khuẩn cố định nitô vi khuẩn phân giải protein; quanh rễ hòa thảo có vi khuẩn phân giải tinh bột lên men đường • Mật độ tổng số VSV vùng quanh rễ bao giơ lớn vùng xa rễ mức chênh lệch sâu rõ rệt Ví dụ: Người ta khảo sát khu hệ vùng quanh rễ lúa mì đen Độ sâu chênh lệch ® 25cm 300 lần 40 ® 60 cm 800 lần 60 ® 100 cm 1700 lần Làm thí nghiệm, đem trồng vào dung dịch dinh dưỡng cho thấy độ sâu 100 cm khơng thể mức chênh lệch mật độ VSV nhiều Có lẽ trồng trơng đất hai tác động: lượng chất tiết rễ thường ăn sâu – dung dịch hai yếu tố khơng thể rõ • Số lượng VSV vùng rễ biến thiên theo thời kỳ sinh trưởng phát triển caây số lượng VSV vùng xa rễ phụ thuộc vào thời kỳ sinh trưởng Khu hệ VSV vùng rễ đậu tương Khu hệ VSV vùng rễ lúa mì Mật độ tế bào VSV ThS Bạc h Phương Lan Khoa Sinh học Mật độ tế bào VSV Ra hoa Thu hoạch T Ra hoa Thu hoạch T (Ghi chú: T: Chu kỳ sinh trưởng cây) Hình 1: Biến thiên mật độ VSV vùng rễ chu kỳ sinh trương trồng Đất mơi trường tự nhiên thích hợp VSV, khối lượng chất hữu có đất lớn, chủ yếu mùn Đó nguồn thức ăn carbon đạm nhiều VSV Các chất dinh dưỡng không tập trung nhiều tầng đất mặt mà phân tán xuống tầng đất sâu Các chất dinh dưỡng (phân bón, xác động thực vật) thường xuyên bổ sung vào đất… tích luỹ chất hữu vô lớp mặt từ đá mẹ nhờ phát triển VSV tự dưỡng Sau tham gia xanh Khi cối chết VSV dị dưỡng phân hủy thành chất hữu vô Một số sản phẩm oxy hoá từ chất hữu khơng hồn tồn kết hợp với chất nhầy VSV tiết phức hệ khống đất để tạo thành chất mùn Mức độ thống khí đất phụ thuộc vào thành phần giới độ ẩm đất Các khí H2, CO2, N2, O2 ln ln có mặt đất O2 cần thiết cho VSV hiếu khí O2 chiếm trung bình - 8% thể tích khơng khí đất ln ln bổ sung qua nước nhờ quang hợp tảo, nhờ mơ dẫn khí biện pháp canh tác Độ ẩm nhiệt độ đất nói chung thích hợp cho nhiều loại VSV hoạt động Trong gam đất chứa hàng chục triệu đến hàng tỷ VSV bao gồm nhiều loại khác Khu hệ VSV rễ: Gồm nhóm vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn, nguyên sinh động vật với đặc điểm sinh lý, sinh thái khác Riêng vi khuẩn phong phú, bao gồm: vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn kỵ khí, vi khuẩn tự dưỡng, vi khuẩn dị dưỡng, vi khuẩn cố định đạm VSV sống thành quần thể, loại loại khác có tác động qua lại lẫn nhau, chúng tác nhân chủ yếu q trình chuyển hố vật chất đất VSV có mặt tất loại đất chân đất có đầy đủ chất dinh dưỡng, có độ ẩm phản ứng mơi trường thích hợp… VSV phát triển nhiều phong phú thành phần Trên chân đất nghèo chất dinh dưỡng, nhiều chất độc…VSV hạn cheá rõ rệt tạo thành khu hệ VSV đặc biệt thích ứng với điều kiện đất đai bất lợi (VSV chịu chua,VSV có khả phát triển mơi trường nhiều H 2S, nhiều CH4…) CHƯƠNG II NHỮNG HOẠT ĐỘNG CHỦ YẾU CỦA VI SINH VẬT ĐẤT I VỊ TRÍ CỦA VI SINH VẬT TRONG HỆ SINH THÁI Trong thành phần hệ sinh thái có ba đối tượng: sinh vật sản xuất, sinh vật tieâu thụ sinh vật phân hủy - Sinh vật sản xuất: biến chất vô thành chất hữu tác dụng ánh sáng mặt trời( thực vật, vi sinh vật tự dưỡng quang vô dinh dưỡng quang hữu cơ) có khả sử dụng trực tiếp lượng mặt trời để đồng hố CO2 không khí - Sinh vật tiêu thụ: sử dụng chất hữu có sẵn để trì sống thân Có hai nhóm sinh vật tiêu thụ: + Sinh vật tiêu thụ cấp 1: động vật ăn cỏ + Sinh vật tiêu thụ cấp 2: người động vật ăn thịt - Sinh vật phân huỷ: sống hoại sinh xác động vật, thực vật phân hủy thành phần hữu cơ, vô xác chết Đối tượng gồm nấm, xạ khuẩn, vi khuẩn Hầu hết VSV sinh vật phân hủy, VSV sản xuất Quan hệ sinh thái biểu diễn sơ đồ: Ánh sáng SV sản xuất SV tiêu thụ SV phân hủ Chất vơ Chất hữu Chất hữu y Hình 2: Quan hệ sinh thái ba nhóm sinh vật Vai trò VSV khép kín vòng tuần hồn heä sinh thái, tái tạo thức ăn cho động vật, thực vật cách phân hủy để lấy lại chất dinh dưỡng cung cấp cho nhiều thể sống Nó đem lại hai hiệu quả: - Tăng độ phì đất - Giải nạn ứ đọng chất thải đất Như vậy, VSV khép kín vòng tuần hồn nguyên tố N, P, S, K… thông qua trình phân huỷ nguyên tố tồn đất II CÁC Q TRÌNH PHÂN HUỶ CỦA VSV ĐẤT Phân huỷ hợp chất glucid 1.1 Phân hủy cellulose Phitonxit chiết từ hành tỏi dùng để xử lý hạt cho bắp cải, cam quýt choáng hàng loạt loại vi khuẩn gây bệnh khác Cơ chế tác dụng kháng sinh biểu khác loại vi khuẩn Song nhìn chung, ảnh hưởng kháng sinh, trao đổi chất thể mẫn cảm bị phá vỡ, hệ thống enzyme nội bào bị biến đổi, hệ thống hô hấp q trình đồng hóa bị rối loạn, đồng thời sinh sản chúng bị ngừng trệ hủy hoại ® hậu cuối Vi sinh vật gây bệnh bị giết chết cứu thoát Song điều cần thiết lưu ý tất loại kháng sinh có hoạt tính diệt khuẩn dùng việc phòng chống bệnh cây, nhiều loại kháng sinh gây độc cho cây, làm đình trệ đình hồn tồn sư sinh trưởng phát triển Ví dụ: Gnanufxidin, Pioxianin cần liều lượng nhỏ làm ngừng sinh trưởng phát triển (Kpachukob, 1952) Điều chế sư dụng thuốc trư sâu sinh học bảo vệä thực vật • Khái niệm chung Một biện pháp dùng qui mô công nghiệp dùng loài vi khuẩn virus gây bệnh cho côn trùng hại gây bệnhcho loại VSV hại để chế tạo thuốc trừ sâu VSV Cách dùng hoàn toàn khác với biện pháp dùng nòi VSV sống, nòi VSV không đưa trực tiếp vào ổ đất ổ VSV dạng khuẩn lạc sống mà chúng dùng làm giống sản xuất, tiếp chúng nhân giống đưa vào công nghệ lên men, tạo sản phẩm dạng thuốc trừ sâu, đem phun vào thân • Dùng goác gioáng VI KHUẨN Việc sử dụng vi khuẩn ký sinh bậc hai để điều chế thuốc trừ sâu hại caây dễ dàng phổ biến phạm vi toàn giới.Một chế phẩm loại thuốc trừ sâu BT, giống dùng sản xuất vi khuẩn Bacillus Thuringiensis (gọi tắt BT) Cơ chế tác dụng phương pháp sản xuất thuốc trừ sâu BT - Vi khuẩn BT thuộc loại trực khuẩn G (+) sinh bào tử - Khuẩn lạc BT nhẵn, có màu trắng xám hay lục nhạt - Soi kính thấy giai đoạn sinh bào tử, tế bào phình to giữa, có bào tử hình thoi chứa nội độc tố, gọi độc tố tinh thể hay thể cạnh bào tử - Khi tế bào già, màng thành tế bào nứt vỡ giải phóng bào tử tinh thể độc Đặc tính cuả tinh thể độc: - Chỉ có độc tính bị hòa tan dung dịch kiềm - Tinh thể bị hòa tan pH = trở lên - Bào tử + tinh thể tồn nhiều năm giữ hoạt tính diệt sâu Tinh thể độc BT diệt 200 lồi sâu cánh bướm hại rau Do pH đường ruột sâu từ ® sâu nuốt phải tinh thể ® sẽhòa tan tinh thể trở thành độc Sâu nhiễm độc đầu ống ruột bị đổ máu ® thấm đen ® toàn thân cứng chết Hai sau nhiễm độc có sâu bị chết, thường sau ® 12 tỷ lệ chết cao - Do tinh thể tan pH kiềm nên khơng đơc người động vật - Bản chất tinh thể protein - Ngoài nội độc tố tinh thể tế bào BT chứa loại chất độc khác góp phần vào hoạt tính giết sâu: - Ngoại độc tố hòa tan - Enzyme loxitinase ® Phân giải lipit thể côn trùng - Enzyme phosphomonoesterase Nhưng ba loại chất độc có trùng nuốt phải tế bào BT nguyeân vẹn ∗ Trong sản xuất thuốc trừ sâu BT cần ni cấy nhân giống chúng môi trường đặc, có pH 6,7 ® Mơi trường dùng sản xuaát: Pepton 0,5 - 2% Saccharose - 3% K2HPO4 ® 3% KH2PO4 o o pH : 6,7 / nhiệt độ 25 ® 30 C (thích hợp 27 C)/độ thống khí 0,8 ® I mol/lít Sau nhân giống tiến hành gặt hấp phụ lên chất phụ gia thích hợp (caolin, tro bếp…) Đặc tính sinh hóa chủng BT dùng sản xuất: - Có khả lên men loại đường: glucose, saccharose, fructose, maltose dextrin - Có khả chuyển hóa gelatin - Không lên men lactose ∗ Khi pha thuốc trừ sâu BT để phun cần lưu ý: - Giữ cho BT sống - Khơng bị nước rửa trôi - Khơng dùng chung với thuốc trừ sâu hóa học • Dùng gốc giống VIRUS Việc sử dụng virus ký sinh bậc hai để điều chế thuốc phổ biến, lẽ để phân lập ni cấy virus đòi hỏi phải dùng tế bào mô thể túc chủ, dể bị phản tác dụng (do việc nhân giống vật chủ)-tuy nhiên gần số nước có trình độ kỹ nghệ cao người ta bắt đầu lưu tâm nhiều đến biện pháp Hiện số quốc gia, có Việt nam, thành công việc sản xuất chế phẩm virus chống sâu gây bệnh rau, nho, bông, đậu - chế phẩm NPV (Nuclear Polyhydrolysis Virus) Gốc giống nuôi cấy thể vật chủ Sau thu tồn sinh khối sâu nhiễm virus , loại xác tế bào saâu túc chủ, bổ sung thêm chất phụ gia, pha chế thành thuốc trừ saâu Ưu điểm chế phẩm : - Không độc cho người động vật (loại virus ký sinh thực vật) - Phổ tác dụng rộng - Hoạt tính diêt sau tương đối ổn định - Giá thành không cao Ngược lại, chế phẩm có nhược điểm: - Thời gian cần thiết đẻ nhân sinh khối vật chủ dài, thời gian ủ bệnh virus lâu nên quy trình sản xuất nhiều thợi gian - Đòi hỏi chất phụ gia đặc biệt để tăng hoạt tính diệt sâu cho gốc giốn - Cần có điều kiện bảo quản nghiêm ngặt để giữ cho gốc giống không bị g chết Mặc dù hạn chế trên, biện pháp hoan nghênh đâng ứng dụng rộng rãi Thúc đẩy phản ứng miễn dịch bảo vệ caây Cũng với động vật, thể thực vật có khả chống lại mầm beänh phản ứng đáp ứng miễn dịch Sự đáp ứng miễn dịch thực vật phân thành bốn thể loại: • Miễn dịch bẩm sinh : hình thành đáp ứng miễn dịch nguyên nhân bên mang tính di truyền - Miễn dịch dịch thể: khả saün có thể sinh chất dịch thể chống VSV gây bệnh (Phitonxit, alechxin…) - Miễn dịch tế bào (miễn dịch giải phẫu): có phản ứng chống lại kích thích làm tổn thương mơ tế bào (cắt, xén cành, tỉa lá, chiết ghép), tự hàn gắn vết thương cách tăng cường phân chia tế bào để lấp đầy vết cắt, có trường hợp chúng tạo hẳn lớp mơ bảo vệ (khi cắt củ khoai tạo thành lớp mô bần vết cắt) • Miễn dịch nhận được: tác nhân bên ngồi - Miễn dịch nhận tự nhiên: đáp ứng miễn dịch sau bị mắc bệnh cách ngẫu nhiên - Miễn dịch nhận nhaân tạo: đáp ứng miễn dịch sau chủ động cho tiếp xúc với vacxin, kháng sinh, chất hóa học Vấn đề chế đáp ứng miễn dịch thực vật thực chưa thật sáng tỏ, tồn nhiều giả thuyết khác Tuy nhiên có nhiều nhà nghiên cứu có chung quan niệm là: Khả miễn dịch tự bảo vệ thực vật có liên quan đến việc tạo acid hữu số loại cây, số loại khác lại phụ thuộc vào tạo thành phitonxit Các acid hữu góp phần tăng tính chống bệnh thực vật bao gồm: acid tamic acid malic chống trùng, sắc tố antoxyan chống vi khuẩn Điều chưa giải thích acid hữu chất chống lại mầm bệnh (có vai trò tương tự kháng thể động vật) lại có tính chun hóa đặc hiệu mầm bệnh >< chu Một nhóm tác giả khác lại quan niệm khả đáp ứng miễn dịch caây phụ thuộc chủ yếu vào cường độ trao đổi chất – đặc biệt quan trọng q trình oxy hóa q trình thủy phân: - Ở giống chống chịu bệnh tốt ổn định giảm thấp q trình thủy phân, q trình oxy hóa (bao gồm hơ hấp) diễn mạnh mẽ - Ngược lại dòng khơng có khả chống chịu thời kỳ bảo quản q trình thủy phân tăng lên khơng ngừng, q trình oxy hóa lại trì trệ; nhiều sản phẩm không oxy hóa triệt để , tích tụ lại teá bào - Trên sở có khả hình thành miễn dịch nhận , người ta đề biện pháp tiêm chủng phòng bệnh cho Ví dụ: dùng vi khuẩn B tumefuciens chế vacxin có tác dụng phòng chữa bệnh khối u ung thư (Georghin) Kết cho thấy gây nhiễm thực nghiệm đối chứng bị bệnh mà thí nghiệm khơng xuất khối u Dùng vacxin tiêm cho có khối u, khối u khơ cứng rụng, khỏi beänh Các bieän pháp đấu tranh sinh học khác Ngoài phương pháp nêu trồng trọt dùng phương pháp đấu tranh sinh học, bao gồm: - Thúc đẩy trình đấu tranh sinh tồn bọn sinh vật với bọn sinh vật khác gần gũi với chất sinh học - Thúc đẩy trình đâu tranh sinh tồn sinh vật với mơi trường thông qua biện pháp canh tác - Sử dụng nòi trùng có ích CHƯƠNG IV CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN BĨN VI SINH I Q TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÂN GIẢI CHẤT MÙN TRONG ĐẤT NHƠ VSV - Mùn lọai sản phẩm sinh học hình thành nhờ hoạt động toàn quần thể VSV đất cách sử dụng sản phẩm trung gian sinh q trình phân hủy xác chết tổng hợp chất hữu đặc trưng đất Xác động vật, thực vaät VSV phân hủy theo hai hướng : - Vô hóa: cung cấp nguồn ding dưỡng N, P, C trực tiếp cho - Mùn hóa: tăng độ phì đất tạo nguồn dinh dưỡng Trong số hợp chất hữu đặc trưng cho mùn, quan trọng acid amin thuộc ba nhóm, với tỷ lệ thành phần cấu trúc hoá học sau: C H O N A.humic 52 - 58% 0,2 - 0,4% 31 - 39% - 6% A.funvic 45 - 48% 0,5 - 0,6% 43 - 44% - 5% Ulmin dẫn xuất Ulmic Loại VSV khác cho acid mùn khác nhau: Acid funvic thường có q trình phân giải nấm - Acid humic thường có vi khuẩn hiếu khí (acid humic đặc trưng cho đất đen) - Acid ulmic thường có q trình phân giải VSV kỵ khí Bên cạnh việc tích lũy chất dinh dưỡng, mùn giữ chức quan trọng, định bền vững kết cấu đất, tạo độ thóang, xốp độ ẩm thích hợp cho trồng trọt Song song với việc tạo mùn q trình phân giải mùn nhóm VSV hoại sinh đảm nhận trình phân giải mùn Các acid amin có đất amon hoá tạo NH3 làm nguồn dinh dưỡng đạm cho cây, loại cao phân tử khác vô hoá thành sản phẩm mà hấp thu (xem chương Những hoạt động phân giải VSV đất) Tóm lại, tạo mùn tiêu chuẩn đánh giá chất lượng canh tác, mùn quí ngang xi măng xây dựng Mùn kho dự trữ chất dinh dưỡng phong phú cho Nếu khơng có tạo mùn sản phẩm chứa N, K, P vơ hóa khơng cấu tượng đất giữ lại bị rửa trôi làm cho đất bạc màu Mặt khác, khơng có hoạt đơng phân giải chât dinh dưỡng dự trữ mùn không tận dụng kgông tự hấp thu Sự hình thành phân giải mùn hai q trình vơ quan trọng trồng trọt Bón phân vi sinh cho đất để tăng cường quần thể VSV có khả tạo mùn cho đất phân giăi mùn cho Xu thế giới nói chung, Việt Nam nói riêng tăng cường sử dụng loại phân vi sinh để giúp trồng sử dụng nguồn phân vô tận thiên nhiên tránh độc hại cho môi trường sinh thái Ngày trào lưu sử dụng phân vi sinh phát triển nhiều nước, có nhiều cơng trình nghiên cứu thực tế chấp nhận II CÁC DẠNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN VSV HIỆN CĨ Phân vi sinh chế phẩm VSV bón cho đất để làm tăng độ phì nhiêu đất, bao gồm chế phẩm cóVSV thuộc nhóm hoạt tính (nhóm cơng nghệ A) chế phẩm chứa nhiều loại VSV thuộc nhiều nhóm hoạt tính khác ( nhóm cơng nghệ B) Khoảng 50 năm trở lại đây, nhiều chế phẩm VSV thương mại hoá như: phân lân vi sinh, phân đạm vi sinh, chế phẩm EM, Ferment magma 99, chế phấm Hudavil , đất sinh học Multi … Nhóm công nghệä A 1.1 Công nghệ sản xuất phân lân vi sinh Gốc giống vi sinh vật có hoạt tính phân giải lân mạnh Dùng kỹ thuật lên men môi trường bán rắn để sản xuất Dùng nguyên liệu than bùn làm chất mang (xem H.8) THÀNH PHẦN CỦA PHÂN LÂN HỮU CƠ VI SINH GỒM CÓ: + P2O5 : 3% + Chất hữu :15% + 1g phân chứa 5x10 tế bào vi sinh vật phân giải lân + Ngồi có nitơ, K2O, CaO, MgO, S, nguyên tố vi lượng, acid humic, chất điều hồ sinh trưởng Thổi gió Than bùn Nghiền trộn Lên men Phosphoric Apatit Giống VS V Dung dịch Phối trộn T THỔI GIĨ MẠNH CHO Â hS Bạch Phương L an Ủ Khoa Sinh học Ép thành viên Saáy phơi khô Đóng bao Hình 8: Qui trình cơng nghệ sản xuất phân lân hữu vi sinh 1.2 Công nghệ sản xuất phân đạm vi sinh Gốc giống vi sinh vật có hoạt tính cố định Nito sống tụ do, hiếu khí , thuộc giống Azotobacter Dùng kỹ thuật lên men môi trường dịch thể để sản xuất Dùng nguyên liệu hỗn hợp than bùn - cao lanh – trấu làm chất mang Khi bón cho đất xử lý hạt giống, vi khuẩn Azotobacter không làm tăng nguồn dinh dưỡng đạm cho mà tiết nhiều vitamin nhóm B kích tố sinh trưởng làm tăng tỷ lệ nẩy mầm hạt tăng tốc độ lớn non Nhóm công nghệä B 2.1 Cơng nghệ vi sinh vật hữu hiệu EM (Effective Microrganisms) EM cộng đồng VSV có ích – bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn – thuộc nhóm hoạt tính sau: 1/ Nhóm VSV phân giải cellulose 2/ Nhóm VSV quang hợp 3/ Nhóm VSV phân giải lân 4/ Nhóm VSV lên men lactic 5/ Nhóm VSV cố định Nitơ phân tử 6/ Nhóm VSV tiết nhiều Enzim quý khác Hiện EM dùng lĩnh vực sau : • Trồng trọt Dùng chế phẩm ni cấy hỗn hợp VSV có ích đưa trở lại đất, nhằm tăng tính đa dạng VSV đất kích thích cho VSV hoạt động phân giải nguyên liệu có sẵn đất, từ tăng nguồn dinh dưỡng cho trồng tăng độ mùn cho đất Trong thành phần EM loại thường có khoảng 80 lồi VSV quan trọng cần thiết cho đất , ưu tiên nhóm 1- 2- 3- Chế phẩm EM sản xuất dạng bột dạng nước Có thể sử dụng để phun lên cây, xử lí hạt xử lý rác thải lấy phần rác mục nát sau xử lý để làm phân bón Hiệu thể sau: - Cải tạo đặc tính sinh hoá đất - Giảm mầm mống sâu bệnh đất, hạn chế sâu bệnh cho trồng - Tăng hiệu cho phân bón hữu - Tăng nguồn dinh dưỡng đạm cho - Giúp trồng sinh trưởng, phát triển tốt, suất cao, phẩm chất tốt (thúc đẩy q trình nẩy mầm, hoa, quả, chín nhanh đều) • Chăn ni gia súc – gia cầm Nhằm mục tiêu sau: - Tăng hệ VSV có lợi đường ruột gia súc, thúc đẩy tiêu hoá - Giảm số ruồi nhặng chuồng trạ.i - Khử mùi phân Nhờ vậy, tăng sức khoẻ cho gia súc • Chăn ni tôm Nhằm mục tiêu sau: - Gia tăng sinh vật phù du hồ > tăng nguồn thức ăn cho toâm - Giảm lượng bùn hồ > làm nước hồ nuôi tôm Nhờ vậy, suất tăng, tơm khoẻ mạnh, vỏ bóng • Xử lý mơi trường - Phân giải chất độc hại nước thải - Phân huỷ rác thải, tạo nguyên liệu trung gian cho việc sản xuất phân bón hữu vi sinh - Xua đuổi trùng, ruồi nhặng Kết cho thấy số BOD, COD, lượng sulfua, mùi hôi sau xử lý EM giảm rõ rệt EM thử nghiệm số quan nghiên cứu Nhật bản, Trung Quốc, Việt Nam , Thái Lan, Hàn Quốc … Chế phẩm EM sản xuất theo nhiều công thúc khác nhau, tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng EM gốc thường đuợc điều chế dạng dịch với chất rỉ đường, từ pha chế thành dạng : EM -5 : Dạng EM lên men dịch đường + acid acetic, dùng để khử mùi hôi , đuôỉ ruồi nhặng côn trùng hại EM FPE : Dạng EM lên men dịch chiết xuất từ cỏ tươi, dùng để cung cấp dinh dưỡng cho ngăn chặn sâu hại EM Bokashi : Dạng EM lên men chất dạng bột bao gồm cám gạo, bột ngô, bột cá, bánh khô dầu, sơ dừa ; dùng làm compost trồng nấm, làm đất sinh học trồng rau … 2.2 Công nghệ Ferment Magma 99 Ferment Magma 99 nhà nghiên cứu Tây Âu phát ứng dụng thành công, chế phẩm chứa hàm lượng vi sinh cao, dùng để lên men compost “ khơi phục độ màu mỡ đất” Ferment Magma 99 sử dụng để đẩy nhanh q trình hồ tan lên men chất hữu thơ Quần xã VSV gồm khoảng 90 lồi thuộc 13 giống có Magma 99 hoạt hóa để làm hoại compost Chế phẩm sử dụng cách có hiệu cho mục đích sau: - Lên men compost - Kích thích tăng trưởng trồng - Củng cố hệ vi sinh vật đất - Hạn chế q trình rửa trơi-bạc màu đất 2.3 Công nghệ sản xuất đất sinh học Multi (ĐSHM) ĐSHM loai đất để trồng cây, sản xuất tù hỗn hợp hữu có hàm lương finh dưỡng cao, khơng có đất thật, khơng dùng phân hố học thuốc BVTV hố học Tr ong ĐSHM có thành phần sau : Chất cocopeat Là bụi sơ dừa xay nhỏ, lấy từ vỏ trái dừa, xử lý để tạo thành loại giá thể hữu cho trồng Cocopeat có đặc tính sau: - Sạch mầm bênh, ph 5-6,5, số EC