Vi khuẩn cố đinh đạm sống hội sinh Azospirillum có một số vai trò chính sau: - Có khả năng cố định đạm tốt, vì vậy có vai trò quan trọng trong tăng năng suất - Chúng tiêu thụ các s[r]
(1)Chương SINH HỌC ĐẤT
5.1 KHÁI NIỆM
Bề mặt lục địa che phủ lớp đất mỏng tơi xốp với thảm thực vật Dưới lớp vỏ hệ thống khoang, kẽ, hang động chi chít đan xen nhiều vơ tận giới sống, giới đa dạng sinh vật đất
Sinh vật đất là: - Những sinh vật sống đất, sống suốt đời, sống tạm thời thời gian định đất
Thế giới sinh vật đất đa dạng phong phú Chúng gồm nhóm sinh vật nhìn thấy khơng nhìn thấy mắt thường
Nhóm sinh vật nhìn thấy được xếp vào nhóm động vật đất, giun đất, chiếu, rết, ve, bét, sâu bọ bậc thấp không cánh, động vật thân mềm, giáp xác cạn, bò sát, ấu trùng sâu bọ, nhện đất, số thú động vật gặm nhấm nhỏ khác
Ngồi cịn có giới sơi động lồi vi sinh vật đất, muốn quan sát chúng cần phải có kính hiển vi
Vi sinh vật đất bao gồm nhiều nhóm khác nhau: Virus, vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, tảo nguyên sinh động vật
5.2 VI SINH VẬT ĐẤT
Vi sinh vật đất bao gồm nhiều nhóm khác nhau, có vai trị đặc biệt quan trọng trình hình thành phát triển đất, khép kín vịng tuần hồn vật chất tự nhiên Trong khn khổ giáo trình xem xét số nhóm vi sinh vật (VSV) có vai trị quan trọng đất
5.2.1 Một số nhóm vi sinh vật vai trò chúng
5.2.1.1 Vi khuẩn
Là vi sinh vật đơn bào, khơng có màng nhân, đa số sống hoại sinh, khơng có tiên mao (flngelum) Kích thước 0,1 - 1,2 x 0,2 - âm Vi khuẩn nhóm có thành phần số lượng đơng tất nhóm vi sinh vật đất nhóm có ý nghĩa lớn trình hình thành phân hủy chuyển hóa chất đất
Căn vào hình thái chia vi khuẩn làm nhóm:
- Hình cầu (cầu khuẩn) - coccus: có hình cầu, hình trịn, bầu dục Đại diện là: Monococcus agilis, Streptococcus lactis
- Hình que (trực khuẩn) - bacillus: Có hình que, hình gậy .
(2)pasteurianum
- Cầu trực khuẩn cocobacillus: có hình bầu dục, hình trứng . Đại diện là: Pasteurelta dentina
- Xoắn khuẩn spirillum: có hình sợi lượn sóng Đại diện là: Treponema dentina, Spirillum rubrum
Phẩy khuẩn - vibrio: có hình dấu phẩy, hình que uốn cong Đại diện là: Cellvibrio desutfuricans, Vibrio denitrijcans Vai trò vi khuẩn:
Vi khuẩn tham gia hình thành cải tạo đất trồng trọt, phân hủy chuyển hóa hợp chất khó tan đất thành chất dễ tan cung cấp dinh dưỡng cho trồng Vi khuẩn có tác dụng lớn q trình chuyển hóa vật chất để khép kín vịng tuần hồn chất đất tự nhiên Một số có khả đồng hóa khơng khí để làm giàu nhơ cho đất cung cấp dinh dưỡng nhơ cho trồng Vi khuẩn cịn có khả tiết enzym, chất kích thích sinh trưởng, a xít hữu đất .
Vi khuẩn gây nên nhiều bệnh cho người, động vật, thực vật, chúng phá hoại mùa màng nơng sản phẩm q trình bảo quản chế biến lương thực, thực phẩm
5.2.1.2 Xạ khuẩn
Xạ khuẩn (Actinomycetes) là vi sinh vát đơn bào, thể hình sợi nấm có kích thước cấu tạo gần giống với vi khuẩn Chúng phân bố rộng rãi đất, nước chất hữu Kích thước xạ khuẩn dao động 0,2 - 0,5 x - 100 µm
Vai trị xạ khuẩn:
- Xạ khuẩn có vai trị quan trọng trình hình thành đất tạo độ phì nhiêu đất Chúng đảm nhiệm nhiều chức khác việc làm mầu mỡ cho đất
- Xạ khuẩn tham gia tích cực vào q trình chuyển hoá phân giải nhiều hợp chất hữu phức tạp như: Xenlulo, mùn, kinh, lignhin
- Hầu hết xạ khuẩn thuộc giống Actinomyces có khả hình thành chất kháng sinh
Trong trình trao đổi chất xạ khuẩn cịn sinh loại vitamin nhóm B (B1, B2, B6, B12), số axit hữu axit lactic, axit axetic nhiều axit quan axit glutamic, axit metionin, triptofan, lizin
(3)độc kìm hãm sinh trưởng thực vật Một số khác nguyên nhân gây số bệnh
5.2.1.3 Nấm
Nấm vi sinh vật đơn đa bào, thể hình sợi, có cấu tạo nhân hồn chỉnh, kích thước dao động 0,5 - 3,5 x0,9 - 100 µm
Nấm chia thành nhóm lớn, là: Nấm mốc nấm men Vai trò nấm
- Nấm góp phần quan trọng việc đảm bảo vịng tuần hồn vật chất tự nhiên Chúng có khả phân giải mạnh mẽ hợp chất hữu phức tạp
- Áp dụng quy trình cơng nghệ sản xuất rượu, bia, etanol, tương, đậu phụ - Nấm có khả tiết chất kháng sinh có giá trị như: penixilin, fumagilin Các loại vitamin
- Nấm nguyên nhân gây nhiều tổn thất to lớn cho việc bảo vệ mùa màng, lương thực, thực phẩm, hàng hoá, quần áo, sách Các bệnh nấm hay gặp người hắc lào, nấm kẽ chân, nấm phổi, nấm tóc ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ người
5.2.2 Phân bố vi sinh vật đất
5.2.2.1 Đất môi trường sống tốt cho vi sinh vật
Nhiệt độ đất thích hợp cho vi sinh vật đất, nhiệt độ thường dao động từ 23 - Độ ẩm đất phù hợp với vi sinh vật, thường dao động từ 30 - 85% - Trong đất có đầy đủ nguyên tố dinh dưỡng đa lượng vi lượng như: N, P, K, Na, Ca, Fe, Mn, S, Mo, Bo, Cu, Zn Ngồi đất cịn tồn nhiều loại enzym phù hợp cho hoạt động sống vi sinh vật
Chính theo Kraxnhicop.N.A gam đất có chứa tới 100 triệu tế bào vi khuẩn, triệu tế bào xạ khuẩn, vạn đến triệu tế bào nấm, vạn đến vạn tế b tảo .
5.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới phân bố VSV đất
Tùy tùng vùng sinh thái khác nhau, tùng loại đất, loại trồng, thời gian sinh trưởng mùa vụ năm, chí thời điểm khác ngày mà có thành phần số lượng vi sinh vật đất khác
- Độ sâu tầng đất
Vi sinh vật tập trung tầng đất canh tác giảm dần theo độ sâu phẫu diện đất
(4)sâu 30 - 50 cm Về vi sinh vật đất trồng trọt, đồng cỏ thường tập trung độ sâu - 30 cm thuộc lớp
Tuy nhiên số trường hợp đất bạc màu, đất bị xói mịn, rửa trơi mạnh số lượng VSV tầng - 10 thấp tầng 10-20
- Tính chất đất
+ Đất giàu dinh dưỡng, tơi xốp có độ ẩm pa thích hợp VSV phát triển tốt, số lượng nhiều Ngược lại đất nghèo dinh dưỡng, kết cấu chặt, khô cằn hay bị chua, mặn có số lượng
+ Địa hình vùng đất khác cho số lượng VSV khác nhau: đất vùng đồng có số lượng vi sinh vật đất cao đất trung du, miền núi; vùng gị đồi rửa trơi xói mịn mạnh, đất nghèo dinh dưỡng vi sinh vật ít; vùng đất trũng ngập nước đất lầy thụt, chiêm trũng dinh dưỡng nhiều thống khí kém, lên men kị khí sinh nhiều chất có hại nên phát triển vi sinh vật
Bảng 5.l: Thành phần số lượng vi sinh vật đất đồi núi (Tầng - 10 cm)
Loại đất VSVTS(106 TB/1 g đất)
VKTS (106 TB/1g đất)
Nấm TS (106 TB/1g đất)
Xạ khuẩn (106 TB/1g đất) Đất feralít đá vơi (Thuận
Châu, Sơn La)
20,4 18,0 0,8 1,6 Đất feralit bazan 31,7 22,3 4,2 5,2
Đất feralít phiến thạch 19,3 12,6 2,2 4,5
Đất mùn am núi (Thuận Châu, Sơn La)
25,5 20,0 5,0 0,5 (Hồng Lương Việt, Ngơ Thế Dân, 1982)
Kết nghiên cứu cho thấy số lượng vi sinh vật đất đồi núi không lớn từ 20,4 - 31,7 x 106 tế bào/g đất khô Số lượng vi sinh vật phụ thuộc vào hàm lượng chất hữu đất Trong loại đất giàu chất hữu chua nấm xạ khuẩn tăng lên
- Số lượng vi sinh vật canh tác khác cho kết khác
Loại trồng giai đoạn sinh trưởng, phát triển trồng:
+ Loại trồng khác có số lượng, thành phần VSV đất khác nhau: Cây họ đậu thu hút nhiều VSV cố định đạm sống cộng sinh Rhizobium; Lúa, ngô, rau thu hút nhiều VSV cố định đạm sống hội sinh Azospiritlum; Chè thu hút nhiều nấm .
(5)cũng khác nhau, số lượng VSV đất thường đạt cực đại vào thời kỳ có hoạt động sinh lý mạnh nhất: Ví dụ: Khi lúa làm đòng số lượng VSV đất cao sau giảm gần
- Mùa vụ năm
Vào mùa xn nhiệt độ khơng khí thường đạt 25 - 280C (lúc nhiệt độ đất khoảng 23 - 250C) Nhiệt độ thích hợp.cho VSV phát triển, dẫn đến số lượng VSV đất đạt cực đại
Khi nhiệt độ khơng khí tăng q 300C, khơng thích hợp cho sinh trưởng, phát triển VSV, đất xám bạc màu, khơ hạn ảnh hưởng xấu đến VSV Điều dẫn đến số lượng VSV vào mùa hè (tháng 7, 8) thấp mùa xuân
Vào mùa thu, tiết trời dịu mát không nắng gay gắt mùa hè làm cho hoạt động sống vi sinh vật có phần cải thiện, dẫn đến số lượng vi sinh vật mùa thu cao chút so với mùa hè
Mùa đông tiết trời lạnh ảnh hưởng xấu đến hoạt động sống vi sinh vật, dẫn đến số lượng vi sinh vật mùa động thấp năm
- Thời điểm ngày
Số lượng vi sinh vật dao động lớn ngày, phụ thuộc vào mùa khác mà khác Số lượng vi sinh vật phụ thuộc vào: nhiệt độ, độ ẩm, môi trường sống khác cho mật độ vi sinh vật khác nhau.Mùa xuân, mật độ vi sinh vật ban ngày nhiều ban đêm Vào mùa hạ số lượng vi sinh vật ban ngày thấp ban đêm Mùa thu mật độ vi sinh vật ban ngày cao ban đêm Vào mùa đông số lượng vi sinh vật ban ngày cao nhiều ban đêm
5.2.3 Vi sinh vật vòng tuần hồn nitơ
5.2.3.1 Vịng tuần hồn nitơ tự nhiên
Nào nguyên tố dinh dưỡng quan trọng thiếu giới sinh vật, dự trữ nitơ tự nhiên lớn:
- Trong khơng khí nhơ chiếm 78,16% thể tích nhiên phần lớn sinh vật khơng có khả sử dụng chúng, có nhóm VSV có khả đồng hoá phân tử chúng gọi nhóm VSV cố định đạm
- Trong thể loại sinh vật trái đất có khoảng 10 - 25 x 109 nhơ - Trong vật trầm tích chứa khoảng x 1015 tỷ nitơ
(6)Tiếp nối q trình muốn hố, lồi vi sinh vật lại chuyển hố tiếp từ NH3 NH4+ thành NO3- trình gọi q trình nitrat hố
Các loại vi sinh vật lại chuyển hoá từ NO3- thành N2 để bù trả mía cho khơng khí gọi q trình phản nitrat hoá
Dưới tác dụng loại vi sinh vật, nhơ phân tử chuyển vào hợp chất hữu chứa nhơ gọi trình cố định phân tủ
1: trinh cố đinh nitơ phân tử II: q trình muốn hố
III: q trình nitrat hố: IV: q trinh phản nitrat hố Hinh 5.1: Sơ đồ vịng tuần hồn nitơ
Tất q trình: cố định - phân huỷ - chuyển hóa phản nitrat hố ln ln xảy tác dụng lồi vi sinh vật, nhờ khép kín vịng tuần hồn ngơ tự nhiên
5.2.3.2 Q trình amơn hố
Là q trình phân huỷ chuyển hố hợp chất hữu có chứa N tác dụng loài vi sinh vật thành NH4+ NH3 cung cấp dinh dưỡng cho trồng
Sau xem xét trình mn hố số hợp chất quan trọng: Q trình mn hố Urê.
Urê loại hợp chất hữu đơn giản chứa 46,6% N, sản xuất nhà máy phân bón cách tổng hợp:
Nếu khơng có q trình muốn hố dù có giàu đạm đến đâu vơ hiệu với trồng gây độc hại cho môi sinh
Dưới tác dụng men ureaza loài vi sinh vật tiết làm xúc tác cho trình chuyển hóa mê theo phương trình sau:
Các loại vi sinh vật phân giải mê:
(7)Bác amylovorum, Pseudobacterium ureolyticum, Chromobacterium, Proteus vulgaris .
Vi khuẩn phân giải mê thường thuộc loại hảo khí ký khí khơng bắt buộc, chúng phải triển tốt pH = 6,5 - 8,5
Q trình amon hố protein.
Hàng năm protein đưa vào đất với số lượng lớn (cùng với xác hữu cơ, phân chuồng, phân xanh, phân rác) Trong protein chứa khoảng 15-17% nhỏ
Quá trình phân huỷ chuyển hoá protein để tạo NH3,NH4+ cung cấp dinh dưỡng cho trồng tác dụng lồi vi sinh vật gọi q trình mn hố protein
Vi sinh vật thực q trình mn hố protein gồm số loại sau: Vi khuẩn gồm: Baci"us mycoides, B.subtilis, Proteus vulgaris, Pseudomonas fluorescens, Escherichza con, Clostridium sporogenes
Xạ khuẩn gồm : Streptomyces griseus, S rimesus
Nấm gồm: Aspergillus oryzae, A.niger, Penicillium camomberli 5.2.3.3 Q trình nitrat hố
Q trình chuyển hố từ NH3 NH4+ ớươl tác dụng loài VSV thành NO3- gọi q trình nitrat hố
Q trình nitrat hố q trình có hại cho nông nghiệp số nguyên nhân sau: - Nhiều thí nghiệm cho thấy trồng hấp thụ nhơ dạng NH4 khơng thua NO3- Q trình chuyển hóa từ NH4+ thành NO3- làm tiền đề cho trình đạm đất qua đường thấm sâu, rửa trơi đặc biệt phản nitrat hố
Dinh dưỡng nhơ dạng NH4+ giữ keo đất bền dạng NO3- - NO3- tích luỹ nhiều đất cịn gây tượng nhiễm nguồn nước
- Q trình chuyển hóa làm cho đất chua đi, ảnh hưởng xấu cho trình sinh trưởng, phát triển trồng hoạt động sống khu hệ vi sinh vật đất
Năm 1891 , nhà bác học Nga - Vinogratxki khẳng định q trình nitrat hố xảy qua hai giai đoạn: giai đoạn nhật hoá giai đoạn nitrat hoá
Q trình nhật hố:
Là q trình chuyển hoá từ NH4+ thành NO2
(8)- Nitrosolobus - Nitrocystis - Nitrosospira
Loài vi khuẩn nhật hoá phát triển tốt pa = 7,0-7,5, nhiệt độ 28-300C, độ ẩm đất 40-70%, tuỳ chủng khuẩn
Q trình nitrat hố:
Tham gia vào giai đoạn gồm có giống vi sinh vật: Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus Thích ứng mơi trường pH trung tính kiềm, phát triển môi trường chua
+ Các biện pháp đế hạn chế q trình nitrat hố
- Các biện pháp canh tác tưới tiêu chủ động tránh điều kiện ngập nước, yếm khí tránh khơ hạn, áp dụng công thức luân canh hợp lý
- Các biện pháp hoá học như: sử dụng phân đạm bọc lưu huỳnh; dùng thuốc ức chế nitrificid bón vào đất để ức chế hoạt động loài vi sinh vật tham gia vào trình nitrat
5.2.3.4 Q trình phản nhật hố
Q trình chuyển hố từ NO3- thành N2 gọi q trình phản nitrat hố hay q trình phản đạm hố
Người ta ước tính trồng có khả hấp thụ khoảng 50% lượng phân đạm bón vào đất, cịn 50% số cịn lại bị theo hai đường sau:
- Rửa trơi - Phản đạm hố
Trong hai đường đạm q trình phản đạm hố chiếm tới 90% tổng lượng đạm
Những vi khuẩn phản nitrat hố điển hình là: Pseudomonas denitrifcans, Ps.acruginosa, Psfluorescens, micrococcus denitrifcans, Bacillus lichenforsmis.
Một số loại vi khuẩn tự dưỡng hố có khả thực trình như: Thiobacdtus denitrifcans, Hydrogenomonas agilis
(9)số biện pháp kỹ thuật sau:
- Hạn chế q trình nitrat hố sản phẩm trình nguyên liệu cho trình phản nitrat hố
- Khơng sử dụng đạm dạng NO3- bón cho đất lúa
- Làm cỏ sục bùn, tiêu úng cho vùng bị úng lụt, tưới nước cho vùng bị hạn, bón phân đạm vào lúc trời nắng cho lúa
5.2.3.5 Quá trình cố định đạm phân tử
Việc nghiên cứu, sử dụng nguồn đạm sinh học xem giải pháp quan trọng ngành nơng nghiệp nhờ đảm bảo nguồn đạm cung cấp cho cây, nâng cao chất lượng nông sản bảo vệ môi trường Vi sinh vật cố định đạm chia làm ba nhóm sau:
Q trình cốđịnh nitơ phân tử tự do
Là q trình đồng hố khơng khí tác dụng chủng giống VSV sống tự đất Có số nhóm VSV sau:
Vi khuẩn Azotobacter
Vi khuẩn Azotobacter có khả đồng hố tốt loại đường Cứ tiêu tốn gam đường glucoza có khả đồng hoá từ 8- 18mg N
Azotobacter có lồi chủ yếu sau đây: Azotobacter chrococcum, Azotobacter beijerinskii, Azotobacter vinelandii, Azotobacter agillis
Azotobacter có số đặc điểm đây:
Azotobacter rất mẫn cảm với pH Nói chung chúng phát triển pH 4,5 - 9,0, pa thích hợp Azotobacter là 7,2 - 8,2 Nhiệt độ thích hợp 25 – 300C, Azotobacter có khả chống chịu tốt nhiệt độ thấp
Đất có bón phân xanh, phân chuồng, rơm rạ có tác dụng thúc đẩy phát triển Azotobacter Trong đất, Azotobacter đồng hoá tốt sản phẩm phân giải xenlulo Azotobacter rất mẫn cảm photpho can xi chứa mơi trường người ta sử dụng chúng loài vi sinh vật thị để định lượng photpho dễ tiêu đất xác định nhu cầu bón vơi cho đất
Các nguyên tố vi lượng B, Mo, Fe, Mà cần thiết Azotobacter Chúng giúp cho trình cố định tiến hành thuận lợi
Azotobacter cịn có khả tiết loại vitamin chất có hoạt tính sinh học như: B1, B6 …axit nicotinic, axit pantotenic, biotin, auxin
Azotobacter cịn có khả tiết loại thuốc kháng sinh để chống nấm thuộc nhóm Anixomixin
(10)Vi khuẩn Beijerinshi có khả đồng hố tốt loại đường đơn kép, tiêu tốn gam đường glucoza có khả cố định tù 5- 10 mg N Beijerinskii đồng hoá yếu tinh bột axit hữu Khác với Azotobacter, Beijerinslài có tính chồng chịu cao với phản ứng axit, chứng phát triển môi trường pa trưng ảnh kiềm yếu Độ ẩm thích hợp 70 - 80% nhiệt độ 25 – 300C Beijerinskii phân bố rộng tự nhiên, đặc biệt vùng nhiệt đới
Vi khuẩn Clostridium
Năm 1939, nhà bác học người Nga Vinogratxki phân lập loài vi khuẩn kị khí, sinh nha bào có khả cố định phân tử, ông đặt tên Clostridium Người ta chia thành nhiều loài Clostridium: Clostridium butyrium: Cbeyerinskii; Cpectinovorum Clostridium có khả đồng hố tất nguồn thức ăn vô hữu cơ, tiêu tốn gam đường glucoza đồng hố 5-12 mg N
So với Azotobacter, Clostridium ít mẫn cảm P, Ca có khả cố định đạm điều kiện pa thấp từ 4,5 - 8,5 Độ ẩm thích hợp 60-80%, nhiệt độ 25-300C
Hình 5.2: Clostridiumpasteurzanum Quá trình cốđịnh nitơ phân tử cộng sinh
Là q trình đồng hố khơng khí tác dụng lồi VSV cộng sinh với Đậu tạo thành chỉnh thể sinh lý hoàn chỉnh
Cây họ đậu hút nước, muối khoáng chất dinh dưỡng đất để ni hệ cộng sinh, cịn vi khuẩn nốt sần đồng hố rúm khơng khí ni cho hệ cộng sinh Cứ chúng gắn bó với thể tuyệt hảo
Theo Bergey vi khuẩn cố định đạm sống cộng sinh bao gồm loài: Rhizobium leguminosarum: Sống cộng sinh đậu Hà Lan
(11)Rhizobium trifoli: Sống cộng sinh cỏ ba Rhizobiumlupini: Cộng sinh với đậu Luôm
Rhizobiumiaponicum: Cộng sinh với đậu tương
Rhizobium meliloti: Cộng sinh với số loại phân xanh
Vi khuẩn nốt sần Rhizobium là loại trực khuẩn hình que, hảo khí, giam âm, khơng sinh nha bào, có tiên mao mọc theo kiểu đơn mao chu mao, có khả di động Tế bào Rhizobium có kích thước 0,5 - 0,9 x 1,2 - 3,2 µm Chúng thích ứng pH = 6,5 - 7,5, độ ẩm 60 - 70%, nhiệt độ 28 – 300C
Về quan hệ vi khuẩn nốt sần (VKNS) với họ đậu nghiên cứu nhiều, chứng tạo thành thể sinh lý hoàn chỉnh, tách rời, khả đồng hố phân tử khơng cịn Tất nhiên khơng phải họ đậu có VKNS cộng sinh Vi khuẩn nốt sần có tính chun hố cao loại vi khuẩn nốt sần sống cộng sinh với một vài loại họ đậu ngược lại
Ảnh 5.3: Nốt sần rễ họđậu + Sự hình thành hệ cộng sinh rễ họ đậu
(12)vi khuẩn nốt sành gam đất
Dưới ảnh hưởng vi khuẩn nốt sần, họ đậu tiết enzym polygalacturonatza làm phá vỡ thành lông hút giúp cho vi khuẩn nốt sần xâm nhập vào rễ Ở lông hút vi khuẩn nốt sần tạo thành "dây xâm nhập", khối chất nhầy dạng sợi, bên chứa đầy vi khuẩn dạng hình que, "dây xâm nhập" dần vào bên với tốc độ khoảng - µm/s Sự vận động "dây xâm nhập" thực áp lực sinh phát triển VKNS bên dây Đến lớp nhu mô, vi khuẩn nốt sần kích thích tế bào rễ phát triển phân chia, vi khuẩn thoát khỏi "dây xâm nhập" vào tế bào chất chúng sinh sản nhanh tạo dạng giả khuẩn
Cường độ cố định loại trồng khác khác nhau, cho số lượng nốt sần khác nhau, chí cịn phụ thuộc vào rừng giai đoạn sinh trưởng cây: Cây đậu xanh có nốt sần sớm họ đậu đỗ khác ( 10 - ngày có nốt sần) Cây đậu tương sau 20 - 25 ngày có nốt sần, cịn lạc có nốt sần sau 25 - 30 ngày sau mọc
Số lượng nốt sần tổng số nốt sần hữu hiệu câ~đậu đỗ đạt cực đại vào thời kỳ hoa hình thành non giảm dần đến cuối vụ thu hoạch
Hình 5.4 : Sự hình thành nốt sần
+ Điêu kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến trình cố định phân tủ
Cường độ cố định phân tử phụ thuộc vào nhiều yếu tố ngoại cảnh: Nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm nguyên tố dinh dưỡng môi trường sống, độ thống khí .
Cường độ cố định phân tử vùng nhiệt đới nhiệt đới xảy mạnh vùng ơn đới
(13)nhau Nhìn chung pa thích hợp cho hoạt động vi sinh vật cố định phân tử từ 6,5 - 7,5 Vì lý mà hoạt động vi khuẩn nốt sần tăng rõ bổ sung voi
Kết nghiên cứu ảnh hưởng pa môi trường đến cường độ cố định phân tủ sau:
pH = số lượng nốt sân = nôt/cây Ph = số lượng nốt sần = 35 nốt/cây pH = số lượng nốt sần = 17 nốt/cây pH = số lượng nốt sần = 35 nốt/cây pH = số lượng nốt sần = 42 nốt/cây pH = số lượng nốt sần = 155 nốt/cây pH = số lượng nốt sần = 4,5 nốt/cây (Nguyễn Xuân Thành, Nguyễn Đường, 1999)
Độ thoáng khí đất có liên quan đến số lượng chất lượng nốt sần Nốt sần tạo thành nhiều rễ phân bố nông (xung quanh cổ rễ họ đậu), xuống sâu oxy số lượng nốt sần Điều kiện thống khí làm giảm hàm lượng sắc tố Leghemoglobin, làm giảm tính kháng nguyên hoạt tính hơ hấp vi khuẩn nốt sần Hàm lượng nhơ dễ tiêu đất lớn mức ức chế việc hình thành nốt sần, bón đạm bón giai đoạn đầu cho họ đậu Các nguyên tố Photpho, Kim, Molipđen, Bo cũng có vai trị quan trọng việc hình thành khả cố định đạm vi khuẩn nốt sần
Canh tác hợp lý làm cho đất tơi xốp, thống khí, chế độ tưới tiêu phù hợp, bón phân hợp lý cường độ cố định phân tử cao ngược lại
Việc sử dụng chế phẩm sinh học cố định đạm làm tăng số lượng nốt sần cường độ hoạt động chúng
Vi sinh vật cốđinh đạm sống hội sinh
(14)Bảng 5.2 Hiệu lực của chủng VSV cốđinh đạm sống họsinh tài năng suất ngô tại cộng hồ liên bang Nga năm 1999
Cơng thức Năng suất (Tạ/ha) Tăng so với đôi chứng (%)
Đồi chứng (Không xử lý VSV) 55,0 -
Az lipoferum 61,4 12
Flavobacter L-30 64,2 17
Az brasilense 6 71,1 29
Az brasilense 8 69,3 26
Az Lipoferum 300 62,5 14
Ai Lipoferum 31 1 65,8 20
LSD05 5,4 (Hoàng Hài, 2000)
Vi sinh vật cố định đạm sống hội sinh loại vi khuẩn hảo khí, thích hợp điều kiện pH từ - Chúng sử dụng chất tiết trồng cố định đạm cho đất Chúng có khả cố định đạm từ 60 - 250kg N/ha/năm Vì có khả sống hội sinh lương thực quan trọng, có diện tích gieo trồng lớn mà khả áp dụng chúng thực tế sản xuất cao Khi sử dụng chủng VSV cố định đạm sống hội sinh bón cho ngơ làm tăng suất ngơ cách rõ rệt
Vi khuẩn cố đinh đạm sống hội sinh Azospirillum có số vai trị sau: - Có khả cố định đạm tốt, có vai trị quan trọng tăng suất - Chúng tiêu thụ sản phẩm tiết rễ làm nguồn dinh dưỡng cho nên giữ cho môi trường vùng rễ thuận lợi với trồng, giảm chua cho đất
- Do sống sát vùng rễ nên số chủng VSV cố định đạm sống hội sinh có khả kháng lại số nấm bệnh gây hại trồng xâm nhập thông qua rễ Nghiên cứu Kozemiakov, Hoàng Hải (2000) cho thấy mức độ nhiễm nấm Fusarium của ngô giảm 30-75% xử lý VSV cố định đạm sống hội sinh
(15)5.2.4 Vi sinh vật việc chuyển hoá số hợp chất khác đất
5.2.4.1 Vi sinh vật việc chuyển hoá hệ chất cacbon
Vịng tuần hồn cacbon tự nhiên
Cacbon tự nhiên nằm nhiều dạng hợp chất khác nhau, từ hợp chất vô đến hợp chất hữu Các dạng khơng bất biến mà ln chuyển hố từ dạng sang trạng khác, khép kín tạo thành vịng tuần hồn cacbon tự nhiên VSV đóng vai trị quan trọng số khâu chuyển hố vịng tuần hồn
Hình 5.5: Sơ đồ vịng tuần hồn cacbon tự nhiên
Các hợp chất cacbon hữu chứa thể động vật, thực vật VSV, sinh vật chết đế lại lượng chất hữu khổng lồ đất Nhờ hoạt động nhóm VSV hợp chất dần bị phân huỷ tạo thành CO2'
Khí CO2 thực Vật Sử dụng trình quang hợp lại biến thành hợp chất cacbon hữu thể thực vật Con người, động vật, VSV sử dụng cacbon hữu thực vật để biến thành cacbon hữu thể
Người, động vật, thực vật VSV thải CO2 trình sống, đồng thời chết để lại đất lượng chất hữu VSV lại phân giải chúng
Các hợp chất cacbon dạng trầm tích than đá, dầu mỏ, khí đốt thơng qua q trình đốt cháy bổ sung CO2 cho khí Cứ tụ nhiên.các dạng ch^t cacbon chuyển hoá liên tục Dưới xem xét số q trình chuyển hố có tham gia VSV
Q trình chuyển hoá xenlulo
(16)* Vi sinh vật phân giải xenlulo đất - Vi sinh vật hảo khí
+ Vi khuẩn : Sporocytophaga, Cytophaga, Bacillus, Clostridium . + Xạ khuẩn : Streptomyces
+ Nấm: Các loại nấm có hoạt tính phân giải xenlulo mạnh đáng ý loại sau đây: Aspergillusfumigatus, A Niger, Fusarium maliniforme, Streptomyces antibioticus, S cellulosac, S celluloflavus.
- Vi sinh vật yếm khí
- Vi khuẩn yếm khí phân giải xenlulo số lồi, dịng quan trọng thường gặp là: Bacillus cellulosac hydrogenicus, Bacillus cellulosac methani~s.
Trong đất hay đống phân ủ người ta gặp số vi sinh vật ưa nóng phân giải xenlulo như: Bacillus omelianxki Thermophicus, Aspergillus, Mucor, Actinomyces
Vi khuẩn cỏ: Ruminococcus
* Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến trình phân giải xenlulo . - Độ ẩm
Khoảng thời gian xen kẽ khô ẩm nấm mốc phát triển tốt, cịn vi sinh vật đơn bào thích hợp nơi có độ ẩm cao, nước đầy đủ độ ẩm 20%, thấy số xạ khuẩn có khả phân giải xenlulo
-pH
Xenlulo bị vi sinh vật phân giải khoảng pa tù 4,6 - 9,0, khoảng pa chua phù hợp với đa số VSV phân giải xenlulo
- Nhiệt độ
Quá trình phân giải xenlulo tự nhiên bắt đầu nhiệt độ khoảng từ sóc đến 650C Vi sinh vật phân giải xenlulo đại đa số loại ưa ấm e zym xenlulaza hoạt động thích hợp khoảng 30 – 450C
- Nitơ
Nếu môi trường lượng xenlulo nhiều, N ít, tỷ lệ C/N cao giai đoạn đầu trình phân giải, vi sinh vật lấy N môi trường, vi sinh vật trồng có tranh chấp môi trường Ngược lại C/N thấp, điều kiện ngoại cảnh khác thuận lợi phân giải xenlulo thuận lợi, mơi trường có nhơ tích luỹ, trồng vi sinh vật khơng cịn trình tranh chấp
- Biện pháp canh tác
(17)lớn đến sinh vật đất, dẫn đến ảnh hưởng tới q trình phân hủy chuyển hóa xenlulo đất Nếu loại đất đất có trồng trọt lượng vi sinh vật nhiều đất khơng trồng trọt q trình phân hủy chuyển hóa xenlulo mạnh
Sư phân giải xoan nhờ VSV
Xilan hợp chất hydratcacbon phân bố rộng tự nhiên Xilan chứa nhiều xác thực vật Trong rơm rạ xoan chiếm 15-20%, bã mía 30%, gỗ thơng 7-12%, loại rộng 20-25%
Dưới tác dụng men xilanaza ngoại bào, xoan phân giải thành phần khác nhau: đoạn dài xilanbioza xiloza
Vi sinh vật phân giải xoan: Nhiều loại vi sinh vật có khả phân giải xoan Các vi sinh vật có khả phân giải xenlulo sản sinh men xeluloza thường sinh men xilanaza Trong đất chua nấm loại vi sinh vật tác động vào xoan Trong đất trung tính kiềm vi khuẩn nhóm tác động vào xoan
Vi sinh vật phân giải xoan Vi khuẩn yếm khí : Clostridium
Vi khuẩn hảo khí: P.seudomonas, Achromobacter, Bacillus, Vibrio, Sporocytophage Xạ khuẩn: Streptomyces, Micromonospora
Nấm mốc: Chaetomium, Penicillium, Aspergillus Phân giải pectin
Pectin có nhiều quả, củ, hạt thân thực vật Trong thực vật pectin có mặt dạng protopectin không tan
Vi sinh vật phân giải pectin: Bacillus subtilis, Bacillus nesentencus, Bacillus macaras, Bacillus polmyxa, Mucor stolinifer, Fusarium oxysporum, Clostridium
Ứng dụng:
Người ta thường sử dụng trình vi sinh vật phân giải pectin vào việc ngâm đay, ngâm gai
Người ta sử dụng số vi sinh vật phân giải pectin trình chế biến (làm trong) nước hoa làm nước giải khát
Sư phân giải nghìn
(18)phần chuyển sang dạng hịa tan Cơng thức tổng qt nghìn Ci8H30oi5' Vi Sinh vật phân giải nghìn:
Các loại nấm phân giải nghìn: Polysitctus versicolor, Stereum hisutum,Pho"om, Clytocybe, Lenzites, Trametes.
Các lồi vi khuẩn có hoạt tính phân giải nghìn cao thường thuộc giống Pseudomonas, Flavobacterium, Agrobacterium.
Sư phân giải tinh bột
Tinh bột chất dự trữ chủ yếu thực vật Nó phản ứng với tốt tạo thành hợp chất có mầu lam tím Trong tế bào thực vật, tinh bột tồn dạng hạt tinh bột Các hạt tinh bột có kích thước hình dạng thay đổi tuỳ loại thực vật
Tinh bột gồm hai thành phần khác nhau: amilo amilopectin Amilo tan nước nóng cịn amilopectin tạo thành hồ
Vi sinh vật phân giải tinh bột:
Aspergillus cadidus, Asp.niger, Asp.oryzae, B.mesentericus, B.sulờilis có khả tiết enzym a.amilaza
5.2.4.2 Và sinh vật chuyển hoá photpho
- Vịng tuần hồn photpho
Photpho ngun tố dinh dưỡng quan trọng thứ hai sau đạm không trồng, mà với vi sinh vật Thiếu lân phát triển kém, có màu 'trắng bạch, thân vón, hay bị nhiễm sâu bệnh
Hàm lượng lân tụ nhiên lớn, chúng tồn dạng là: Lân hữu lân vô cơ:
Lân vô thường chứa khống vật như: Apatít, Photphorít,Ca3 (PO4)2, FePO4, AIPO4…
Lân hữu chứa xác động, thực vật vi sinh vật dạng: Phytin, Photpholipít, A xít nucleic, Nucleoproteit, Photpholipít hợp chất hữu chứa photpho khác
Tất dạng lân trồng khơng đồng hố được, mà phải nhờ vi sinh vật phân huỷ chuyển hoá sang dạng dễ tiêu, muối tan axít photphoríc H3PO4 trồng đồng hoá
Vi sinh vật phân giải photphát vơ cơ
(19)khơng có Bacillus megatherium.
+ Vi khuẩn Bacttlus có nhiều chủng khác có khả phân giải photphat vơ như: Bacillus megatherium, Bacillus mycoides, Bacillus butirtcus, Bac'/1us subtit~s Là vi khuẩn hình que, hảo khí, có tiên mao có khả di động Kích thước tế bào dao động 0,5 - 3,2 x 1,0 - 6,5 ~l m Chúng thích hợp pa = 5,6 - 9,O; Độ ẩm 50 - 70%; nhiệt
Hình 5.6: Vịng tuần hoàn lân tự nhiên
+ Vi khuẩn Pseudomonas: Là vi khuẩn hảo khí có tiên mao di động Kích thước tế bào dao động khoảng 0,5 - 1,7 x 1,2 - 6,5 µm Thích hợp pH 4,5 - 9,0; Độ ẩm 50 - 75%; Nhiệt độ 25 – 300C Pseudomonas phân huỷ mạnh photphat vô khó tan thành dễ tiêu cung cấp dinh dưỡng cho trồng Pseudomonas có nhiều chủng khác nhau: Pseudomonasfluorescens, Pseudomonas denitrificans
+ Ngồi cịn số VSV khác có khả phân huỷ lân vơ khó tan như: Agrobacterium radiobacter, Acromobacter denicantulus, Escherichia freundi Brevibacterium, Flavobacterium, Aerobacter, Micrococcus, Micobacterium.
(20)Vi sinh vật phân giải photphát hữu cơ
Hầu hết vi sinh vật tham gia vào phân giải lân vơ khó tan phân giải lân hữu như: Bacillus megatherium, Bacillus mycoides, Bacillus butiricus, Bacillus subtilis, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas denitrifcans, Penici"lúm, Aspergillus, Rhizopus, Mucor, Streptomyces, Serratia, Proteus,A rthrobacter
5.2.4.3 Chuyển hoá han đất
+ Các dạng đất Dạng vô cơ
Ion K+ dung dịch đất, Ion K+ nằm cấu trúc số khoáng vật muscovit, thoát, fenspat .
- Dạng K+ hữu cơ: K tàn tích sinh vật + Sự hồ tan K đất
K+ khơng thể đồng hố chun hố theo hai trình sinh học sau: - Sự biến đổi sinh học khoáng chứa K
- Sự chuyển hố dạng K+ khơng trao đổi K+ trao đồi + Sự biến đổi sinh học khoáng chứa K
Nhiều khoáng chất đất bị biến đổi tác dụng sàn phẩm trao đổi chất vi sinh vật giải phóng K+ như: Biotit, muscovit, fenspat
Vi sinh vật có tác dụng biến đổi chất khống chứa K để giải phóng K+ kể sau: Bacillus mucilaginosus vai.siliceus, Bacillus muciginoseus, Nấm
Aspergillus niger + Cơ chế phân giải
Vi sinh vật trình sống sản sinh số axit H2CO3 ,HNO3, H2SO4 hay axit hữu Các axit giúp q trình hồ tan silicat.và giải phóng K+ cho trồng
Tóm lại:
K+ tàn dư thực vật phần lớn tan nước trồng trực tiếp đồng hố Vai trị vi sinh vật chúng tiếp tục phân giải phần chưa hoà tan lại tàn dư thực vật tiếp tục giải phóng K+ cho trồng
Ở nơi đất cát, nước, nhiều khống chứa K tác dụng vi sinh vật chỗ phân giải silicat giải phóng K+.